Aaltoileva optiikka

Mikä on aaltoileva optiikka?

Se aaltoileva optiikka, kutsutaan myös Fyysinen optiikka, Tutki valon käyttäytymistä sen manifestaatiossa aaltona. Valo on sähkömagneettinen aalto, ja James Clerk Maxwell (1831-1879) oli jo ennustanut sen yhtälöissä.

Siksi valolla on samat ilmiöt kuin mikä tahansa muu aalto. Mikroskooppisella tasolla valo tapahtuu sen ansiosta, että atomit ja molekyylit aiheessa koevat sisäisen elektronien uudelleenjärjestelyn. Ja näiden prosessien kautta säteilee valoa, joka koostuu sähkökentästä ja toisesta magneettisesta, molemmat riippuen toisilleen syntyvistä ajasta.

Taite on yksi aaltoilevalla optiikalla tutkituista ilmiöistä

Tällaiset kentät, kohtisuorassa kytkettynä, liikkuvat aallona, ​​joka kykenee leviämään poikittaisessa tyhjössä. Toisin sanoen aalto heilahtelee kohtisuorassa etenemissuuntaan ja aallonopeuteen on vakio ja tyhjiössä se on 300.000 km/s.

Kuitenkin kun valo on vuorovaikutuksessa aineen kanssa, se käyttäytyy kuin hiukkas. Tätä hiukkasia kutsutaan fotoni Ja se ilmenee muun muassa ilmiöissä, kuten mustan kehon säteily ja valosähköinen vaikutus.

Siksi optiikka on jaettu kolmeen alueeseen:

• Aaltoileva optiikka, Keskittynyt valon aaltoileviin ilmiöihin.
• Kvanttioptiikka, joka tutkii valossa, kun hän käyttäytyy hiukkasena vuorovaikutuksessa aineen kanssa.
• Geometrinen optiikka, Orientoitu valon etenemissuunnan geometristen näkökohtien kuvaukseen: heijastus ja taittuminen.

Mitä tutkimuksia aaltoilevaa optiikkaa?

Tämän sateenkaaren värit Castillan tasangolla johtuvat valon eri aallonpituudesta. Aaltoileva optiikka on vastuussa tutkimuksestasi

Ondulatoiva optiikka on optiikan alue, joka keskittyy valon aaltoileviin ilmiöihin:

• Puuttuminen
• Diffraktio
• Polarisaatio
• Heijastus
• Taittuminen

Se voi palvella sinua: Termodynamiikan ensimmäinen laki: kaavat, yhtälöt, esimerkit

Vaikka heijastus ja taittuminen ovat myös valon ilmenemismuotoja, geometrinen optiikka käsittelee, kuten aiemmin selitetään. Tätä varten se käyttää sädemallia, jossa valoa kuvataan suorana linjaksi, joka etenee kohtisuorassa aallon edessä. Nämä säteet ovat toisistaan ​​riippumattomia ja täysin palautuvia.

Mutta tässä mallissa ei ole suunniteltu, että kokemuskokemus diffraktiota, vaikka on todistettu, että se voi siksi geometrisesta optiikasta puuttuu riittävä ulottuvuus selittämään monia valon käyttäytymisen näkökohtia.

Koska näitä ilmiöitä esiintyy vain aaltoissa, se tarkoittaa, että valolla on kaikki aallon ominaisuudet, sekä alueelliset että ajalliset. Ensimmäinen tutkija, joka ehdotti tätä, oli Christiaan Huygens (1629-1695), ja siksi säilytti katkeran riidan Isaac Newtonin (1642-1727) kanssa, joka puolusti aina valon ruumisluontoa.

Aallon yleiset ominaisuudet

Sinusoidisen aallon edustavat parametrit

Aalto on toistuva häiriö. Sen alueelliset ominaisuudet, toisin sanoen, viittaavat aallon muotoon, ovat:

-Harjanteet ja laaksot: Korkeimmat ja alhaisimmat asennot ovat vastaavasti.

-Solmut: Ne ovat aallon leikkauspisteitä tasapainoa vastaavan referenssiviivan kanssa.

-Aallonpituus: Se on melkein aina merkitty kreikkalaisella kirjaimella λ (lambda), ja se mitataan kahden harjanteen tai kahden peräkkäisen laakson välisenä etäisyytenä. Tai myös pisteen ja seuraavan pisteen välillä, joka on samassa korkeudessa ja kuuluu seuraavaan sykliin tai edelliseen. Jokaisella näkyvän valon spektrin värillä on ominainen aallonpituus siihen liittyvä.

