Šiandien kalbėsime apie pralaidumą ir susijusias sąvokas. Visi šie dydžiai susiję su tiesinės optikos skyriumi.
Šviesa senovės pasaulyje
Žmonės manė, kad pasaulis pilnas paslapčių. Net žmogaus kūnas nešė daug nežinomybės. Pavyzdžiui, senovės graikai nesuprato, kaip akis mato, kodėl egzistuoja spalvos, kodėl ateina naktis. Tačiau tuo pat metu jų pasaulis buvo paprastesnis: šviesa, krisdama ant kliūties, sukūrė šešėlį. Tai viskas, ką turėjo žinoti net labiausiai išsilavinęs mokslininkas. Niekas negalvojo apie šviesos ir šildymo pralaidumą. Ir šiandien jie to mokosi mokykloje.
Šviesa susiduria su kliūtimi
Kai šviesos spindulys patenka į objektą, jis gali elgtis keturiais skirtingais būdais:
- suvalgyti;
- išsklaidyti;
- atspindėti;
- judėk toliau.
Atitinkamai, bet kuri medžiaga turi sugerties, atspindžio, perdavimo ir sklaidos koeficientus.
Sugerta šviesa įvairiai keičia pačios medžiagos savybes: ją šildo, keičia elektroninę struktūrą. Išsklaidyta ir atspindėta šviesa yra panašios, bet vis tiek skiriasi. Kai atspindi šviesąkeičia sklidimo kryptį, o išsklaidant pasikeičia ir jo bangos ilgis.
Permatomas objektas, praleidžiantis šviesą ir jos savybes
Atspindžio ir perdavimo koeficientai priklauso nuo dviejų veiksnių – šviesos charakteristikų ir paties objekto savybių. Tai svarbu:
- Agreguota materijos būsena. Ledas lūžta kitaip nei garai.
- Kristolinės gardelės struktūra. Šis punktas taikomas kietoms medžiagoms. Pavyzdžiui, anglies pralaidumas matomoje spektro dalyje linkęs į nulį, tačiau deimantas yra kitas dalykas. Būtent jos atspindžio ir lūžio plokštumos sukuria magišką šviesos ir šešėlių žaismą, už kurį žmonės pasiryžę mokėti pasakiškus pinigus. Tačiau abi šios medžiagos yra anglies. Ir deimantas sudegs ugnyje ne blogiau nei anglis.
- Materijos temperatūra. Kaip bebūtų keista, bet esant aukštai temperatūrai kai kurie kūnai patys tampa šviesos š altiniu, todėl sąveikauja su elektromagnetine spinduliuote kiek kitaip.
- Šviesos spindulio kritimo į objektą kampas.
Be to, atminkite, kad šviesa, sklindanti iš objekto, gali būti poliarizuota.
Bangos ilgis ir perdavimo spektras
Kaip minėjome aukščiau, pralaidumas priklauso nuo krintančios šviesos bangos ilgio. Medžiaga, kuri yra nepermatoma geltoniems ir žalsviems spinduliams, atrodo skaidri infraraudonųjų spindulių spektrui. Mažoms dalelėms, vadinamoms „neutrinais“, Žemė taip pat yra skaidri. Todėl, nepaisant to, kad jiegeneruoja Saulę labai dideliais kiekiais, mokslininkams taip sunku juos aptikti. Tikimybė, kad neutrinas susidurs su medžiaga, nyksta maža.
Tačiau dažniausiai kalbame apie matomą elektromagnetinės spinduliuotės spektro dalį. Jei knygoje ar užduotyje yra keli skalės segmentai, optinis pralaidumas reiškia tą jo dalį, kuri yra prieinama žmogaus akiai.
Koeficiento formulė
Dabar skaitytojas yra pakankamai pasirengęs pamatyti ir suprasti formulę, kuri lemia medžiagos perdavimą. Tai atrodo taip: S=F/F0.
Taigi, pralaidumas T yra tam tikro bangos ilgio spinduliuotės srauto, perėjusio per kūną (Ф) ir pradinio spinduliuotės srauto (Ф0) santykis.
T reikšmė neturi dimensijos, nes ji žymima kaip identiškų sąvokų padalijimas viena į kitą. Tačiau šis koeficientas neturi fizinės reikšmės. Tai rodo, kiek elektromagnetinės spinduliuotės praeina tam tikra medžiaga.
