Vandaag zullen we praten over transmissie en aanverwante concepten. Al deze hoeveelheden verwijzen naar de sectie over lineaire optica.
Licht in de oude wereld
Vroeger dachten mensen dat de wereld vol mysteries was. Zelfs het menselijk lichaam droeg veel van het onbekende. De oude Grieken begrepen bijvoorbeeld niet hoe het oog ziet, waarom kleur bestaat, waarom de nacht komt. Maar tegelijkertijd was hun wereld eenvoudiger: licht, vallend op een obstakel, creëerde een schaduw. Dit is alles wat zelfs de meest opgeleide wetenschapper moest weten. Niemand dacht aan de doorlaatbaarheid van licht en verwarming. En vandaag bestuderen ze het op school.
Licht ontmoet obstakel
Als een lichtstraal een object raakt, kan het zich op vier verschillende manieren gedragen:
- opslokken;
- verstrooiing;
- reflect;
- ga verder.
Dienovereenkomstig heeft elke stof absorptie-, reflectie-, transmissie- en verstrooiingscoëfficiënten.
Geabsorbeerd licht verandert de eigenschappen van het materiaal zelf op verschillende manieren: het verwarmt het, verandert de elektronische structuur. Diffuus en gereflecteerd licht zijn vergelijkbaar, maar toch verschillend. Bij weerkaatsing van lichtverandert de voortplantingsrichting en bij verstrooiing verandert de golflengte ook.
Een transparant object dat licht doorlaat en zijn eigenschappen
Reflectie- en transmissiecoëfficiënten zijn afhankelijk van twee factoren: de kenmerken van licht en de eigenschappen van het object zelf. Het doet ertoe:
- Geaggregeerde toestand van materie. IJs breekt anders dan stoom.
- De structuur van het kristalrooster. Dit item is van toepassing op vaste stoffen. Zo neigt de transmissie van steenkool in het zichtbare deel van het spectrum naar nul, maar een diamant is een andere zaak. Het zijn de vlakken van zijn reflectie en breking die een magisch spel van licht en schaduw creëren, waarvoor mensen bereid zijn fantastisch geld te betalen. Maar beide stoffen zijn koolstoffen. En een diamant zal branden in een vuur dat niet erger is dan steenkool.
- Temperatuur van de materie. Vreemd genoeg, maar bij hoge temperaturen, worden sommige lichamen zelf een bron van licht, zodat ze op een iets andere manier omgaan met elektromagnetische straling.
- De invalshoek van de lichtstraal op het object.
Onthoud ook dat het licht dat uit een object komt gepolariseerd kan zijn.
Golflengte en transmissiespectrum
Zoals we hierboven vermeldden, hangt de transmissie af van de golflengte van het invallende licht. Een stof die ondoorzichtig is voor gele en groene stralen, lijkt transparant voor het infraroodspectrum. Voor kleine deeltjes die "neutrino's" worden genoemd, is de aarde ook transparant. Daarom, ondanks het feit dat zegenereert de zon in zeer grote hoeveelheden, het is zo moeilijk voor wetenschappers om ze te detecteren. De kans dat een neutrino in botsing komt met materie is verwaarloosbaar klein.
Maar meestal hebben we het over het zichtbare deel van het spectrum van elektromagnetische straling. Als er meerdere segmenten van de schaal in het boek of de taak zijn, verwijst de optische transmissie naar dat deel ervan dat toegankelijk is voor het menselijk oog.
Coëfficiënt formule
Nu is de lezer voldoende voorbereid om de formule te zien en te begrijpen die de overdracht van een stof bepa alt. Het ziet er als volgt uit: S=F/F0.
De doorlaatbaarheid T is dus de verhouding van de stralingsflux van een bepaalde golflengte die door het lichaam (Ф) ging tot de oorspronkelijke stralingsflux (Ф0).
De waarde van T heeft geen dimensie, omdat het wordt aangeduid als een verdeling van identieke concepten in elkaar. Deze coëfficiënt is echter niet verstoken van fysieke betekenis. Het laat zien hoeveel elektromagnetische straling een bepaalde stof doorlaat.
