Danes bomo govorili o prepustnosti in sorodnih konceptih. Vse te količine se nanašajo na odsek linearne optike.
Svetloba v starodavnem svetu
Ljudje so včasih mislili, da je svet poln skrivnosti. Celo človeško telo je nosilo veliko neznanega. Stari Grki na primer niso razumeli, kako oko vidi, zakaj obstaja barva, zakaj prihaja noč. Toda hkrati je bil njihov svet preprostejši: svetloba, ki je padla na oviro, je ustvarila senco. To je vse, kar mora vedeti tudi najbolj izobražen znanstvenik. Nihče ni razmišljal o prepustnosti svetlobe in ogrevanja. In danes se to učijo v šoli.
Svetloba sreča oviro
Ko žarek svetlobe zadene predmet, se lahko obnaša na štiri različne načine:
- požrti;
- scatter;
- reflect;
- pomik naprej.
V skladu s tem ima vsaka snov koeficiente absorpcije, odboja, prenosa in sipanja.
Absorbirana svetloba spreminja lastnosti samega materiala na različne načine: segreva ga, spreminja njegovo elektronsko strukturo. Razpršena in odbita svetloba sta podobni, a še vedno različni. Pri odbijanju svetlobespremeni smer širjenja in ko je razpršena, se spremeni tudi njegova valovna dolžina.
Prozoren predmet, ki oddaja svetlobo in njegove lastnosti
Koeficienti odboja in prepustnosti so odvisni od dveh dejavnikov – značilnosti svetlobe in lastnosti samega predmeta. Pomembno je:
- Agregatno stanje snovi. Led se lomi drugače kot para.
- Struktura kristalne mreže. Ta postavka velja za trdne snovi. Na primer, prepustnost premoga v vidnem delu spektra teži k nič, diamant pa je druga stvar. Ravni njegovega odseva in loma ustvarjajo čarobno igro svetlobe in sence, za katero so ljudje pripravljeni plačati bajen denar. Toda obe snovi sta ogljik. In diamant ne bo gorel v ognju nič slabše od premoga.
- Temperatura snovi. Nenavadno, toda pri visokih temperaturah nekatera telesa sama postanejo vir svetlobe, zato delujejo z elektromagnetnim sevanjem na nekoliko drugačen način.
- Vpadni kot svetlobnega snopa na predmet.
Upoštevajte tudi, da je svetloba, ki izhaja iz predmeta, lahko polarizirana.
Valovna dolžina in prenosni spekter
Kot smo že omenili, je prepustnost odvisna od valovne dolžine vpadne svetlobe. Snov, ki je neprozorna za rumene in zelene žarke, se zdi prozorna za infrardeči spekter. Za majhne delce, imenovane "nevtrini", je Zemlja tudi prozorna. Zato kljub dejstvu, da soustvarja Sonce v zelo velikih količinah, da jih je znanstvenikom tako težko odkriti. Verjetnost trka nevtrina s snovjo je izginjajoče majhna.
A najpogosteje govorimo o vidnem delu spektra elektromagnetnega sevanja. Če je v knjigi ali nalogi več segmentov lestvice, se bo optična prepustnost nanašala na tisti njen del, ki je dostopen človeškemu očesu.
formula koeficienta
Zdaj je bralec dovolj pripravljen, da vidi in razume formulo, ki določa prenos snovi. Izgleda takole: S=F/F0.
Torej je prepustnost T razmerje med pretokom sevanja določene valovne dolžine, ki je šel skozi telo (Ф), in prvotnim pretokom sevanja (Ф0).
Vrednost T nima dimenzije, saj je označena kot delitev enakih pojmov drug na drugega. Vendar ta koeficient ni brez fizičnega pomena. Kaže, koliko elektromagnetnega sevanja prehaja določena snov.
Radiacijski tok
To ni samo fraza, ampak poseben izraz. Tok sevanja je moč, ki jo elektromagnetno sevanje prenaša skozi površino enote. Natančneje, ta vrednost se izračuna kot energija, ki jo sevanje premika skozi enoto površine v enoti časa. Površina je najpogosteje kvadratni meter, čas pa sekunde. Toda glede na specifično nalogo se ti pogoji lahko spremenijo. Na primer za rdečovelikan, ki je tisočkrat večji od našega Sonca, lahko varno uporabljate kvadratne kilometre. In za drobno kresnico, kvadratne milimetre.
Seveda, da bi lahko primerjali, so bili uvedeni enotni merilni sistemi. Toda nanje je mogoče zmanjšati vsako vrednost, razen če seveda ne zamešate s številom ničel.
S temi koncepti je povezana tudi velikost usmerjene prepustnosti. Določa, koliko in kakšna svetloba prehaja skozi steklo. Tega koncepta v učbenikih fizike ni. Skrit je v specifikacijah in pravilih proizvajalcev oken.
Zakon ohranjanja energije
Ta zakon je razlog, zakaj je obstoj večnega motorja in filozofskega kamna nemogoč. Obstajajo pa voda in mlini na veter. Zakon pravi, da energija ne prihaja od nikoder in se ne raztopi brez sledu. Padanje svetlobe na oviro ni izjema. Iz fizičnega pomena prepustnosti ne izhaja, da ker del svetlobe ni prešel skozi material, je izhlapel. Pravzaprav je vpadni žarek enak vsoti absorbirane, razpršene, odbite in prepuščene svetlobe. Tako mora biti vsota teh koeficientov za dano snov enaka ena.
Na splošno lahko zakon o ohranjanju energije uporabimo na vseh področjih fizike. Pri šolskih težavah se pogosto zgodi, da se vrv ne raztegne, zatič se ne segreje in v sistemu ni trenja. Toda v resnici je to nemogoče. Poleg tega se je vedno vredno spomniti, da ljudje vedoNe vsi. Na primer, pri beta razpadu se je nekaj energije izgubilo. Znanstveniki niso razumeli, kam je šlo. Niels Bohr je sam predlagal, da zakon o ohranjanju morda ne bo veljal na tej ravni.
Toda potem je bil odkrit zelo majhen in zvit elementarni delec - nevtrinski lepton. In vse se je postavilo na svoje mesto. Če torej bralec pri reševanju problema ne razume, kam gre energija, se moramo spomniti: včasih je odgovor preprosto neznan.
Uporaba zakonov prenosa in loma svetlobe
Malo višje smo rekli, da so vsi ti koeficienti odvisni od tega, katera snov postane na poti žarka elektromagnetnega sevanja. Toda to dejstvo je mogoče uporabiti tudi obratno. Jemanje spektra prenosa je eden najpreprostejših in najučinkovitejših načinov za ugotavljanje lastnosti snovi. Zakaj je ta metoda tako dobra?
Je manj natančna kot druge optične metode. Veliko več se je mogoče naučiti, če snov oddaja svetlobo. Toda to je glavna prednost metode optičnega prenosa - nikogar ni treba prisiliti v nič. Snov ni treba segrevati, sežigati ali obsevati z laserjem. Kompleksni sistemi optičnih leč in prizm niso potrebni, saj svetlobni snop prehaja neposredno skozi preučevani vzorec.
Poleg tega je ta metoda neinvazivna in nedestruktivna. Vzorec ostane v prvotni obliki in stanju. To je pomembno, kadar je snovi malo ali ko je edinstvena. Prepričani smo, da Tutankamonov prstan ni vreden zažganja,če želite natančneje ugotoviti sestavo sklenine na njej.
