Индекс
Галерия
Търсене
Регистрирайте се
Вход11 КЛАС МАТЕРИАЛИ
Страница 1 от 1
11 КЛАС МАТЕРИАЛИ
INEX Вто Окт 26, 2010 6:48 pm
ВЪЛНА.ВИДОВЕ.СВОЙСТВА.СПЕКТЪР НА ЕМВ .ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
Вълна̀та е периодична или непериодична промяна на физическите параметри на дадена система, причинена от действие или взаимодействие, която се разпространява с крайна скорост, зависеща от характеристиките на средата. Различават се механични вълни, които се разпространяват в материални среди, и електромагнитните вълни, които се разпространяват извън каквато и да е среда. Механичните вълни се делят още на напречни и надлъжни, в зависимост от траекторията, която описват трептящите частици спрямо посоката на разпростанение
Звукови вълни -Тъпанчето в човешкото ухо е тънка мембрана, която е чувствителна на миниатюрни промени на атмосферното налягане, причинени от механичните вълни, които се разпространяват във въздуха.
Сеизмични вълни -Разместването на земните пластове при земетресение води до трептения в твърдите скали на земната кора. Тези трептения се наричат сеизмични вълни, а науката, която ги изучава се нарича сеизмология. Сеизмичните вълни биват няколко вида в зависимост от начина, по който се движат частиците, когато вълната достигне до тях. Два са основните вида - надлъжна (P) и напречна (S)вълна. Имената им идват от латинските думи Prima и Secunda. От тук става ясно, че след едно земетресение P вълните пристигат първи, следвани от S вълните.Освен при земетресение, сеизмични вълни могат да възникнат и при взрив. Чрез серии от контролирани малки взривове геофизиците изследват скоростта на разпространение на сеизмичните вълни през земните пластове, а оттам правят изводи за геологичните породи в тези пластове и евентуалните залежи на полезни изкопаеми.Изригването на вулкани също поражда сеизмични вълни
МАТЕМАТИЧЕСКО ОПИСАНИЕ НА ВЪЛНАТА
От математическа гледна точка, най-простия и разпространен начин да бъде описана дадена вълна, е уравнението f(x,t) = Acos(kx-wt)), където A е амплитудата на вълната - мярка за максималната стойност на отклонението от равновесното положение на трептяща частица за един период. Мерните единици за амплитудата са различни в зависимост от вида на вълната - амплитудата на механичните вълни се измерва в метри, на звуковите - в единици налягане, на електромагнитните - във волт-метри (мярка за големината на електричното поле). Амплитудата може да е както константа, така и друга функция от пространството и времето. Функцията, описваща промяната на амплитудата с времето, се нарича обвивка на вълната.
Дължината на вълната (λ) е разстоянието между два съседни максимума на амплитудата. В система SI се измерва в метри, но удобните на практика единици са нанометрите, особено ако става въпрос за дължина на вълната на електромагнитно лъчение в областта на инфрачервената, видимата и ултравиолетовата светлина.
вълновото число k е свързано с дължината на вълната с уравнението:
Периодът T е интервалът от време между два съседни максимума. Честотата f е броят периоди за единица време. В система SI се измерва в херци (Hz):
Ъгловата честота ω е честотата, измерена в радиани за секунда. Свързана е с честотата с уравнението:
На всяка вълна могат да бъдат приписани две скорости: първата е фазова скорост, която е скоростта, с която вълната се разпространява.
Електромагнитното излъчване (ЕМИ) е разпространяваща се през пространството вълна с електрическа и магнитна компонента. Тези компоненти осцилират/трептят/ под прав ъгъл една спрямо друга, както и спрямо посоката на разпространение на вълната.
Изразът електромагнитно излъчване също се използва като синоним за електромагнитни вълни в по-общ смисъл, дори когато последните не се излъчват или разпространяват в откритото пространство. В този смисъл електромагнтитно излъчване е например светлината разпространяваща се по оптично влакно или електрическата енергия предавана по коаксиален кабел.
Електромагнитното излъчване притежава енергия и момент, които могат да се предават когато излъчването взаимодейства с някакво вещество.
Свойства на ЕМВ
Електрическото и магнитното поле проявяват свойството на суперпозицията. Това означава, че полето дължащо се на дадена частица или променливо във времето електрическо или магнитно поле се прибавя към полето възникнало от други причинители. Тъй като магнитното и електрическо полета са векторни полета, този процес се свежда до събиране на вектори. Като резултат ЕМИ се се проявява в явления като пречупване и дифракция. Например разпространяваща се ЕМ вълна през специфично разположение на атоми индуцира осцилации в атомите и причинява те да излъчват собствени вълни. Тези емисии взаимодействат (интерферират) с вълната причинител и променят формата ѝ.
При пречупването, вълна разпространяваща се от една в друга среда с различна плътност променя скоростта си и посоката си на разпространение, когато навлезе в новата среда. Отношението на коефициентите на пречупване на средата определя степента на пречупване. Пречупването е механизъм, чрез който светлината се разлага (дисперсия) в спектър, когато премине през призма.
Физиката на електромагнитното излъчване е електродинамиката подобласт на електромагнетизма.
ЕМИ проявява корпускулярно-вълнов характер. Тези свойства са взаимноизключващи се и се проявяват отделно при отделни обстоятелства: вълновият характер се проявява когато ЕМИ се измерва при относително дълги интервали от време и при големи разстояния, а свойствата на частица са очевидни при малки разстояния и времеинтевали. Тези свойства са потвърдени от множество експерименти.
Вълнов модел
Важен аспект на вълновата природа на светлината е честотата. Честотата на вълна е степента ѝ на трептене и се измерва в херц (Hz), единица за честота в система SI, равна на една осцилация за секунда. Светлината обикновено обхваща диапазон от честоти, чиято сума формира резултантната вълна. Още повече честотата влияе на свойства като пречупване при което различни честоти претърпяват различно ниво на пречупване.
Една вълна притежава синклинала (падина, бразда) и гребен. Дължината на вълната е разстоянието от гребен до гребен. Вълните в електромагнитния спектър варират от много дълги радио вълни (с размерите на сгради и по големи) до много къси гама лъчи (по-малки от ядрото на атом). Честотата е обратно пропорционална на дължината на вълната. Когато вълни се разпространяват от една среда в друга, тяхната честота остава същата - променя се само скоростта им.
Вълните могат да се опишат и с тяхната енергия на излъчване (лъчиста енергия).