Straling Flux
Dit is niet zomaar een zin, maar een specifieke term. De stralingsflux is het vermogen dat elektromagnetische straling door een eenheidsoppervlak voert. Meer in detail wordt deze waarde berekend als de energie die straling in een tijdseenheid door een oppervlakte-eenheid beweegt. De oppervlakte is meestal een vierkante meter en de tijd is seconden. Maar afhankelijk van de specifieke taak kunnen deze voorwaarden worden gewijzigd. Bijvoorbeeld voor roodreus, die duizend keer groter is dan onze zon, kun je veilig vierkante kilometers gebruiken. En voor een klein vuurvliegje, vierkante millimeters.
Natuurlijk werden er uniforme meetsystemen geïntroduceerd om te kunnen vergelijken. Maar elke waarde kan ertoe worden teruggebracht, tenzij je natuurlijk het aantal nullen verprutst.
Geassocieerd met deze concepten is ook de grootte van de directionele transmissie. Het bepa alt hoeveel en wat voor licht er door het glas gaat. Dit concept komt niet voor in natuurkundeboeken. Het is verborgen in de specificaties en regels van raamfabrikanten.
De wet van behoud van energie
Deze wet is de reden waarom het bestaan van een perpetuum mobile en een steen der wijzen onmogelijk is. Maar er zijn water en windmolens. De wet zegt dat energie niet uit het niets komt en niet spoorloos oplost. Licht dat op een obstakel v alt is geen uitzondering. Uit de fysieke betekenis van de transmissie volgt niet dat, aangezien een deel van het licht niet door het materiaal is gegaan, het is verdampt. In feite is de invallende bundel gelijk aan de som van het geabsorbeerde, verstrooide, gereflecteerde en doorgelaten licht. De som van deze coëfficiënten voor een bepaalde stof moet dus gelijk zijn aan één.
Over het algemeen kan de wet van behoud van energie worden toegepast op alle gebieden van de natuurkunde. Bij schoolproblemen komt het vaak voor dat het touw niet uitrekt, de pin niet warm wordt en er geen wrijving is in het systeem. Maar in werkelijkheid is dit onmogelijk. Bovendien is het altijd de moeite waard eraan te denken dat mensen weten:Niet alles. Bij bètaverval ging bijvoorbeeld een deel van de energie verloren. Wetenschappers begrepen niet waar het heen ging. Niels Bohr suggereerde zelf dat de behoudswet misschien niet op dit niveau zou gelden.
Maar toen werd een heel klein en sluw elementair deeltje ontdekt - het neutrino-lepton. En alles viel op zijn plek. Dus als de lezer bij het oplossen van een probleem niet begrijpt waar de energie heen gaat, dan moeten we bedenken: soms is het antwoord gewoon onbekend.
Toepassing van de wetten van transmissie en breking van licht
Iets hoger zeiden we dat al deze coëfficiënten afhangen van welke stof de elektromagnetische stralingsbundel in de weg staat. Maar dit feit kan ook omgekeerd worden gebruikt. Het gebruik van het transmissiespectrum is een van de eenvoudigste en meest effectieve manieren om de eigenschappen van een stof te achterhalen. Waarom is deze methode zo goed?
Het is minder nauwkeurig dan andere optische methoden. Er kan veel meer geleerd worden door een stof licht te laten uitstralen. Maar dit is het belangrijkste voordeel van de optische transmissiemethode: niemand hoeft iets te doen. De stof hoeft niet verwarmd, verbrand of bestraald te worden met een laser. Complexe systemen van optische lenzen en prisma's zijn niet nodig, aangezien de lichtstraal direct door het onderzochte monster gaat.
Bovendien is deze methode niet-invasief en niet-destructief. Het monster blijft in zijn oorspronkelijke vorm en staat. Dit is van belang wanneer de stof schaars is, of wanneer deze uniek is. We zijn er zeker van dat de ring van Toetanchamon het niet waard is om te verbranden,om de samenstelling van het glazuur erop te achterhalen.