Voi palvella sinua: Välitön kiihtyvyys: Mikä se on, miten se lasketaan ja harjoitukset

-Pidennys: Se on pystysuuntainen etäisyys mitattu aaltoon kuuluvan pisteen ja vertailulinjan välillä.

-Amplitudi: vastaa maksimaalista venymistä.

Aikaominaisuuksien suhteen, kuten on jo sanottu, häiriöt liikkuvat määräajoin, siksi kevyellä aaltolla on:

-Ajanjakso, vaiheen kesto.

-Taajuus: aikayksikköä kohti tuotettujen aaltojen lukumäärä. Jakso ja taajuus ovat käänteisiä toisiinsa.

-Nopeus: Se on aallonpituuden λ ja T -ajanjakson välinen osoitus:

V = λ /t

Kaksi siniaaltoa, joilla on sama amplitudi ja vaihe -erolla. Lähde: Wikimedia Commons.

Aaltoilevat ominaisuudet

Puuttuminen

Sähkömagneettiset kentät voidaan yhdistää pisteeseen, joka noudattaa superpositioperiaatetta. Tämä tarkoittaa, että jos kaksi valaisevaa aaltoa, joilla on yhtä suuri amplitudi, taajuus ja vaiheen φ, päällekkäisyys avaruuspisteessä, niiden vastaavat sähkömagneettiset kentät lisätään vektoreiksi.

Häiriöitä tapahtuu, koska päällekkäisyydestä johtuva aalto voi olla suurempi leveys aaltoihin, jotka häiritsevät, tai päinvastoin. Ensimmäisessä tapauksessa sanotaan, että se tapahtuu rakentava häiriö, Ja toisessa se on kyse tuhoisa häiriö.

Ensimmäinen, joka osoitti kahden lähteen valon aaltojen häiriöt, oli englantilainen tiedemies ja Polyglot Thomas Young (1773-1829) vuonna 1801 hänen kuuluisassa kaksoisvaloisessa kokeilussaan.

Diffraktio

Diffraktio koostuu aallon kärsivän läpikäytävän käyttäytymisen poikkeamasta, kun se täyttää sen polun esteen tai aukon, edellyttäen, että näiden mitat ovat samanlaisia ​​kuin aallonpituus.

Voi palvella sinua: tasapainotusvektori: Laskenta, esimerkit, harjoitukset

Ääniaallon diffraktio on erittäin helppo kokeilla, mutta koska näkyvän valon aallonpituus on hyvin pieni, muutaman sadan nanometrin luokkaa, se on hiukan monimutkaisempi sen määrittäminen.

Polarisaatio

Valon polarisaatio

Valo koostuu kahdesta kohtisuorasta kentästä toistensa kanssa, yksi sähköinen ja yksi magneettinen, molemmat kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden. Polarisoituva valo koostuu epäjärjestyksellisestä päällekkäisyydestä aaltojen kanssa, joiden sähkökenttä on toisaalta satunnaisohjeet polarisoidussa valossa, sähkökentällä on etusija.

Sovellukset

Interferometria

Optiset interferometrit ovat laitteita, joita käytetään mittaamaan etäisyyksiä, joilla on erittäin tarkkuus. Lisäksi ne voivat myös mitata aallonpituuksia, taitekerroksia, läheisten tähtien halkaisijaa ja havaita eksoplanettien läsnäolon.

Michaelson-Morleyn kokeilu suoritettiin interferometrillä. Tässä kokeessa havaittiin, että valon nopeus on vakio tyhjiössä.

Polarimetria

Polarimetri

Polarimetria on tekniikka, jota käytetään aineiden kemiallisessa analyysissä polarisoituneen valon säteen kiertämisen kautta, joka ylittää optisen aineen. Sen käyttö on yleistä elintarviketeollisuudessa sokerin pitoisuuden määrittämiseksi juomissa, kuten mehuissa ja viineissä.

Viitaus

Viestinnässä valoa käytetään sen kykyyn kuljettaa tietoja, esimerkiksi esimerkiksi kuituoptiikan, laserien ja holografian kautta.

Viitteet

1. Figueroa, D. (2005). Sarja: Tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 7. Aallot ja kvanttifysiikka. Toimittanut Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Fysiikka. Toinen. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. Kuudes. Ed Prentice Hall.
4. Rex, a. 2011. Fysiikan perusteet. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14. päivä. Ed. Osa 1. Pearson.