Скорост на разпространение
Електрически заряд, който се ускорява или някакво променливо магнитно поле, поражда електромагнитно излъчване. Електромагнитната информация за заряда пътува със скоростта на светлината. Когато даден проводник или антена провежда променлив ток, се разпространява електромагнитно излъчване с честотата на тока. В зависимост от обстоятелствата ЕМИ може да има поведение на вълна или на частица. Като вълна ЕМИ се характеризира със скорост, дължина на вълната и честота. Когато се проявяват свойствата на частица, се определят фотони, от които всеки има енергия свързана с честотата на вълната според формулата на Планк:
E = hν,
където E е енергията на фотона, h = 6,626 × 10-34 J•s е Константата на Планк и ν е честотата на вълната.
Едно правило е винаги в сила, независимо от обстоятелствата - ЕМ излъчването във вакуум се разпространява винаги със скоростта на светлината, независимо от скоростта на наблюдателя.В среда, различна от вакуум се вземат предвид скоростта на разпространение на електромагнитните вълни в различни веществени среди или показателят на пречупване, които на свой ред зависят, най-общо казано, от честотата и посоката.
Електромагнитен спектър
Електромагнитният спектър с диапазона на видимата светлина в по-едър мащаб
Електромагнитните излъчвания се разделят, според дължината на вълната, на радиовълни, микровълни, инфрачервено излъчване, видима светлина, ултравиолетово излъчване, рентгеново излъчване и гама-излъчване. Всяко електромагнитно излъчване може да бъде разложено чрез преобразувание на Фурие до сума от монохроматични вълни, всяка от които има точно положение в спектъра.
Спектроскопията служи за определяне на мястото на дадено електромагнитно излъчване в спектъра. Спектрографският анализ можеда даде информация за физическите свойства на излъчващия обект, което намира широко приложение в астрофизиката. Например, водородните атоми излъчват радиовълни с дължина 21,12 cm и наличието на такива вълни показва присъствие на водород в източника на излъчването.
Електромагнитен спектър се нарича диапазонът (обхватът) на всички възможни електромагнитни излъчвания. Също така под електромагнитен спектър (обикновено - само спектър) на даден обект се разбира обхватът на електромагнитното излъчване, който той излъчва (емисионен спектър), отразява, пропуска или поглъща (абсорбционен спектър). Той обхваща всички възможни честоти - от радиочестоти от няколко херца (дълговълновата граница на спектъра) до честотите на гама-лъчите (късовълновата граница на спектъра), покривайки дължини на вълната с размер от хиляди километри до такива, съизмерими с размера на атомите и по-малки. Твърди сече вълни извън тези граници са рядко срещани, което всъщност не е точно така. Например 22-годишният цикъл на слънчевите петна произвежда лъчение с период 22 години или честота 1,4×10-9 Hz. Като пример за другата крайност могат да се вземат фотони с произволно висока честота, които може да възникнат при анихилация на електрони с позитрони с достатъчно висока енергия. Фотони с честота 1024 Hz могат да се произведат със съвременни ускорители на частици. В нашата Вселена границата на късите вълни изглежда е дължината на Планк , а на дългите вълни е самата Вселена , въпреки че спектърът е принципно безкраен.
Връзка между енергия, честота и дължина на вълната
Електромагнитните вълни с определена дължина на вълната λ (във вакуум) имат съответна честота ν и енергия на фотона E. Затова електромагнитният спектър може да се опише еднакво добре като функция на коя да е от тези три величини. Връзката между тях се описва с уравненията:
и
където:
• c е скоростта на светлината, c = 299 792 458 m.s-1 ≈ 300 000 km.s-1.
• h е Константа на Планк, .
Спектър на различни обекти
Почти всички обекти във Вселената излъчват, отразяват и/или пропускат някаква светлина (едно хипотетично изключение може да бъде тъмната материя). Разпределението на тази светлина в електромагнитния спектър (наричано спектър на обекта) се определя от състава на обекта. Могат да се наблюдават два вида спектър в зависимост от природата на излъчването на обекта:
• Ако спектърът се състои от собственото излъчване на самия обект, той се нарича спектър на излъчване или емисионен спектър.
o Частен случай на този е спектърът на абсолютно черното тяло.
• Ако спектърът е резултат от облъчването на обекта със светлина, част от която обектът пропуска, а друга поглъща, той се нарича спектър на поглъщане или абсорбционен спектър.
Електромагнитната спектроскопия е раздел от физиката, който се занимава с качественото и/или количествено анализиране на едно вещество по спектъра му. Радиочестоти Радиовълните са с дължини на вълната от стотици метри до около 1 милиметър и се излъчват и приемат чрез радиоантени с подходящи размери (според принципа на резонанса). Те служат за предаване на данни, чрез модулация. Телевизията, мобилните телефони, безжичните мрежи, радиолюбителските комуникации се основават на принципа на предаването и приемането на радиовълни. Микровълни Свръхвисоките честоти (СВЧ) и ултрависоките честоти на микровълните са след радиовълните в честотната скала. Микровълните са вълни, които са достатъчно къси, за да се осъществи предаването им по тръбовиден (метален) вълновод с подходящ диаметър. Микровълновата енергия се произвежда от електронните лампи клистрон и магнетрон или с полупроводникови диоди като диод на Гън и ИМПАТ диод. Микровълните се абсорбират от молекулите в течности (които имат диполен момент). В микровълновата фурна, този ефект се използва за затопляне на храна. Микровълново лъчение с малък интензитет се използва и при безжичните телекомуникации. Трябва да се отбележи, че обикновената микровълнова фурна може да причини смущения (интерференция) в работата на недобре екранирани електромагнитни устройства като мобилни медицински апарати или евтина потребителска електроника.
Това е областта от спектъра на светлината между микровълните и далечното инфрачервено излъчване. Този вълнов обхват е рядко изследван и съществуват едва няколко източника на микровълнова енергия на високочестотния край на честотната лента (подмилиметрови вълни или така наречените терахерцови вълни). Практически приложения на тези вълни се появяват едва напоследък - в комуникациите и снемането на образи. Предложен е стандарт за безжични мрежи в обхвата.
Инфрачервено излъчване Инфрачервената част на електромагнитния спектър покрива обхвата от приблизително 300 GHz (1 mm) до 400 THz (750 nm). Може да се раздели на три части:
• Далечна инфрачервена област, от 300 GHz (1 mm) до 30 THz (10 μm). Долната граница на този обхват може да се класифицира и като микровълни. Това лъчение типично се поглъща от така наречените ротационни преходи на молекулите в газова фаза, от молекулярните движения в течности и от фонони в твърдите тела. Водата в земната атмосфера абсорбира толкова силно в този обхват, че я прави непрозрачна за тези вълни. Има известни обхвати на дължини на вълните обаче ("прозорци") в непрозрачния обхват, които позволяват частично пропускане и могат да се използват в астрономията. Вълновият обхват от приблизително 200 μm до няколко mm е наричан в астрономията подмилиметров обхват.
