I dag vil vi tale om transmission og relaterede koncepter. Alle disse mængder refererer til sektionen af lineær optik.
Lys i den antikke verden
Folk plejede at tro, at verden var fuld af mysterier. Selv den menneskelige krop bar meget af det ukendte. For eksempel forstod de gamle grækere ikke, hvordan øjet ser, hvorfor farver eksisterer, hvorfor natten kommer. Men på samme tid var deres verden enklere: lys, der faldt på en forhindring, skabte en skygge. Dette er alt, hvad selv den mest uddannede videnskabsmand havde brug for at vide. Ingen tænkte på transmissionen af lys og opvarmning. Og i dag studerer de det i skolen.
Lys møder forhindring
Når en lysstråle rammer en genstand, kan den opføre sig på fire forskellige måder:
- slukke op;
- scatter;
- reflect;
- gå videre.
Følgelig har ethvert stof koefficienter for absorption, refleksion, transmission og spredning.
Absorberet lys ændrer materialets egenskaber på forskellige måder: det opvarmer det, ændrer dets elektroniske struktur. Diffuseret og reflekteret lys er ens, men stadig forskellige. Når lyset reflekteresændrer udbredelsesretningen, og når den er spredt, ændres dens bølgelængde også.
Et gennemsigtigt objekt, der transmitterer lys og dets egenskaber
Refleksions- og transmissionskoefficienter afhænger af to faktorer - lysets karakteristika og selve objektets egenskaber. Det betyder noget:
- Aggregeret stoftilstand. Is brydes anderledes end damp.
- Strukturen af krystalgitteret. Dette punkt gælder for faste stoffer. For eksempel har kuls transmittans i den synlige del af spektret tendens til nul, men en diamant er en anden sag. Det er planerne for dens refleksion og brydning, der skaber et magisk spil af lys og skygge, som folk er villige til at betale fantastiske penge for. Men begge disse stoffer er kulstof. Og en diamant vil brænde i en ild, der ikke er værre end kul.
- Materiens temperatur. Mærkeligt nok, men ved høje temperaturer bliver nogle legemer selv en kilde til lys, så de interagerer med elektromagnetisk stråling på en lidt anden måde.
- Lysstrålens indfaldsvinkel på objektet.
Husk også, at lyset, der kommer ud af en genstand, kan polariseres.
Bølgelængde og transmissionsspektrum
Som vi nævnte ovenfor, afhænger transmittansen af bølgelængden af det indfaldende lys. Et stof, der er uigennemsigtigt for gule og grønne stråler, virker gennemsigtigt for det infrarøde spektrum. For små partikler kaldet "neutrinoer" er Jorden også gennemsigtig. Derfor på trods af, at degenererer Solen i meget store mængder, at det er så svært for videnskabsmænd at opdage dem. Sandsynligheden for, at en neutrino kolliderer med stof er forsvindende lille.
Men oftest taler vi om den synlige del af spektret af elektromagnetisk stråling. Hvis der er flere segmenter af skalaen i bogen eller opgaven, vil den optiske transmittans referere til den del af den, der er tilgængelig for det menneskelige øje.
Koefficientformel
Nu er læseren forberedt nok til at se og forstå formlen, der bestemmer overførslen af et stof. Det ser sådan ud: S=F/F0.
Så transmittansen T er forholdet mellem strålingsfluxen af en bestemt bølgelængde, der passerede gennem kroppen (Ф) og den oprindelige strålingsflux (Ф0).
Værdien af T har ingen dimension, da den betegnes som en opdeling af identiske begreber i hinanden. Denne koefficient er dog ikke blottet for fysisk betydning. Det viser, hvor meget elektromagnetisk stråling et givet stof passerer igennem.
Strålingsflux
Dette er ikke kun en sætning, men et specifikt udtryk. Strålingsfluxen er den effekt, som elektromagnetisk stråling fører gennem en enhedsoverflade. Mere detaljeret er denne værdi beregnet som den energi, som stråling bevæger sig gennem en enhedsareal i en tidsenhed. Arealet er oftest en kvadratmeter, og tiden er sekunder. Men afhængigt af den konkrete opgave kan disse forhold ændres. For eksempel for rødkæmpe, som er tusind gange større end vores sol, kan du roligt bruge kvadratkilometer. Og for en lille ildflue, kvadratmillimeter.
For at kunne sammenligne blev der selvfølgelig indført ensartede målesystemer. Men enhver værdi kan reduceres til dem, medmindre du selvfølgelig roder med antallet af nuller.
Forbundet med disse begreber er også størrelsen af retningstransmittansen. Det bestemmer, hvor meget og hvilken slags lys der passerer gennem glasset. Dette koncept findes ikke i fysiklærebøger. Det er skjult i vinduesproducenternes specifikationer og regler.
Loven om energiens bevarelse
Denne lov er grunden til, at eksistensen af en evighedsmaskine og en vises sten er umulig. Men der er vand og vindmøller. Loven siger, at energi ikke kommer fra ingenting og ikke opløses sporløst. Lys, der falder på en forhindring, er ingen undtagelse. Det følger ikke af den fysiske betydning af transmittansen, at da en del af lyset ikke passerede gennem materialet, fordampede det. Faktisk er den indfaldende stråle lig med summen af det absorberede, spredte, reflekterede og transmitterede lys. Summen af disse koefficienter for et givet stof bør således være lig med én.
Generelt kan loven om energibevarelse anvendes på alle områder af fysikken. I skoleproblemer sker det ofte, at rebet ikke strækker sig, stiften bliver ikke varm, og der er ingen friktion i systemet. Men i virkeligheden er dette umuligt. Derudover er det altid værd at huske på, at folk vedIkke alle. For eksempel ved beta-henfald gik noget af energien tabt. Forskere forstod ikke, hvor det blev af. Niels Bohr foreslog selv, at fredningsloven måske ikke holdt på dette niveau.
Men så blev en meget lille og snedig elementarpartikel opdaget - neutrinoleptonen. Og alt faldt på plads. Så hvis læseren, når de løser et problem, ikke forstår, hvor energien bliver af, så skal vi huske: nogle gange er svaret simpelthen ukendt.
Anvendelse af lovene for lystransmission og brydning
Lidt højere sagde vi, at alle disse koefficienter afhænger af, hvilket stof der kommer i vejen for den elektromagnetiske strålingsstråle. Men dette faktum kan også bruges omvendt. At tage transmissionsspektret er en af de enkleste og mest effektive måder at finde ud af et stofs egenskaber. Hvorfor er denne metode så god?
Det er mindre nøjagtigt end andre optiske metoder. Meget mere kan læres ved at få et stof til at udsende lys. Men dette er den største fordel ved den optiske transmissionsmetode - ingen behøver at blive tvunget til at gøre noget. Stoffet skal ikke opvarmes, brændes eller bestråles med laser. Komplekse systemer af optiske linser og prismer er ikke påkrævet, da lysstrålen passerer direkte gennem prøven under undersøgelse.
Denne metode er desuden ikke-invasiv og ikke-destruktiv. Prøven forbliver i sin oprindelige form og stand. Dette er vigtigt, når stoffet er knapt, eller når det er unikt. Vi er sikre på, at Tutankhamons ring ikke er værd at brænde,for at finde ud af mere præcist sammensætningen af emaljen på den.