Radiacijos srautas
Tai ne tik frazė, bet ir konkretus terminas. Spinduliuotės srautas yra galia, kurią elektromagnetinė spinduliuotė neša per vieneto paviršių. Išsamiau ši vertė apskaičiuojama kaip energija, kurią spinduliuotė juda per ploto vienetą per laiko vienetą. Plotas dažniausiai yra kvadratinis metras, o laikas – sekundės. Tačiau priklausomai nuo konkrečios užduoties šios sąlygos gali būti keičiamos. Pavyzdžiui, raudonaimilžinas, kuris yra tūkstantį kartų didesnis už mūsų Saulę, galite saugiai naudoti kvadratinius kilometrus. O mažytei ugniagesiui – kvadratiniai milimetrai.
Žinoma, kad būtų galima palyginti, buvo įdiegtos vieningos matavimo sistemos. Tačiau bet kokia vertė gali būti sumažinta iki jų, nebent, žinoma, sumaišote nulių skaičių.
Su šiomis sąvokomis susijęs ir krypties pralaidumo dydis. Jis nustato, kiek ir kokios šviesos praeina pro stiklą. Šios sąvokos fizikos vadovėliuose nėra. Jis paslėptas langų gamintojų specifikacijose ir taisyklėse.
Energijos tvermės dėsnis
Šis dėsnis yra priežastis, kodėl amžinojo judėjimo mašinos ir filosofinio akmens egzistavimas yra neįmanomas. Bet yra vandens ir vėjo malūnų. Įstatymas sako, kad energija neatsiranda iš niekur ir netirpsta be pėdsakų. Ne išimtis ir šviesa, krentanti ant kliūties. Iš fizinės pralaidumo reikšmės neišplaukia, kad dalis šviesos nepraėjo pro medžiagą, ji išgaravo. Tiesą sakant, krintantis spindulys yra lygus sugertos, išsklaidytos, atspindėtos ir perduodamos šviesos sumai. Taigi, šių tam tikros medžiagos koeficientų suma turėtų būti lygi vienetui.
Apskritai energijos tvermės dėsnį galima taikyti visoms fizikos sritims. Mokyklos problemose dažnai nutinka taip, kad virvė neįsitempia, kaištis neįkaista, o sistemoje nėra trinties. Tačiau iš tikrųjų tai neįmanoma. Be to, visada verta prisiminti, kad žmonės žinoNe visi. Pavyzdžiui, beta skilimo metu dalis energijos buvo prarasta. Mokslininkai nesuprato, kur tai dingo. Pats Nielsas Bohras užsiminė, kad išsaugojimo įstatymas gali nepasitvirtinti tokiu lygiu.
Tačiau tada buvo atrasta labai maža ir gudri elementarioji dalelė – neutrino leptonas. Ir viskas stojo į savo vietas. Taigi, jei skaitytojas, spręsdamas problemą, nesupranta, kur eina energija, turime prisiminti: kartais atsakymas tiesiog nežinomas.
Šviesos perdavimo ir lūžio dėsnių taikymas
Šiek tiek aukščiau sakėme, kad visi šie koeficientai priklauso nuo to, kokia medžiaga patenka į elektromagnetinės spinduliuotės spindulį. Tačiau šį faktą galima panaudoti ir atvirkščiai. Perdavimo spektro paėmimas yra vienas iš paprasčiausių ir efektyviausių būdų išsiaiškinti medžiagos savybes. Kodėl šis metodas toks geras?
Jis yra mažiau tikslus nei kiti optiniai metodai. Daug daugiau galima išmokti, kai medžiaga skleis šviesą. Bet tai yra pagrindinis optinio perdavimo metodo privalumas – nieko nereikia versti daryti. Medžiagos nereikia kaitinti, deginti ar švitinti lazeriu. Sudėtingos optinių lęšių ir prizmių sistemos nereikalingos, nes šviesos spindulys eina tiesiai per tiriamą pavyzdį.
Be to, šis metodas yra neinvazinis ir neardomas. Mėginys išlieka originalios formos ir būklės. Tai svarbu, kai medžiagos yra nedaug arba kai ji yra unikali. Esame tikri, kad Tutanchamono žiedo neverta deginti,norėdami tiksliau sužinoti ant jo esančio emalio sudėtį.