• Средна инфрачервена област, от 30 до 120 THz (от 10 до 2,5 μm). Горещите тела (черно тяло) излъчват силно в този обхват. Лъчението се абсорбира от молекулните вибрационни преходи, когато отделните атоми в молекулата вибрират около своите равновесни положения. Понякога този обхват се нарича област на отпечатък тъй като абсорбционния спектър на средното инфрачервено лъчение е твърде специфичен за дадено химично съединение.
• Близка инфрачервена област от 120 до 400 THz (от 2500 до 750 nm). Физическите процеси, характерни за този обхват, са подобни на тези при видимата светлина.
Цвят
Дължина на вълната Честотен интервал
виолетов
~ 380 до 430 nm ~ 790 до 700 THz
син
~ 430 до 500 nm ~ 700 до 600 THz
синьозелен
~ 500 до 520 nm ~ 600 до 580 THz
зелен
~ 520 до 565 nm ~ 580 до 530 THz
жълт
~ 565 до 590 nm ~ 530 до 510 THz
оранжев
~ 590 до 625 nm ~ 510 до 480 THz
червен
~ 625 до 740 nm ~ 480 до 405 THz
Непрекъснат спектър
Спектър на видимата светлина в нанометри
Designed for monitors with gamma 1,5.
След инфрачервените лъчи по честота следва видимата светлина. Това е диапазонът, в който Слънцето и звездите излъчват по-голямата част от своето лъчение. Сигурно не е случайно, че човешкото око е чувствително именно към дължините на вълните, които Слънцето излъчва най-интензивно. Видимата светлина (и близкото инфрачервено излъчване) обикновено се абсорбира и излъчва от електроните в молекулите и атомите, които прескачат от едно енергийно ниво към друго. Светлината, която виждаме с очите си, е наистина много малка част от електромагнитния спектър. Небесната дъга например нагледно показва оптичната (видимата) част на електромагнитния спектър. Ако можеха да се видят, инфрачервените лъчи щяха да са разположени след червеното на дъгата, а ултравиолетовите - преди виолетовия край.
Ултравиолетова светлина Следващото лъчение след видимата светлина по честота е ултравиолетовото (англ. UV). Това е излъчване, чиято дължина на вълната е по-къса от дължината на вълната на виолетовия край на видимия спектър.
Бидейки високоенергийно, УВ излъчването е в състояние да разкъсва химичните връзки и така да прави молекулите необичайно реактивни (йонизация), като най-общо променя взаимното им поведение. Изгарянето на човешката кожа на слънце например се причинява от разрушителните ефекти на УВ лъчение върху клетките на кожата, което може да причини дори и рак в случай, че лъчението повреди сложните ДНК молекули в клетките (УВ радиацията е доказан мутаген). Слънцето излъчва голямо количество УВ лъчение, което бързо би могло да превърне Земята в безплодна пустиня, ако по-голямата част от това излъчване не се поглъщаше от атмосферния озонов слой преди да достигне Земята.
Рентгенови лъчи След УВ идват рентгеновите лъчи. Твърдите рентгенови лъчи са с по-къси дължини на вълните от меките. Рентгеновите лъчи се използват за избирателно гледане през дадени обекти (тъкани), както и във високоенергийната физика и астрономия. Неутронните звезди и прирастните дискове около черните дупки излъчват рентгенови лъчи, които позволяват изучаването им.
Гама лъчи
След твърдите рентгенови лъчи идват гама лъчите. Това са високоенергийни фотони, които се генерират при радиоктивен разпад или други реакции с елементарни частици. Те са полезни на астрономите при изучаването на високоенергийни обекти или региони и намират приложение във физиката поради високопроникващата им способност и добиването им от радиоизотопи.
За отбелязване е, че между видовете електромагнитно излъчване няма точно определени граници. Някои дължини на вълните принадлежат едновременно на две области на спектъра. Например червената светлина наподобява инфрачервеното излъчване, при това тя може да Връзка между енергия, честота и дължина на вълната [редактиране]
Електромагнитните вълни с определена дължина на вълната λ (във вакуум) имат съответна честота ν и енергия на фотона E. Затова електромагнитният спектър може да се опише еднакво добре като функция на коя да е от тези три величини.
Спектър на различни обекти Почти всички обекти във Вселената излъчват, отразяват и/или пропускат някаква светлина (едно хипотетично изключение може да бъде тъмната материя). Разпределението на тази светлина в електромагнитния спектър (наричано спектър на обекта) се определя от състава на обекта. Могат да се наблюдават два вида спектър в зависимост от природата на излъчването на обекта:
• Ако спектърът се състои от собственото излъчване на самия обект, той се нарича спектър на излъчване или емисионен спектър.
o Частен случай на този е спектърът на абсолютно черното тяло.
• Ако спектърът е резултат от облъчването на обекта със светлина, част от която обектът пропуска, а друга поглъща, той се нарича спектър на поглъщане или абсорбционен спектър.
Електромагнитната спектроскопия е раздел от физиката, който се занимава с качественото и/или количествено анализиране на едно вещество по спектъра му.
Радиочестоти - Радиовълните са с дължини на вълната от стотици метри до около 1 милиметър и се излъчват и приемат чрез радиоантени с подходящи размери (според принципа на резонанса). Те служат за предаване на данни, чрез модулация. Телевизията, мобилните телефони, безжичните мрежи, радиолюбителските комуникации се основават на принципа на предаването и приемането на радиовълни.
Микровълни - Свръхвисоките честоти (СВЧ) и ултрависоките честоти на микровълните са след радиовълните в честотната скала. Микровълните са вълни, които са достатъчно къси, за да се осъществи предаването им по тръбовиден (метален) вълновод с подходящ диаметър. Микровълновата енергия се произвежда от електронните лампи клистрон и магнетрон или с полупроводникови диоди като диод на Гън и ИМПАТ диод. Микровълните се абсорбират от молекулите в течности (които имат диполен момент). В микровълновата фурна, този ефект се използва за затопляне на храна. Микровълново лъчение с малък интензитет се използва и при безжичните телекомуникации. Трябва да се отбележи, че обикновената микровълнова фурна може да причини смущения (интерференция) в работата на недобре екранирани електромагнитни устройства като мобилни медицински апарати или евтина потребителска електроника.
