I dag skal vi snakke om overføring og relaterte konsepter. Alle disse mengdene refererer til delen av lineær optikk.
Lys i den eldgamle verden
Folk pleide å tro at verden var full av mysterier. Selv menneskekroppen bar mye av det ukjente. For eksempel forsto ikke de gamle grekerne hvordan øyet ser, hvorfor farger eksisterer, hvorfor natten kommer. Men på samme tid var deres verden enklere: lys, f alt på en hindring, skapte en skygge. Dette er alt selv den mest utdannede vitenskapsmannen trengte å vite. Ingen tenkte på transmittansen av lys og oppvarming. Og i dag studerer de det på skolen.
Lys møter hindring
Når en lysstråle treffer en gjenstand, kan den oppføre seg på fire forskjellige måter:
- sluke opp;
- scatter;
- reflect;
- gå videre.
Følgelig har ethvert stoff koeffisienter for absorpsjon, refleksjon, transmisjon og spredning.
Absorbert lys endrer egenskapene til selve materialet på forskjellige måter: det varmer det opp, endrer dets elektroniske struktur. Diffusert og reflektert lys er like, men likevel forskjellige. Ved reflektering av lysendrer forplantningsretningen, og når den spres, endres også bølgelengden.
Et gjennomsiktig objekt som sender lys og dets egenskaper
Refleksjons- og transmisjonskoeffisienter avhenger av to faktorer – egenskapene til lys og egenskapene til selve objektet. Det betyr noe:
- Aggregert materietilstand. Is brytes annerledes enn damp.
- Strukturen til krystallgitteret. Denne varen gjelder faste stoffer. For eksempel har transmittansen av kull i den synlige delen av spekteret en tendens til null, men en diamant er en annen sak. Det er planene for dens refleksjon og brytning som skaper et magisk spill av lys og skygge, som folk er villige til å betale fantastiske penger for. Men begge disse stoffene er karbon. Og en diamant vil brenne i en ild, ikke verre enn kull.
- Materiens temperatur. Merkelig nok, men ved høye temperaturer blir noen kropper selv en lyskilde, så de samhandler med elektromagnetisk stråling på en litt annen måte.
- Innfallsvinkelen til lysstrålen på objektet.
Husk også at lyset som kommer ut av et objekt kan polariseres.
Bølgelengde og overføringsspektrum
Som vi nevnte ovenfor, avhenger transmittansen av bølgelengden til det innfallende lyset. Et stoff som er ugjennomsiktig for gule og grønne stråler virker gjennomsiktig for det infrarøde spekteret. For små partikler k alt "nøytrinoer" er jorden også gjennomsiktig. Derfor, til tross for at degenererer solen i veldig store mengder, det er så vanskelig for forskere å oppdage dem. Sannsynligheten for at en nøytrino kolliderer med materie er forsvinnende liten.
Men oftest snakker vi om den synlige delen av spekteret av elektromagnetisk stråling. Hvis det er flere segmenter av skalaen i boken eller oppgaven, vil den optiske transmittansen referere til den delen av den som er tilgjengelig for det menneskelige øyet.
Koeffisientformel
Nå er leseren forberedt nok til å se og forstå formelen som bestemmer overføringen av et stoff. Det ser slik ut: S=F/F0.
Så transmittansen T er forholdet mellom strålingsfluksen for en viss bølgelengde som passerte gjennom kroppen (Ф) og den opprinnelige strålingsfluksen (Ф0).
Verdien av T har ingen dimensjon, da den er betegnet som en inndeling av identiske begreper i hverandre. Imidlertid er denne koeffisienten ikke blottet for fysisk betydning. Den viser hvor mye elektromagnetisk stråling et gitt stoff passerer gjennom.
Radiation Flux
Dette er ikke bare en setning, men et spesifikt begrep. Strålingsfluksen er kraften som elektromagnetisk stråling fører gjennom en enhetsoverflate. Mer detaljert er denne verdien beregnet som energien som stråling beveger seg gjennom en enhetsareal i en tidsenhet. Arealet er oftest en kvadratmeter, og tiden er sekunder. Men avhengig av den spesifikke oppgaven kan disse forholdene endres. For eksempel for rødtgiganten, som er tusen ganger større enn vår sol, kan du trygt bruke kvadratkilometer. Og for en liten ildflue, kvadratmillimeter.
For å kunne sammenligne ble det selvfølgelig introdusert enhetlige målesystemer. Men hvilken som helst verdi kan reduseres til dem, med mindre du selvfølgelig roter til med antallet nuller.
Knyttet til disse konseptene er også størrelsen på retningstransmittansen. Det bestemmer hvor mye og hva slags lys som passerer gjennom glasset. Dette konseptet finnes ikke i fysikklærebøker. Det er skjult i spesifikasjonene og reglene til vindusprodusenter.
Loven om bevaring av energi
Denne loven er grunnen til at eksistensen av en evighetsmaskin og en vises stein er umulig. Men det er vann og vindmøller. Loven sier at energi ikke kommer fra ingensteds og ikke løses opp uten spor. Lys som faller på en hindring er intet unntak. Det følger ikke av den fysiske betydningen av transmittansen at siden en del av lyset ikke passerte gjennom materialet, fordampet det. Faktisk er den innfallende strålen lik summen av det absorberte, spredte, reflekterte og transmitterte lyset. Dermed bør summen av disse koeffisientene for et gitt stoff være lik én.
Generelt kan loven om bevaring av energi brukes på alle områder av fysikk. I skoleproblemer skjer det ofte at tauet ikke strekker seg, tappen blir ikke varm, og det er ingen friksjon i systemet. Men i virkeligheten er dette umulig. I tillegg er det alltid verdt å huske at folk vetIkke alle. For eksempel, i beta-forfall, gikk noe av energien tapt. Forskere forsto ikke hvor det ble av. Niels Bohr antydet selv at fredningsloven kanskje ikke holdt på dette nivået.
Men så ble en veldig liten og utspekulert elementarpartikkel oppdaget - nøytrinoleptonet. Og alt f alt på plass. Så hvis leseren, når han løser et problem, ikke forstår hvor energien går, så må vi huske: noen ganger er svaret rett og slett ukjent.
Anvendelse av lovene for overføring og lysbrytning
Litt høyere sa vi at alle disse koeffisientene avhenger av hvilket stoff som kommer i veien for den elektromagnetiske strålingsstrålen. Men dette faktum kan også brukes omvendt. Å ta overføringsspekteret er en av de enkleste og mest effektive måtene å finne ut egenskapene til et stoff. Hvorfor er denne metoden så bra?
Den er mindre nøyaktig enn andre optiske metoder. Mye mer kan læres ved å få et stoff til å avgi lys. Men dette er hovedfordelen med den optiske overføringsmetoden - ingen trenger å bli tvunget til å gjøre noe. Stoffet trenger ikke å varmes opp, brennes eller bestråles med laser. Komplekse systemer med optiske linser og prismer er ikke nødvendig da lysstrålen passerer direkte gjennom prøven som studeres.
I tillegg er denne metoden ikke-invasiv og ikke-destruktiv. Prøven forblir i sin opprinnelige form og tilstand. Dette er viktig når stoffet er lite, eller når det er unikt. Vi er sikre på at Tutankhamons ring ikke er verdt å brenne,for å finne ut mer nøyaktig sammensetningen av emaljen på den.
