Днес ще говорим за пропускливостта и свързаните понятия. Всички тези количества се отнасят за раздела на линейната оптика.
Светлина в древния свят
Хората са смятали, че светът е пълен с мистерии. Дори човешкото тяло носеше много от неизвестното. Например, древните гърци не са разбирали как вижда окото, защо съществува цвят, защо идва нощта. Но в същото време техният свят беше по-прост: светлината, падайки върху препятствие, създаваше сянка. Това е всичко, което трябва да знае дори и най-образованият учен. Никой не е мислил за пропускливостта на светлината и топлината. И днес го учат в училище.
Светлината среща препятствие
Когато лъч светлина удари обект, той може да се държи по четири различни начина:
- поглъщам;
- scatter;
- reflect;
- продължете напред.
Съответно, всяко вещество има коефициенти на абсорбция, отражение, предаване и разсейване.
Абсорбираната светлина променя свойствата на самия материал по различни начини: нагрява го, променя електронната му структура. Разсеяната и отразената светлина са подобни, но все пак различни. При отразяване на светлинатапроменя посоката на разпространение и когато се разпръсне, дължината на вълната му също се променя.
Прозрачен обект, който предава светлина и неговите свойства
Коефициентите на отражение и пропускане зависят от два фактора - характеристиките на светлината и свойствата на самия обект. Има значение:
- Агрегирано състояние на материята. Ледът се пречупва по различен начин от парата.
- Структурата на кристалната решетка. Този елемент се отнася за твърди вещества. Например, пропускливостта на въглищата във видимата част на спектъра клони към нула, но диамантът е различен въпрос. Именно равнините на неговото отражение и пречупване създават магическа игра на светлина и сянка, за която хората са готови да платят страхотни пари. Но и двете вещества са въглероди. И диамантът ще изгори в огън не по-лош от въглища.
- Температура на материята. Колкото и да е странно, но при високи температури някои тела сами по себе си стават източник на светлина, така че взаимодействат с електромагнитното излъчване по малко по-различен начин.
- Ъгълът на падане на светлинния лъч върху обекта.
Също така, не забравяйте, че светлината, която излиза от обект, може да бъде поляризирана.
Дължина на вълната и предавателен спектър
Както споменахме по-горе, пропускливостта зависи от дължината на вълната на падащата светлина. Вещество, което е непрозрачно за жълти и зелени лъчи, изглежда прозрачно за инфрачервения спектър. За малките частици, наречени "неутрино", Земята също е прозрачна. Следователно, въпреки факта, че тегенерира Слънцето в много големи количества, за учените е толкова трудно да ги открият. Вероятността неутрино да се сблъска с материята е изчезващо малка.
Но най-често говорим за видимата част от спектъра на електромагнитното излъчване. Ако в книгата или задачата има няколко сегмента от скалата, тогава оптичната пропускливост ще се отнася до онази част от нея, която е достъпна за човешкото око.
Формула за коефициент
Сега читателят е достатъчно подготвен, за да види и разбере формулата, която определя предаването на дадено вещество. Изглежда така: S=F/F0.
И така, пропускливостта T е съотношението на радиационния поток с определена дължина на вълната, който премина през тялото (Ф) към първоначалния радиационен поток (Ф0).
Стойността на T няма измерение, тъй като се обозначава като разделение на идентични понятия едно на друго. Този коефициент обаче не е лишен от физическо значение. Показва колко електромагнитно излъчване преминава дадено вещество.
Radiation Flux
Това не е просто фраза, а специфичен термин. Радиационният поток е мощността, която електромагнитното излъчване пренася през единична повърхност. По-подробно, тази стойност се изчислява като енергията, която излъчването се движи през единица площ за единица време. Площта най-често е квадратен метър, а времето е секунди. Но в зависимост от конкретната задача тези условия могат да се променят. Например за червеногигант, който е хиляди пъти по-голям от нашето Слънце, можете спокойно да използвате квадратни километри. И за мъничка светулка, квадратни милиметри.
Разбира се, за да може да се сравнява, бяха въведени унифицирани системи за измерване. Но всяка стойност може да бъде намалена до тях, освен ако, разбира се, не объркате броя на нулите.
С тези понятия е свързана и величината на насоченото пропускане. Той определя колко и какъв вид светлина преминава през стъклото. Тази концепция не се среща в учебниците по физика. Той е скрит в спецификациите и правилата на производителите на прозорци.
Законът за запазване на енергията
Този закон е причината, поради която съществуването на вечен двигател и философски камък е невъзможно. Но има вода и вятърни мелници. Законът казва, че енергията не идва от нищото и не се разтваря без следа. Светлината, падаща върху препятствие, не е изключение. От физическото значение на пропускливостта не следва, че тъй като част от светлината не е преминала през материала, тя се е изпарила. Всъщност падащият лъч е равен на сумата от погълнатата, разсеяната, отразената и пропусната светлина. Така сумата от тези коефициенти за дадено вещество трябва да бъде равна на единица.
Общо взето, законът за запазване на енергията може да се приложи към всички области на физиката. При училищни проблеми често се случва въжето да не се разтяга, щифтът не се нагрява и няма триене в системата. Но в действителност това е невъзможно. Освен това винаги си струва да помним, че хората знаятНе всички. Например при бета разпад част от енергията се губи. Учените не разбраха къде отива. Самият Нилс Бор предположи, че законът за опазване може да не е валиден на това ниво.
Но тогава беше открита много малка и хитра елементарна частица - неутрино лептон. И всичко си дойде на мястото. Така че, ако читателят, когато решава даден проблем, не разбира къде отива енергията, тогава трябва да помним: понякога отговорът е просто неизвестен.
Прилагане на законите за предаване и пречупване на светлината
Малко по-високо казахме, че всички тези коефициенти зависят от това какво вещество пречи на лъча на електромагнитното излъчване. Но този факт може да се използва и в обратна посока. Вземането на предавателния спектър е един от най-простите и ефективни начини да разберете свойствата на дадено вещество. Защо този метод е толкова добър?
Той е по-малко точен от другите оптични методи. Много повече може да се научи, като накарате веществото да излъчва светлина. Но това е основното предимство на метода на оптично предаване - никой не трябва да бъде принуждаван да прави нищо. Веществото не е необходимо да се нагрява, изгаря или облъчва с лазер. Не са необходими сложни системи от оптични лещи и призми, тъй като лъчът светлина преминава директно през изследваната проба.
В допълнение, този метод е неинвазивен и неразрушителен. Пробата остава в оригиналния си вид и състояние. Това е важно, когато веществото е оскъдно или когато е уникално. Сигурни сме, че пръстенът на Тутанкамон не си струва да бъде изгорен,за да разберете по-точно състава на емайла върху него.