Терахерцово излъчване - Това е областта от спектъра на светлината между микровълните и далечното инфрачервено излъчване. Този вълнов обхват е рядко изследван и съществуват едва няколко източника на микровълнова енергия на високочестотния край на честотната лента (подмилиметрови вълни или така наречените терахерцови вълни). Практически приложения на тези вълни се появяват едва напоследък - в комуникациите и снемането на образи. Предложен е стандарт за безжични мрежи в обхвата.
Инфрачервено излъчване Инфрачервената част на електромагнитния спектър покрива обхвата от приблизително 300 GHz (1 mm) до 400 THz (750 nm). Може да се раздели на три части:
• Далечна инфрачервена област, от 300 GHz (1 mm) до 30 THz (10 μm). Долната граница на този обхват може да се класифицира и като микровълни. Това лъчение типично се поглъща от така наречените ротационни преходи на молекулите в газова фаза, от молекулярните движения в течности и от фонони в твърдите тела. Водата в земната атмосфера абсорбира толкова силно в този обхват, че я прави непрозрачна за тези вълни. Има известни обхвати на дължини на вълните обаче ("прозорци") в непрозрачния обхват, които позволяват частично пропускане и могат да се използват в астрономията. Вълновият обхват от приблизително 200 μm до няколко mm е наричан в астрономията подмилиметров обхват.
• Средна инфрачервена област, от 30 до 120 THz (от 10 до 2,5 μm). Горещите тела (черно тяло) излъчват силно в този обхват. Лъчението се абсорбира от молекулните вибрационни преходи, когато отделните атоми в молекулата вибрират около своите равновесни положения. Понякога този обхват се нарича област на отпечатък тъй като абсорбционния спектър на средното инфрачервено лъчение е твърде специфичен за дадено химично съединение.
• Близка инфрачервена област от 120 до 400 THz (от 2500 до 750 nm). Физическите процеси, характерни за този обхват, са подобни на тези при видимата светлина.
Видимо лъчение (светлина) След инфрачервените лъчи по честота следва видимата светлина. Това е диапазонът, в който Слънцето и звездите излъчват по-голямата част от своето лъчение. Сигурно не е случайно, че човешкото око е чувствително именно към дължините на вълните, които Слънцето излъчва най-интензивно. Видимата светлина (и близкото инфрачервено излъчване) обикновено се абсорбира и излъчва от електроните в молекулите и атомите, които прескачат от едно енергийно ниво към друго. Светлината, която виждаме с очите си, е наистина много малка част от електромагнитния спектър. Небесната дъга например нагледно показва оптичната (видимата) част на електромагнитния спектър. Ако можеха да се видят, инфрачервените лъчи щяха да са разположени след червеното на дъгата, а ултравиолетовите - преди виолетовия край.
Ултравиолетова светлина Следващото лъчение след видимата светлина по честота е ултравиолетовото (англ. UV). Това е излъчване, чиято дължина на вълната е по-къса от дължината на вълната на виолетовия край на видимия спектър.
Бидейки високоенергийно, УВ излъчването е в състояние да разкъсва химичните връзки и така да прави молекулите необичайно реактивни (йонизация), като най-общо променя взаимното им поведение. Изгарянето на човешката кожа на слънце например се причинява от разрушителните ефекти на УВ лъчение върху клетките на кожата, което може да причини дори и рак в случай, че лъчението повреди сложните ДНК молекули в клетките (УВ радиацията е доказан мутаген). Слънцето излъчва голямо количество УВ лъчение, което бързо би могло да превърне Земята в безплодна пустиня, ако по-голямата част от това излъчване не се поглъщаше от атмосферния озонов слой преди да достигне Земята.
Рентгенови лъчи [редактиране] След УВ идват рентгеновите лъчи. Твърдите рентгенови лъчи са с по-къси дължини на вълните от меките. Рентгеновите лъчи се използват за избирателно гледане през дадени обекти (тъкани), както и във високоенергийната физика и астрономия. Неутронните звезди и прирастните дискове около черните дупки излъчват рентгенови лъчи, които позволяват изучаването им.
Гама лъчи - След твърдите рентгенови лъчи идват гама лъчите. Това са високоенергийни фотони, които се генерират при радиоктивен разпад или други реакции с елементарни частици. Те са полезни на астрономите при изучаването на високоенергийни обекти или региони и намират приложение във физиката поради високопроникващата им способност и добиването им от радиоизотопи.
За отбелязване е, че между видовете електромагнитно излъчване няма точно определени граници. Някои дължини на вълните принадлежат едновременно на две области на спектъра. Например червената светлина наподобява инфрачервеното излъчване, при това тя може да въздействува върху някои химически връзки.
Интерференцията е суперпозиция на две или повече вълни, при което се образува нова вълна.
Резултат
от наслагването
вълна 1
вълна 2
Две вълни във фаза Две вълни със 180°
фазова разлика
Интерференция на светлината е оптично явление на взаимно усилване или отслабване (до пълното им погасяване) на две светлинни вълни с еднаква честота (дължина на вълната). Тя е едно от проявленията на вълновата природа на светлината. Интерференция възниква, когато два кохерентни източника на светлина, т. е. изпускащи напълно хомогенни светлинни лъчи с постоянна фазова разлика са разположени близо един до друг. Такива източници могат да бъдат например две огледални изображения на един и същ светлинен източник. Ако източниците са два, разликата в оптичния ход на двете вълни в точката на наслагване трябва да бъде по-малка от дължината на кохерентност на всеки от двата източника, иначе техните лъчи няма да интерферират.
Физика на процеса Наблюдаване на интерференция
Явлението интерференция се наблюдава в тънки слоеве, особено в тънък слой несмесващи се течности като масло или нефт върху водна повърхност, в сапунени мехури, на крилете на пеперуди и птици. Интерференцията възниква също така и при разделяне на първоначалния лъч светлина на два лъча и преминаването му през тънък слой - например слоя, целенасочено нанасян на повърхността на лещите с цел намаляване на загубите от отражение, наричан още просветляващо или антиотражателно покритие - метод, използван за подобряване на характеристиките на оптичните уреди. Преминавайки през слой с дебелина , лъчът светлина се отразява двукратно — от неговата вътрешна и външна повърхност, като отразените лъчи интерферират. Пълно погасяване на лъчите ще се наблюдава при слой с оптична дебелина
,
където λ е дължина на вълната. Ако λ = 550 нм, то при дебелина на слоя 550:4=137,5 нм трябва да имаме пълно погасяване, т.е. липса на отразен лъч за тази дължина на вълната. Тук под оптична дебелина се разбира произведението на физическата дебелина и показателя на пречупване.
Слоят обаче придобива леко оцветяване, тъй като за другите дължини на спектъра от двете страни на λ = 550 нм условието за нулево отражение не е изпълнено и те не се погасяват напълно, а само се отслабват.
