Bølgende optikk

Hva er bølgende optikk?

De bølgende optikk, også kalt Fysisk optikk, Studere lysets oppførsel i manifestasjonen som en bølge. Lyset er en elektromagnetisk bølge, og det hadde allerede blitt spådd av James Clerk Maxwell (1831-1879) i ligningene.

Derfor opplever lys de samme fenomenene som noen annen type bølge. På mikroskopisk nivå oppstår lyset takket være det faktum at atomer og molekyler i saken opplever intern elektronstrukturering. Og gjennom disse prosessene sendes lys ut, bestående av et elektrisk felt og et annet magnetisk, begge avhengig av tid, som genereres til hverandre.

Refraksjon er et av fenomenene som er studert av bølgende optikk

Slike felt, vinkelrett koblet, beveger seg som en bølge som er i stand til å spre seg i et tverrgående vakuum. Det vil si at bølgen svinger vinkelrett på formeringsretningen og bølgehastigheten er en konstant og i et vakuum er den 300.000 km/s.

Men når lyset samhandler med materie, oppfører det seg som en partikkel. Denne partikkelen kalles Photon Og det manifesterer seg i fenomener som svart kroppsstråling og fotoelektrisk effekt, blant andre.

Derfor er optikk delt inn i tre områder:

• Bølgende optikk, Fokusert på lysets bølgende fenomen.
• Quantum Optics, som studerer i lys når han oppfører seg som en partikkel når han samhandler med materie.
• Geometrisk optikk, Orientert for beskrivelsen av de geometriske aspektene ved lysets bane: refleksjon og refraksjon.

Hvilke studier bølgende optikk?

Fargene i denne regnbuen på sletten til Castilla skyldes lysets forskjellige bølgelengder. Den bølgende optikken er ansvarlig for studien din

Ondulatorisk optikk er optikkområdet som fokuserer på de bølgende fenomenene i lys:

• Innblanding
• Diffraksjon
• Polarisering
• Speilbilde
• Brytning

Det kan tjene deg: Første lov om termodynamikk: Formler, ligninger, eksempler

Selv om refleksjon og refraksjon også er manifestasjoner av lys, er geometrisk optikk avtaler med, som forklart før. For å gjøre dette, bruker det strålemodellen, der lyset beskrives som en rett linje som utvikler seg vinkelrett på bølgefronten. Disse strålene er uavhengige av hverandre og fullstendig reversible.

Men i denne modellen er det ikke tenkt at opplevelsesdiffraksjonen.

Siden disse fenomenene bare forekommer i bølger, betyr det at lyset har alle egenskapene til en bølge, både romlig og tidsmessig. Den første forskeren som antydet at dette var Christiaan Huygens (1629-1695), og opprettholdt derfor en bitter tvist med Isaac Newton (1642-1727), som alltid forsvarte lysets korpuskulære natur.

Generelle egenskaper ved en bølge

Representative parametere for en sinusformet bølge

En bølge er en repeterende forstyrrelse som i prinsippet kan modelleres som en sinuskurve, enten en tverrgående eller langsgående bølge. Dens romlige egenskaper, det vil si som refererer til bølgenes form, er:

-Rygger og daler: De høyeste og laveste posisjonene er henholdsvis.

-Noder: De er kryssene mellom bølgen med referanselinjen som tilsvarer likevektsposisjonen.

-Bølgelengde: Det er nesten alltid betegnet med den greske bokstaven λ (lambda), og måles som avstanden mellom to rygger eller to påfølgende daler. Eller også mellom et punkt og neste punkt som er i samme høyde og tilhører neste syklus eller den forrige. Hver farge i det synlige lysspekteret har en karakteristisk bølgelengde assosiert.

Kan tjene deg: øyeblikkelig akselerasjon: Hva er det, hvordan det beregnes og øvelser

-Forlengelse: Det er den vertikale avstanden målt mellom et punkt som tilhører bølgen og referanselinjen.

-Amplitude: tilsvarer maksimal forlengelse.

Når det gjelder de tidsmessige egenskapene, som allerede er sagt, beveger forstyrrelsen seg i tid med jevne mellomrom, derfor har en lysbølge:

-Periode, Varighet av en fase.

-Frekvens: Antall bølger som produseres per tidsenhet. Perioden og frekvensen er omvendt for hverandre.

-Hastighet: Det er kvotienten mellom bølgelengden λ og T -perioden:

V = λ /t

To sinusbølger med samme amplitude og med en faseforskjell. Kilde: Wikimedia Commons.

Bølgende egenskaper

Innblanding

Elektromagnetiske felt kan kombineres på et punkt, etter superposisjonsprinsippet. Dette betyr at hvis to lysende bølger med lik amplitude, frekvens og forskjell i fase φ, overlapper hverandre på et rompunkt, blir deres respektive elektromagnetiske felt lagt til som vektorer.

Interferens oppstår fordi bølgen som er resultatet av overlappingen kan ha en større bredde til bølgene som forstyrrer, eller tvert imot, en mye lavere. I det første tilfellet sies det at det skjer Konstruktiv interferens, Og i det andre handler det om destruktiv interferens.

Den første som demonstrerte forstyrrelsen av lysbølgene til to kilder var den engelske forskeren og Polyglot Thomas Young (1773-1829) i 1801 i sitt berømte dobbeltspleieksperiment.

Diffraksjon

Diffraksjonen består av avviket fra den rettlinjede oppførselen som lider av en bølge når den oppfyller en hindring eller en åpning på sin vei, forutsatt at dimensjonene til disse ligner bølgelengden.

Kan tjene deg: balanseringsvektor: beregning, eksempler, øvelser

Lydbølgediffraksjon er veldig enkel å eksperimentere, men siden bølgelengden til synlig lys er veldig liten, i størrelsesorden noen få hundre nanometer, er det litt mer sammensatt å bestemme det.

Polarisering

Polarisering av lys

Lyset består av to vinkelrett felt med hverandre, en elektrisk og en magnetisk, begge vinkelrett på forplantningsretningen. Ikke -polarisert lys består av en uordnet overlapping av bølger hvis elektriske felt har tilfeldige retninger, derimot, i polarisert lys, har det elektriske feltet en foretrukket retning.

applikasjoner

Interferometri

Optiske interferometre er enheter som brukes til å måle avstander med høy presisjon. I tillegg kan de også måle bølgelengder, brytningsindekser, diameteren til nærliggende stjerner og oppdage tilstedeværelsen av eksoplaneter.

Michaelson-Morleys eksperiment ble utført med et interferometer. I dette eksperimentet ble det funnet at lysets hastighet er konstant i et vakuum.

Polarimetri

Et polarimeter

Polarimetri er en teknikk som brukes i den kjemiske analysen av stoffer gjennom rotasjon av en stråle av polarisert lys som krysser et optisk stoff. Bruken er hyppig i matindustrien for å bestemme konsentrasjonen av sukker i drinker som juice og viner.

Kommunikasjon

I kommunikasjon brukes lys for sin evne til å transportere informasjon, for eksempel gjennom fiberoptikk, lasere og holografi, for eksempel.

Referanser

1. Figueroa, d. (2005). Serier: Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 7. Bølger og kvantefysikk. Redigert av Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Fysikk. 2. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, d.  2006. Fysikk: Prinsipper med applikasjoner. 6. Ed Prentice Hall.
4. Rex, a. 2011. Fundamentals of Physics. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysikk med moderne fysikk. 14. Ed. Volum 1. Pearson.