Razpletena optika

Kaj je valovilna optika?

The Razpletena optika, tudi poklican Fizična optika, Preučite vedenje svetlobe v njegovi manifestaciji kot val. Luč je elektromagnetni val in že ga je napovedal James Clerk Maxwell (1831-1879) v svojih enačbah.

Zato svetloba doživi enake pojave kot katera koli druga vrsta vala. Na mikroskopski ravni se svetloba pojavi zahvaljujoč dejstvu, da atomi in molekule v zadevi doživljajo notranje prestrukturiranje elektronov. In s temi procesi se oddaja svetloba, sestavljena iz električnega polja in drugega magneta, oba odvisna od časa, ki se ustvarjata drug drugemu.

Refrakcija je eden od pojavov, ki jih preučujemo z valovito optiko

Takšna polja, pravokotno povezana, se premikajo kot val, ki se lahko širi v prečnem vakuumu. To pomeni, da val niha, pravokotno na smer širjenja in hitrost valov je konstanta, v vakuumu pa 300.000 km/s.

Ko pa svetloba deluje s snovjo, potem se obnaša kot delček. Ta delček se imenuje foton In se med drugim manifestira v pojavih, kot so sevanje črnega telesa in fotoelektrični učinek.

Zato je optika razdeljena na tri področja:

• Razpletena optika, Osredotočen na valovilne pojave svetlobe.
• Kvantna optika, ki študira v svetlobi, ko se ob interakciji s snovjo obnaša kot delček.
• Geometrijska optika, usmerjen v opis geometrijskih vidikov poti svetlobe: odsev in lom.

Katere študije valovita optika?

Barve v tej mavrici na ravnici kastille so posledica različnih valovnih dolžin svetlobe. Za vašo študijo je odgovorna valovilna optika

Ondulacijska optika je področje optike, ki se osredotoča na valovite pojave svetlobe:

• Vmešavanje
• Difrakcija
• Polarizacija
• Odsev
• Refrakcija

Lahko vam služi: prvi zakon termodinamike: formule, enačbe, primeri

Čeprav sta tudi razmislek in refrakcija manifestacija svetlobe, se z geometrijsko optiko obravnava, kot je razloženo prej. Če želite to storiti. Ti žarki so neodvisni drug od drugega in popolnoma reverzibilni.

Toda v tem modelu se ne predvideva, da izkušnja z izkušnjami difrakcija, čeprav je dokazano, da lahko geometrijski optiki nima dovolj dosega, da bi razložili številne vidike vedenja svetlobe.

Ker se ti pojavi pojavljajo le v valovih, to pomeni, da ima svetloba vse značilnosti vala, tako prostorske kot časovne. Prvi znanstvenik, ki je to predlagal, je bil Christiaan Huygens (1629-1695), zato je ohranil grenki spor z Isaakom Newtonom (1642-1727), ki je vedno branil truplo luči.

Splošne značilnosti vala

Reprezentativni parametri sinusoidnega vala

Val je ponavljajoča se motnja, ki jo je načeloma mogoče modelirati kot sinusovo krivuljo, bodisi prečni ali vzdolžni val. Njegove prostorske značilnosti, to je, da se nanašajo na obliko vala, so:

-Grebeni in doline: Najvišji in najnižji položaji so.

-Vozlišča: To so križišča vala z referenčno črto, ki ustreza ravnotežnem položaju.

-Valovna dolžina: Grško črko λ (Lambda) ga skoraj vedno označuje in se meri kot razdalja med dvema grebenama ali dvema zaporednima dolinama. Ali tudi med točko in naslednjo točko, ki je na isti višini in spada v naslednji cikel ali prejšnji. Vsaka barva v vidnem svetlobnem spektru ima značilno valovno dolžino.

Vam lahko služi: takojšen pospešek: kaj je to, kako se izračuna in vaje

-Raztezanje: To je navpična razdalja, izmerjena med točko, ki pripada valu, in referenčno črto.

-Amplituda: ustreza največjem raztezku.

Kar zadeva časovne značilnosti, kot že rečeno, se motnje občasno premika v času, zato ima svetlobni val:

-Obdobje, trajanje faze.

-Frekvenca: Število proizvedenih valov na enoto časa. Obdobje in frekvenca sta drug drugemu obratni.

-Hitrost: To je količnik med valovno dolžino λ in obdobjem t:

V = λ /t

Dva sinusma vala z enako amplitudo in s fazno razliko. Vir: Wikimedia Commons.

Razpletene lastnosti

Vmešavanje

Elektromagnetna polja je mogoče kombinirati na točki po načelu superpozicije. To pomeni, da če se kot vektorji dodajo dva svetlobna valova enake amplitude, frekvence in razlike faze φ, se prekrivata v vesoljski točki.

Motnje se pojavijo, ker ima val, ki je posledica prekrivanja. V prvem primeru se reče, da se zgodi konstruktivno motnje, In v drugem je približno Destruktivni poseg.

Prvi, ki je pokazal vmešavanje svetlobnih valov dveh virov, je bil angleški znanstvenik in poliglot Thomas Young (1773-1829) leta 1801 v svojem znamenitem eksperimentu z dvojnim ploščadom.

Difrakcija

Difrakcija je sestavljena iz odstopanja pravokotnega vedenja, ki trpi val, ko se sreča z oviro ali odprtino na svoji poti, pod pogojem, da so te dimenzije podobne valovni dolžini.

Vam lahko služi: uravnoteženje vektorja: izračun, primeri, vaje

Difrakcija zvočnega vala je zelo enostavno eksperimentirati, a ker je valovna dolžina vidne svetlobe zelo majhna, je vrstnega reda nekaj sto nanometrov, ki jo je treba določiti.

Polarizacija

Polarizacija svetlobe

Svetloba je sestavljena iz dveh pravokotnih polj, ena električna in ena magnetna, oba pravokotna na smeri širjenja. Ne -polarizirana svetloba je sestavljena iz neurejenega prekrivanja valov, katerih električno polje ima naključne smeri, na drugi strani v polarizirani svetlobi ima električno polje prednostno smer.

Prijave

Interferometrija

Optični interferometri so naprave, ki se uporabljajo za merjenje razdalj z visoko natančnostjo. Poleg tega lahko izmerijo tudi valovne dolžine, indekse loma, premer bližnjih zvezd in zaznajo prisotnost eksoplanetov.

Eksperiment Michaelson-Morleyja je bil izveden z interferometrom. V tem poskusu je bilo ugotovljeno, da je hitrost svetlobe v vakuumu konstantna.

Polarimetrija

Polarimeter

Polarimetrija je tehnika, ki se uporablja pri kemijski analizi snovi z vrtenjem žarka polarizirane svetlobe, ki prečka optično snov. Njegova uporaba je v živilski industriji pogosta za določitev koncentracije sladkorja v pijačah, kot so sokovi in ​​vina.

Komunikacija

Pri komunikacijah se na primer uporablja svetloba za prevoz informacij, na primer prek optike vlaken, laserjev in holografije.

Reference

1. Figueroa, d. (2005). Serija: Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 7. Valovi in ​​kvantna fizika. Uredil Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Fizika. 2. mesto. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, d.  2006. Fizika: načela z aplikacijami. 6. Ed Prentice Hall.
4. Rex, a. 2011. Osnove fizike. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. Ed. Zvezek 1. Pearson.