И.Николаева
[justify][u]
Вълна̀та е периодична или непериодична промяна на физическите параметри на дадена система, причинена от действие или взаимодействие, която се разпространява с крайна скорост, зависеща от характеристиките на средата. Различават се механични вълни, които се разпространяват в материални среди, и електромагнитните вълни, които се разпространяват извън каквато и да е среда. Механичните вълни се делят още на напречни и надлъжни, в зависимост от траекторията, която описват трептящите частици спрямо посоката на разпростанение
Звукови вълни -Тъпанчето в човешкото ухо е тънка мембрана, която е чувствителна на миниатюрни промени на атмосферното налягане, причинени от механичните вълни, които се разпространяват във въздуха.
Сеизмични вълни -Разместването на земните пластове при земетресение води до трептения в твърдите скали на земната кора. Тези трептения се наричат сеизмични вълни, а науката, която ги изучава се нарича сеизмология. Сеизмичните вълни биват няколко вида в зависимост от начина, по който се движат частиците, когато вълната достигне до тях. Два са основните вида - надлъжна (P) и напречна (S)вълна. Имената им идват от латинските думи Prima и Secunda. От тук става ясно, че след едно земетресение P вълните пристигат първи, следвани от S вълните.Освен при земетресение, сеизмични вълни могат да възникнат и при взрив. Чрез серии от контролирани малки взривове геофизиците изследват скоростта на разпространение на сеизмичните вълни през земните пластове, а оттам правят изводи за геологичните породи в тези пластове и евентуалните залежи на полезни изкопаеми.Изригването на вулкани също поражда сеизмични вълни
МАТЕМАТИЧЕСКО ОПИСАНИЕ НА ВЪЛНАТА
От математическа гледна точка, най-простия и разпространен начин да бъде описана дадена вълна, е уравнението f(x,t) = Acos(kx-wt)), където A е амплитудата на вълната - мярка за максималната стойност на отклонението от равновесното положение на трептяща частица за един период. Мерните единици за амплитудата са различни в зависимост от вида на вълната - амплитудата на механичните вълни се измерва в метри, на звуковите - в единици налягане, на електромагнитните - във волт-метри (мярка за големината на електричното поле). Амплитудата може да е както константа, така и друга функция от пространството и времето. Функцията, описваща промяната на амплитудата с времето, се нарича обвивка на вълната.
Дължината на вълната (λ) е разстоянието между два съседни максимума на амплитудата. В система SI се измерва в метри, но удобните на практика единици са нанометрите, особено ако става въпрос за дължина на вълната на електромагнитно лъчение в областта на инфрачервената, видимата и ултравиолетовата светлина.
вълновото число k е свързано с дължината на вълната с уравнението:
Периодът T е интервалът от време между два съседни максимума. Честотата f е броят периоди за единица време. В система SI се измерва в херци (Hz):
Ъгловата честота ω е честотата, измерена в радиани за секунда. Свързана е с честотата с уравнението:
На всяка вълна могат да бъдат приписани две скорости: първата е фазова скорост, която е скоростта, с която вълната се разпространява.
Електромагнитното излъчване (ЕМИ) е разпространяваща се през пространството вълна с електрическа и магнитна компонента. Тези компоненти осцилират/трептят/ под прав ъгъл една спрямо друга, както и спрямо посоката на разпространение на вълната.
Изразът електромагнитно излъчване също се използва като синоним за електромагнитни вълни в по-общ смисъл, дори когато последните не се излъчват или разпространяват в откритото пространство. В този смисъл електромагнтитно излъчване е например светлината разпространяваща се по оптично влакно или електрическата енергия предавана по коаксиален кабел.
Електромагнитното излъчване притежава енергия и момент, които могат да се предават когато излъчването взаимодейства с някакво вещество.
Свойства на ЕМВ
Електрическото и магнитното поле проявяват свойството на суперпозицията. Това означава, че полето дължащо се на дадена частица или променливо във времето електрическо или магнитно поле се прибавя към полето възникнало от други причинители. Тъй като магнитното и електрическо полета са векторни полета, този процес се свежда до събиране на вектори. Като резултат ЕМИ се се проявява в явления като пречупване и дифракция. Например разпространяваща се ЕМ вълна през специфично разположение на атоми индуцира осцилации в атомите и причинява те да излъчват собствени вълни. Тези емисии взаимодействат (интерферират) с вълната причинител и променят формата ѝ.
При пречупването, вълна разпространяваща се от една в друга среда с различна плътност променя скоростта си и посоката си на разпространение, когато навлезе в новата среда. Отношението на коефициентите на пречупване на средата определя степента на пречупване. Пречупването е механизъм, чрез който светлината се разлага (дисперсия) в спектър, когато премине през призма.
Физиката на електромагнитното излъчване е електродинамиката подобласт на електромагнетизма.
ЕМИ проявява корпускулярно-вълнов характер. Тези свойства са взаимноизключващи се и се проявяват отделно при отделни обстоятелства: вълновият характер се проявява когато ЕМИ се измерва при относително дълги интервали от време и при големи разстояния, а свойствата на частица са очевидни при малки разстояния и времеинтевали. Тези свойства са потвърдени от множество експерименти.
Вълнов модел
Важен аспект на вълновата природа на светлината е честотата. Честотата на вълна е степента ѝ на трептене и се измерва в херц (Hz), единица за честота в система SI, равна на една осцилация за секунда. Светлината обикновено обхваща диапазон от честоти, чиято сума формира резултантната вълна. Още повече честотата влияе на свойства като пречупване при което различни честоти претърпяват различно ниво на пречупване.
Една вълна притежава синклинала (падина, бразда) и гребен. Дължината на вълната е разстоянието от гребен до гребен. Вълните в електромагнитния спектър варират от много дълги радио вълни (с размерите на сгради и по големи) до много къси гама лъчи (по-малки от ядрото на атом). Честотата е обратно пропорционална на дължината на вълната. Когато вълни се разпространяват от една среда в друга, тяхната честота остава същата - променя се само скоростта им.
Вълните могат да се опишат и с тяхната енергия на излъчване (лъчиста енергия).
Скорост на разпространение
Електрически заряд, който се ускорява или някакво променливо магнитно поле, поражда електромагнитно излъчване. Електромагнитната информация за заряда пътува със скоростта на светлината. Когато даден проводник или антена провежда променлив ток, се разпространява електромагнитно излъчване с честотата на тока. В зависимост от обстоятелствата ЕМИ може да има поведение на вълна или на частица. Като вълна ЕМИ се характеризира със скорост, дължина на вълната и честота. Когато се проявяват свойствата на частица, се определят фотони, от които всеки има енергия свързана с честотата на вълната според формулата на Планк:
E = hν,
където E е енергията на фотона, h = 6,626 × 10-34 J•s е Константата на Планк и ν е честотата на вълната.
