Tänään puhumme läpäisevyydestä ja siihen liittyvistä käsitteistä. Kaikki nämä suureet viittaavat lineaarioptiikan osaan.
Valo muinaisessa maailmassa
Ihmiset luulivat, että maailma on täynnä mysteereitä. Jopa ihmiskeho kantoi paljon tuntematonta. Esimerkiksi muinaiset kreikkalaiset eivät ymmärtäneet kuinka silmä näkee, miksi väri on olemassa, miksi yö tulee. Mutta samaan aikaan heidän maailmansa oli yksinkertaisempi: esteen päälle putoava valo loi varjon. Tämä on kaikki, mitä koulutetuimmankin tiedemiehen täytyi tietää. Kukaan ei ajatellut valon ja lämmön läpäisyä. Ja nykyään he opiskelevat sitä koulussa.
Valo kohtaa esteen
Kun valonsäde osuu esineeseen, se voi käyttäytyä neljällä eri tavalla:
- ahmaa;
- hajaa;
- reflect;
- siirry eteenpäin.
Näin ollen kaikilla aineilla on absorptio-, heijastus-, läpäisy- ja sirontakertoimet.
Absorboitunut valo muuttaa itse materiaalin ominaisuuksia eri tavoin: se lämmittää sitä, muuttaa sen elektronista rakennetta. Hajavalo ja heijastunut valo ovat samanlaisia, mutta silti erilaisia. Heijastaessaan valoamuuttaa etenemissuuntaa, ja siroteltuna myös sen aallonpituus muuttuu.
Läpinäkyvä esine, joka läpäisee valoa ja sen ominaisuuksia
Heijastus- ja läpäisykertoimet riippuvat kahdesta tekijästä - valon ominaisuuksista ja itse kohteen ominaisuuksista. Sillä on merkitystä:
- Aineen kokonaistila. Jää taittuu eri tavalla kuin höyry.
- Kidehilan rakenne. Tämä kohta koskee kiinteitä aineita. Esimerkiksi hiilen läpäisykyky spektrin näkyvässä osassa pyrkii olemaan nolla, mutta timantti on eri asia. Sen heijastuksen ja taittumisen tasot luovat maagisen valon ja varjon leikin, josta ihmiset ovat valmiita maksamaan upeaa rahaa. Mutta nämä molemmat aineet ovat hiiltä. Ja timantti ei pala tulessa pahemmin kuin hiili.
- Aineen lämpötila. Kummallista kyllä, mutta korkeissa lämpötiloissa joistakin kappaleista tulee itse valonlähde, joten ne ovat vuorovaikutuksessa sähkömagneettisen säteilyn kanssa hieman eri tavalla.
- Valosäteen tulokulma kohteeseen.
Muista myös, että esineestä tuleva valo voi olla polarisoitunut.
Aallonpituus ja siirtospektri
Kuten edellä mainittiin, läpäisy riippuu tulevan valon aallonpituudesta. Aine, joka on läpinäkymätön keltaisille ja vihreille säteille, näyttää läpinäkyvältä infrapunaspektrille. Pienille hiukkasille, joita kutsutaan "neutriinoksi", maapallo on myös läpinäkyvä. Siksi huolimatta siitä, että hetuottaa aurinkoa erittäin suuria määriä, tutkijoiden on niin vaikea havaita niitä. Todennäköisyys, että neutriino törmää aineen kanssa, on häviävän pieni.
Mutta useimmiten puhumme sähkömagneettisen säteilyn spektrin näkyvästä osasta. Jos kirjassa tai tehtävässä on useita asteikon segmenttejä, optinen läpäisykyky viittaa siihen osaan siitä, joka on ihmissilmän ulottuvilla.
Kerroinkaava
Nyt lukija on tarpeeksi valmistautunut näkemään ja ymmärtämään kaavan, joka määrittää aineen siirtymisen. Se näyttää tältä: S=F/F0.
Siten, läpäisykyky T on kehon läpi kulkeneen tietyn aallonpituuden (Ф) säteilyvuon suhde alkuperäiseen säteilyvuon (Ф0).
T:n arvolla ei ole ulottuvuutta, koska se on merkitty identtisten käsitteiden jakamiseksi toisiinsa. Tällä kertoimella ei kuitenkaan ole fyysistä merkitystä. Se näyttää kuinka paljon sähkömagneettista säteilyä tietty aine läpäisee.
