Idag kommer vi att prata om överföring och relaterade koncept. Alla dessa kvantiteter hänvisar till avsnittet linjär optik.
Ljus i den antika världen
Folk brukade tro att världen var full av mysterier. Även människokroppen bar mycket av det okända. Till exempel förstod de gamla grekerna inte hur ögat ser, varför färg finns, varför natten kommer. Men samtidigt var deras värld enklare: ljus, fallande på ett hinder, skapade en skugga. Detta är allt som även den mest utbildade vetenskapsmannen behövde veta. Ingen tänkte på ljustransmittans och värme. Och idag studerar de det i skolan.
Ljus möter hinder
När en ljusstråle träffar ett föremål kan den bete sig på fyra olika sätt:
- sluka upp;
- scatter;
- reflekt;
- gå vidare.
Följaktligen har varje ämne koefficienter för absorption, reflektion, transmission och spridning.
Absorberat ljus förändrar materialets egenskaper på olika sätt: det värmer det, ändrar dess elektroniska struktur. Diffuserat och reflekterat ljus är lika, men ändå olika. När ljus reflekterasändrar utbredningsriktningen, och när den sprids ändras dess våglängd också.
Ett genomskinligt föremål som sänder ljus och dess egenskaper
Reflexions- och transmissionskoefficienter beror på två faktorer - ljusets egenskaper och objektets egenskaper. Det spelar roll:
- Aggregerat materiatillstånd. Is bryts annorlunda än ånga.
- Kristallgittrets struktur. Denna artikel gäller fasta ämnen. Till exempel tenderar överföringen av kol i den synliga delen av spektrumet till noll, men en diamant är en annan sak. Det är planen för dess reflektion och brytning som skapar ett magiskt spel av ljus och skugga, för vilket folk är villiga att betala fantastiska pengar. Men båda dessa ämnen är kol. Och en diamant kommer att brinna i en eld, inte värre än kol.
- Materiens temperatur. Märkligt nog, men vid höga temperaturer blir vissa kroppar själva en ljuskälla, så de interagerar med elektromagnetisk strålning på ett lite annorlunda sätt.
- Ljusstrålens infallsvinkel på objektet.
Kom också ihåg att ljuset som kommer ut från ett föremål kan polariseras.
Våglängd och transmissionsspektrum
Som vi nämnde ovan beror transmittansen på våglängden på det infallande ljuset. Ett ämne som är ogenomskinligt för gula och gröna strålar verkar genomskinligt för det infraröda spektrumet. För små partiklar som kallas "neutrinos" är jorden också genomskinlig. Därför, trots att degenererar solen i mycket stora mängder, det är så svårt för forskare att upptäcka dem. Sannolikheten för att en neutrino ska kollidera med materia är försvinnande liten.
Men oftast talar vi om den synliga delen av spektrumet av elektromagnetisk strålning. Om det finns flera segment av skalan i boken eller uppgiften kommer den optiska transmittansen att referera till den del av den som är tillgänglig för det mänskliga ögat.
Koefficientformel
Nu är läsaren förberedd nog att se och förstå formeln som bestämmer överföringen av ett ämne. Det ser ut så här: S=F/F0.
Så, transmittansen T är förhållandet mellan strålningsflödet för en viss våglängd som passerade genom kroppen (Ф) och det ursprungliga strålningsflödet (Ф0).
Värdet på T har ingen dimension, eftersom det betecknas som en uppdelning av identiska begrepp i varandra. Denna koefficient saknar emellertid inte fysisk betydelse. Den visar hur mycket elektromagnetisk strålning ett givet ämne passerar igenom.
Radiation Flux
Detta är inte bara en fras, utan en specifik term. Strålningsflödet är den kraft som elektromagnetisk strålning för genom en enhetsyta. Närmare bestämt beräknas detta värde som energin som strålning rör sig genom en enhetsarea på en tidsenhet. Arean är oftast en kvadratmeter och tiden är sekunder. Men beroende på den specifika uppgiften kan dessa villkor ändras. Till exempel för röttjätte, som är tusen gånger större än vår sol, kan du säkert använda kvadratkilometer. Och för en liten eldfluga, kvadratmillimeter.
Självklart, för att kunna jämföra, infördes enhetliga mätsystem. Men vilket värde som helst kan reduceras till dem, såvida du inte, naturligtvis, bråkar med antalet nollor.
Förknippat med dessa koncept är också storleken på den riktade transmittansen. Det avgör hur mycket och vilken typ av ljus som passerar genom glaset. Detta koncept finns inte i fysikläroböcker. Den är gömd i fönstertillverkarnas specifikationer och regler.
Lagen om energibevarande
Denna lag är anledningen till att existensen av en evighetsmaskin och en vises sten är omöjlig. Men det finns vatten och väderkvarnar. Lagen säger att energi inte kommer från ingenstans och inte löses upp spårlöst. Ljus som faller på ett hinder är inget undantag. Det följer inte av den fysiska innebörden av transmittansen att eftersom en del av ljuset inte passerade genom materialet så förångades det. Faktum är att den infallande strålen är lika med summan av det absorberade, spridda, reflekterade och transmitterade ljuset. Således bör summan av dessa koefficienter för ett givet ämne vara lika med en.
I allmänhet kan lagen om energibevarande tillämpas på alla fysikområden. I skolproblem händer det ofta att repet inte sträcker sig, stiftet värms inte upp och det finns ingen friktion i systemet. Men i verkligheten är detta omöjligt. Dessutom är det alltid värt att komma ihåg att folk vetInte alla. Till exempel, i beta-sönderfall, gick en del av energin förlorad. Forskare förstod inte vart det tog vägen. Niels Bohr själv föreslog att naturvårdslagen kanske inte håller på den här nivån.
Men så upptäcktes en mycket liten och listig elementarpartikel - neutrinoleptonen. Och allt föll på plats. Så om läsaren, när han löser ett problem, inte förstår var energin tar vägen, måste vi komma ihåg: ibland är svaret helt enkelt okänt.
Tillämpning av lagarna för ljussändning och brytning
Lite högre sa vi att alla dessa koefficienter beror på vilken substans som kommer i vägen för den elektromagnetiska strålen. Men detta faktum kan också användas omvänt. Att ta transmissionsspektrumet är ett av de enklaste och mest effektiva sätten att ta reda på egenskaperna hos ett ämne. Varför är den här metoden så bra?
Det är mindre exakt än andra optiska metoder. Mycket mer kan man lära sig genom att få ett ämne att avge ljus. Men detta är den största fördelen med den optiska överföringsmetoden - ingen behöver tvingas göra någonting. Ämnet behöver inte värmas, brännas eller bestrålas med laser. Komplexa system av optiska linser och prismor krävs inte eftersom ljusstrålen passerar direkt genom provet som studeras.
Dessutom är den här metoden icke-invasiv och icke-destruktiv. Provet förblir i sin ursprungliga form och skick. Detta är viktigt när ämnet är ont om eller när det är unikt. Vi är säkra på att Tutankhamons ring inte är värd att bränna,för att få reda på mer exakt sammansättningen av emaljen på den.