Едно правило е винаги в сила, независимо от обстоятелствата - ЕМ излъчването във вакуум се разпространява винаги със скоростта на светлината, независимо от скоростта на наблюдателя.В среда, различна от вакуум се вземат предвид скоростта на разпространение на електромагнитните вълни в различни веществени среди или показателят на пречупване, които на свой ред зависят, най-общо казано, от честотата и посоката.
Електромагнитен спектър
Електромагнитният спектър с диапазона на видимата светлина в по-едър мащаб
Електромагнитните излъчвания се разделят, според дължината на вълната, на радиовълни, микровълни, инфрачервено излъчване, видима светлина, ултравиолетово излъчване, рентгеново излъчване и гама-излъчване. Всяко електромагнитно излъчване може да бъде разложено чрез преобразувание на Фурие до сума от монохроматични вълни, всяка от които има точно положение в спектъра.
Спектроскопията служи за определяне на мястото на дадено електромагнитно излъчване в спектъра. Спектрографският анализ можеда даде информация за физическите свойства на излъчващия обект, което намира широко приложение в астрофизиката. Например, водородните атоми излъчват радиовълни с дължина 21,12 cm и наличието на такива вълни показва присъствие на водород в източника на излъчването.
Електромагнитен спектър се нарича диапазонът (обхватът) на всички възможни електромагнитни излъчвания. Също така под електромагнитен спектър (обикновено - само спектър) на даден обект се разбира обхватът на електромагнитното излъчване, който той излъчва (емисионен спектър), отразява, пропуска или поглъща (абсорбционен спектър). Той обхваща всички възможни честоти - от радиочестоти от няколко херца (дълговълновата граница на спектъра) до честотите на гама-лъчите (късовълновата граница на спектъра), покривайки дължини на вълната с размер от хиляди километри до такива, съизмерими с размера на атомите и по-малки. Твърди сече вълни извън тези граници са рядко срещани, което всъщност не е точно така. Например 22-годишният цикъл на слънчевите петна произвежда лъчение с период 22 години или честота 1,4×10-9 Hz. Като пример за другата крайност могат да се вземат фотони с произволно висока честота, които може да възникнат при анихилация на електрони с позитрони с достатъчно висока енергия. Фотони с честота 1024 Hz могат да се произведат със съвременни ускорители на частици. В нашата Вселена границата на късите вълни изглежда е дължината на Планк , а на дългите вълни е самата Вселена , въпреки че спектърът е принципно безкраен.
Връзка между енергия, честота и дължина на вълната
Електромагнитните вълни с определена дължина на вълната λ (във вакуум) имат съответна честота ν и енергия на фотона E. Затова електромагнитният спектър може да се опише еднакво добре като функция на коя да е от тези три величини. Връзката между тях се описва с уравненията:
и
където:
• c е скоростта на светлината, c = 299 792 458 m.s-1 ≈ 300 000 km.s-1.
• h е Константа на Планк, .
Спектър на различни обекти
Почти всички обекти във Вселената излъчват, отразяват и/или пропускат някаква светлина (едно хипотетично изключение може да бъде тъмната материя). Разпределението на тази светлина в електромагнитния спектър (наричано спектър на обекта) се определя от състава на обекта. Могат да се наблюдават два вида спектър в зависимост от природата на излъчването на обекта:
• Ако спектърът се състои от собственото излъчване на самия обект, той се нарича спектър на излъчване или емисионен спектър.
o Частен случай на този е спектърът на абсолютно черното тяло.
• Ако спектърът е резултат от облъчването на обекта със светлина, част от която обектът пропуска, а друга поглъща, той се нарича спектър на поглъщане или абсорбционен спектър.
Електромагнитната спектроскопия е раздел от физиката, който се занимава с качественото и/или количествено анализиране на едно вещество по спектъра му. Радиочестоти Радиовълните са с дължини на вълната от стотици метри до около 1 милиметър и се излъчват и приемат чрез радиоантени с подходящи размери (според принципа на резонанса). Те служат за предаване на данни, чрез модулация. Телевизията, мобилните телефони, безжичните мрежи, радиолюбителските комуникации се основават на принципа на предаването и приемането на радиовълни. Микровълни Свръхвисоките честоти (СВЧ) и ултрависоките честоти на микровълните са след радиовълните в честотната скала. Микровълните са вълни, които са достатъчно къси, за да се осъществи предаването им по тръбовиден (метален) вълновод с подходящ диаметър. Микровълновата енергия се произвежда от електронните лампи клистрон и магнетрон или с полупроводникови диоди като диод на Гън и ИМПАТ диод. Микровълните се абсорбират от молекулите в течности (които имат диполен момент). В микровълновата фурна, този ефект се използва за затопляне на храна. Микровълново лъчение с малък интензитет се използва и при безжичните телекомуникации. Трябва да се отбележи, че обикновената микровълнова фурна може да причини смущения (интерференция) в работата на недобре екранирани електромагнитни устройства като мобилни медицински апарати или евтина потребителска електроника.
Това е областта от спектъра на светлината между микровълните и далечното инфрачервено излъчване. Този вълнов обхват е рядко изследван и съществуват едва няколко източника на микровълнова енергия на високочестотния край на честотната лента (подмилиметрови вълни или така наречените терахерцови вълни). Практически приложения на тези вълни се появяват едва напоследък - в комуникациите и снемането на образи. Предложен е стандарт за безжични мрежи в обхвата.
Инфрачервено излъчване Инфрачервената част на електромагнитния спектър покрива обхвата от приблизително 300 GHz (1 mm) до 400 THz (750 nm). Може да се раздели на три части:
• Далечна инфрачервена област, от 300 GHz (1 mm) до 30 THz (10 μm). Долната граница на този обхват може да се класифицира и като микровълни. Това лъчение типично се поглъща от така наречените ротационни преходи на молекулите в газова фаза, от молекулярните движения в течности и от фонони в твърдите тела. Водата в земната атмосфера абсорбира толкова силно в този обхват, че я прави непрозрачна за тези вълни. Има известни обхвати на дължини на вълните обаче ("прозорци") в непрозрачния обхват, които позволяват частично пропускане и могат да се използват в астрономията. Вълновият обхват от приблизително 200 μm до няколко mm е наричан в астрономията подмилиметров обхват.