Säteilyvuo
Tämä ei ole vain ilmaus, vaan tietty termi. Säteilyvuo on teho, jonka sähkömagneettinen säteily kuljettaa yksikköpinnan läpi. Tarkemmin sanottuna tämä arvo lasketaan energiana, jonka säteily liikkuu yksikköalueen läpi ajassa. Pinta-ala on useimmiten neliömetriä ja aika on sekunteja. Näitä ehtoja voidaan kuitenkin muuttaa tehtävästä riippuen. Esimerkiksi punaisellejättiläinen, joka on tuhat kertaa suurempi kuin aurinkomme, voit käyttää turvallisesti neliökilometrejä. Ja pienelle tulikärpäselle neliömillimetriä.
Tietenkin vertailun mahdollistamiseksi otettiin käyttöön yhtenäiset mittausjärjestelmät. Mutta mikä tahansa arvo voidaan vähentää niihin, ellet tietenkään sekoita nollien määrää.
Näihin käsitteisiin liittyy myös suunnatun läpäisykyvyn suuruus. Se määrittää kuinka paljon ja millaista valoa kulkee lasin läpi. Tätä käsitettä ei löydy fysiikan oppikirjoista. Se on piilotettu ikkunavalmistajien eritelmiin ja sääntöihin.
Energian säilymisen laki
Tämä laki on syy siihen, miksi ikuisen liikekoneen ja viisasten kiven olemassaolo on mahdotonta. Mutta siellä on vesi ja tuulimyllyt. Laki sanoo, että energia ei tule tyhjästä eikä liukene jälkiä jättämättä. Esteen päälle putoava valo ei ole poikkeus. Läpäisevyyden fysikaalisesta merkityksestä ei seuraa, että koska osa valosta ei mennyt materiaalin läpi, se haihtui. Itse asiassa tuleva säde on yhtä suuri kuin absorboituneen, sironneen, heijastuneen ja läpäisevän valon summa. Näin ollen näiden kertoimien summan tietylle aineelle tulee olla yhtä suuri kuin yksi.
Yleensä energian säilymisen lakia voidaan soveltaa kaikilla fysiikan aloilla. Kouluongelmissa usein käy niin, että köysi ei veny, tappi ei kuumene eikä järjestelmässä ole kitkaa. Mutta todellisuudessa tämä on mahdotonta. Lisäksi kannattaa aina muistaa, että ihmiset tietävätEi kaikki. Esimerkiksi beetahajoamisessa osa energiasta hävisi. Tiedemiehet eivät ymmärtäneet, minne se meni. Niels Bohr itse ehdotti, että säilyttämislaki ei ehkä päde tällä tasolla.
Mutta sitten löydettiin hyvin pieni ja ovela alkuainehiukkanen - neutriinoleptoni. Ja kaikki loksahti paikoilleen. Joten jos lukija ei ongelmaa ratkaiseessaan ymmärrä mihin energia menee, meidän on muistettava: joskus vastaus on yksinkertaisesti tuntematon.
Valon läpäisyn ja taittumisen lakien soveltaminen
Vähän korkeammalle sanoimme, että kaikki nämä kertoimet riippuvat siitä, mikä aine joutuu sähkömagneettisen säteilysäteen tielle. Mutta tätä tosiasiaa voidaan käyttää myös päinvastoin. Transmissiospektrin ottaminen on yksi yksinkertaisimmista ja tehokkaimmista tavoista selvittää aineen ominaisuudet. Miksi tämä menetelmä on niin hyvä?
Se on vähemmän tarkka kuin muut optiset menetelmät. Paljon enemmän voidaan oppia panemalla aine säteilemään valoa. Mutta tämä on optisen lähetysmenetelmän tärkein etu - ketään ei tarvitse pakottaa tekemään mitään. Ainetta ei tarvitse kuumentaa, polttaa tai säteilyttää laserilla. Monimutkaisia optisten linssien ja prismien järjestelmiä ei tarvita, koska valonsäde kulkee suoraan tutkittavan näytteen läpi.
Lisäksi tämä menetelmä on ei-invasiivinen ja tuhoamaton. Näyte säilyy alkuperäisessä muodossaan ja kunnossa. Tämä on tärkeää, kun ainetta on vähän tai kun se on ainutlaatuinen. Olemme varmoja, että Tutankhamonin sormus ei ole poltuksen arvoinen,selvittääksesi tarkemmin sen kiilteen koostumuksen.