• Средна инфрачервена област, от 30 до 120 THz (от 10 до 2,5 μm). Горещите тела (черно тяло) излъчват силно в този обхват. Лъчението се абсорбира от молекулните вибрационни преходи, когато отделните атоми в молекулата вибрират около своите равновесни положения. Понякога този обхват се нарича област на отпечатък тъй като абсорбционния спектър на средното инфрачервено лъчение е твърде специфичен за дадено химично съединение.
• Близка инфрачервена област от 120 до 400 THz (от 2500 до 750 nm). Физическите процеси, характерни за този обхват, са подобни на тези при видимата светлина.
Цвят
Дължина на вълната Честотен интервал
виолетов
~ 380 до 430 nm ~ 790 до 700 THz
син
~ 430 до 500 nm ~ 700 до 600 THz
синьозелен
~ 500 до 520 nm ~ 600 до 580 THz
зелен
~ 520 до 565 nm ~ 580 до 530 THz
жълт
~ 565 до 590 nm ~ 530 до 510 THz
оранжев
~ 590 до 625 nm ~ 510 до 480 THz
червен
~ 625 до 740 nm ~ 480 до 405 THz
Непрекъснат спектър
Спектър на видимата светлина в нанометри
Designed for monitors with gamma 1,5.
След инфрачервените лъчи по честота следва видимата светлина. Това е диапазонът, в който Слънцето и звездите излъчват по-голямата част от своето лъчение. Сигурно не е случайно, че човешкото око е чувствително именно към дължините на вълните, които Слънцето излъчва най-интензивно. Видимата светлина (и близкото инфрачервено излъчване) обикновено се абсорбира и излъчва от електроните в молекулите и атомите, които прескачат от едно енергийно ниво към друго. Светлината, която виждаме с очите си, е наистина много малка част от електромагнитния спектър. Небесната дъга например нагледно показва оптичната (видимата) част на електромагнитния спектър. Ако можеха да се видят, инфрачервените лъчи щяха да са разположени след червеното на дъгата, а ултравиолетовите - преди виолетовия край.
Ултравиолетова светлина Следващото лъчение след видимата светлина по честота е ултравиолетовото (англ. UV). Това е излъчване, чиято дължина на вълната е по-къса от дължината на вълната на виолетовия край на видимия спектър.
Бидейки високоенергийно, УВ излъчването е в състояние да разкъсва химичните връзки и така да прави молекулите необичайно реактивни (йонизация), като най-общо променя взаимното им поведение. Изгарянето на човешката кожа на слънце например се причинява от разрушителните ефекти на УВ лъчение върху клетките на кожата, което може да причини дори и рак в случай, че лъчението повреди сложните ДНК молекули в клетките (УВ радиацията е доказан мутаген). Слънцето излъчва голямо количество УВ лъчение, което бързо би могло да превърне Земята в безплодна пустиня, ако по-голямата част от това излъчване не се поглъщаше от атмосферния озонов слой преди да достигне Земята.
Рентгенови лъчи След УВ идват рентгеновите лъчи. Твърдите рентгенови лъчи са с по-къси дължини на вълните от меките. Рентгеновите лъчи се използват за избирателно гледане през дадени обекти (тъкани), както и във високоенергийната физика и астрономия. Неутронните звезди и прирастните дискове около черните дупки излъчват рентгенови лъчи, които позволяват изучаването им.
Гама лъчи
След твърдите рентгенови лъчи идват гама лъчите. Това са високоенергийни фотони, които се генерират при радиоктивен разпад или други реакции с елементарни частици. Те са полезни на астрономите при изучаването на високоенергийни обекти или региони и намират приложение във физиката поради високопроникващата им способност и добиването им от радиоизотопи.
За отбелязване е, че между видовете електромагнитно излъчване няма точно определени граници. Някои дължини на вълните принадлежат едновременно на две области на спектъра. Например червената светлина наподобява инфрачервеното излъчване, при това тя може да Връзка между енергия, честота и дължина на вълната [редактиране]
Електромагнитните вълни с определена дължина на вълната λ (във вакуум) имат съответна честота ν и енергия на фотона E. Затова електромагнитният спектър може да се опише еднакво добре като функция на коя да е от тези три величини.
Спектър на различни обекти Почти всички обекти във Вселената излъчват, отразяват и/или пропускат някаква светлина (едно хипотетично изключение може да бъде тъмната материя). Разпределението на тази светлина в електромагнитния спектър (наричано спектър на обекта) се определя от състава на обекта. Могат да се наблюдават два вида спектър в зависимост от природата на излъчването на обекта:
• Ако спектърът се състои от собственото излъчване на самия обект, той се нарича спектър на излъчване или емисионен спектър.
o Частен случай на този е спектърът на абсолютно черното тяло.
• Ако спектърът е резултат от облъчването на обекта със светлина, част от която обектът пропуска, а друга поглъща, той се нарича спектър на поглъщане или абсорбционен спектър.
Електромагнитната спектроскопия е раздел от физиката, който се занимава с качественото и/или количествено анализиране на едно вещество по спектъра му.
Радиочестоти - Радиовълните са с дължини на вълната от стотици метри до около 1 милиметър и се излъчват и приемат чрез радиоантени с подходящи размери (според принципа на резонанса). Те служат за предаване на данни, чрез модулация. Телевизията, мобилните телефони, безжичните мрежи, радиолюбителските комуникации се основават на принципа на предаването и приемането на радиовълни.
Микровълни - Свръхвисоките честоти (СВЧ) и ултрависоките честоти на микровълните са след радиовълните в честотната скала. Микровълните са вълни, които са достатъчно къси, за да се осъществи предаването им по тръбовиден (метален) вълновод с подходящ диаметър. Микровълновата енергия се произвежда от електронните лампи клистрон и магнетрон или с полупроводникови диоди като диод на Гън и ИМПАТ диод. Микровълните се абсорбират от молекулите в течности (които имат диполен момент). В микровълновата фурна, този ефект се използва за затопляне на храна. Микровълново лъчение с малък интензитет се използва и при безжичните телекомуникации. Трябва да се отбележи, че обикновената микровълнова фурна може да причини смущения (интерференция) в работата на недобре екранирани електромагнитни устройства като мобилни медицински апарати или евтина потребителска електроника.
Терахерцово излъчване - Това е областта от спектъра на светлината между микровълните и далечното инфрачервено излъчване. Този вълнов обхват е рядко изследван и съществуват едва няколко източника на микровълнова енергия на високочестотния край на честотната лента (подмилиметрови вълни или така наречените терахерцови вълни). Практически приложения на тези вълни се появяват едва напоследък - в комуникациите и снемането на образи. Предложен е стандарт за безжични мрежи в обхвата.
Инфрачервено излъчване Инфрачервената част на електромагнитния спектър покрива обхвата от приблизително 300 GHz (1 mm) до 400 THz (750 nm). Може да се раздели на три части:
• Далечна инфрачервена област, от 300 GHz (1 mm) до 30 THz (10 μm). Долната граница на този обхват може да се класифицира и като микровълни. Това лъчение типично се поглъща от така наречените ротационни преходи на молекулите в газова фаза, от молекулярните движения в течности и от фонони в твърдите тела. Водата в земната атмосфера абсорбира толкова силно в този обхват, че я прави непрозрачна за тези вълни. Има известни обхвати на дължини на вълните обаче ("прозорци") в непрозрачния обхват, които позволяват частично пропускане и могат да се използват в астрономията. Вълновият обхват от приблизително 200 μm до няколко mm е наричан в астрономията подмилиметров обхват.
• Средна инфрачервена област, от 30 до 120 THz (от 10 до 2,5 μm). Горещите тела (черно тяло) излъчват силно в този обхват. Лъчението се абсорбира от молекулните вибрационни преходи, когато отделните атоми в молекулата вибрират около своите равновесни положения. Понякога този обхват се нарича област на отпечатък тъй като абсорбционния спектър на средното инфрачервено лъчение е твърде специфичен за дадено химично съединение.
• Близка инфрачервена област от 120 до 400 THz (от 2500 до 750 nm). Физическите процеси, характерни за този обхват, са подобни на тези при видимата светлина.
Видимо лъчение (светлина) След инфрачервените лъчи по честота следва видимата светлина. Това е диапазонът, в който Слънцето и звездите излъчват по-голямата част от своето лъчение. Сигурно не е случайно, че човешкото око е чувствително именно към дължините на вълните, които Слънцето излъчва най-интензивно. Видимата светлина (и близкото инфрачервено излъчване) обикновено се абсорбира и излъчва от електроните в молекулите и атомите, които прескачат от едно енергийно ниво към друго. Светлината, която виждаме с очите си, е наистина много малка част от електромагнитния спектър. Небесната дъга например нагледно показва оптичната (видимата) част на електромагнитния спектър. Ако можеха да се видят, инфрачервените лъчи щяха да са разположени след червеното на дъгата, а ултравиолетовите - преди виолетовия край.
Ултравиолетова светлина Следващото лъчение след видимата светлина по честота е ултравиолетовото (англ. UV). Това е излъчване, чиято дължина на вълната е по-къса от дължината на вълната на виолетовия край на видимия спектър.
Бидейки високоенергийно, УВ излъчването е в състояние да разкъсва химичните връзки и така да прави молекулите необичайно реактивни (йонизация), като най-общо променя взаимното им поведение. Изгарянето на човешката кожа на слънце например се причинява от разрушителните ефекти на УВ лъчение върху клетките на кожата, което може да причини дори и рак в случай, че лъчението повреди сложните ДНК молекули в клетките (УВ радиацията е доказан мутаген). Слънцето излъчва голямо количество УВ лъчение, което бързо би могло да превърне Земята в безплодна пустиня, ако по-голямата част от това излъчване не се поглъщаше от атмосферния озонов слой преди да достигне Земята.
Рентгенови лъчи [редактиране] След УВ идват рентгеновите лъчи. Твърдите рентгенови лъчи са с по-къси дължини на вълните от меките. Рентгеновите лъчи се използват за избирателно гледане през дадени обекти (тъкани), както и във високоенергийната физика и астрономия. Неутронните звезди и прирастните дискове около черните дупки излъчват рентгенови лъчи, които позволяват изучаването им.
Гама лъчи - След твърдите рентгенови лъчи идват гама лъчите. Това са високоенергийни фотони, които се генерират при радиоктивен разпад или други реакции с елементарни частици. Те са полезни на астрономите при изучаването на високоенергийни обекти или региони и намират приложение във физиката поради високопроникващата им способност и добиването им от радиоизотопи.
За отбелязване е, че между видовете електромагнитно излъчване няма точно определени граници. Някои дължини на вълните принадлежат едновременно на две области на спектъра. Например червената светлина наподобява инфрачервеното излъчване, при това тя може да въздействува върху някои химически връзки.
Интерференцията е суперпозиция на две или повече вълни, при което се образува нова вълна.
Резултат
от наслагването
вълна 1
вълна 2
Две вълни във фаза Две вълни със 180°
фазова разлика
Интерференция на светлината е оптично явление на взаимно усилване или отслабване (до пълното им погасяване) на две светлинни вълни с еднаква честота (дължина на вълната). Тя е едно от проявленията на вълновата природа на светлината. Интерференция възниква, когато два кохерентни източника на светлина, т. е. изпускащи напълно хомогенни светлинни лъчи с постоянна фазова разлика са разположени близо един до друг. Такива източници могат да бъдат например две огледални изображения на един и същ светлинен източник. Ако източниците са два, разликата в оптичния ход на двете вълни в точката на наслагване трябва да бъде по-малка от дължината на кохерентност на всеки от двата източника, иначе техните лъчи няма да интерферират.
Физика на процеса Наблюдаване на интерференция
Явлението интерференция се наблюдава в тънки слоеве, особено в тънък слой несмесващи се течности като масло или нефт върху водна повърхност, в сапунени мехури, на крилете на пеперуди и птици. Интерференцията възниква също така и при разделяне на първоначалния лъч светлина на два лъча и преминаването му през тънък слой - например слоя, целенасочено нанасян на повърхността на лещите с цел намаляване на загубите от отражение, наричан още просветляващо или антиотражателно покритие - метод, използван за подобряване на характеристиките на оптичните уреди. Преминавайки през слой с дебелина , лъчът светлина се отразява двукратно — от неговата вътрешна и външна повърхност, като отразените лъчи интерферират. Пълно погасяване на лъчите ще се наблюдава при слой с оптична дебелина
,
където λ е дължина на вълната. Ако λ = 550 нм, то при дебелина на слоя 550:4=137,5 нм трябва да имаме пълно погасяване, т.е. липса на отразен лъч за тази дължина на вълната. Тук под оптична дебелина се разбира произведението на физическата дебелина и показателя на пречупване.
Слоят обаче придобива леко оцветяване, тъй като за другите дължини на спектъра от двете страни на λ = 550 нм условието за нулево отражение не е изпълнено и те не се погасяват напълно, а само се отслабват.
И.Николаева
[justify][u]
INEX- Брой мнения : 6
Registration date : 26.10.2010
Страница 1 от 1
Права за този форум:
Не Можете да отговаряте на темите|
|
|