Plik optyka falowa, nazywany również optyka fizyczna, bada zachowanie światła w przejawianiu się jako fala. Światło jest falą elektromagnetyczną i zostało to już przewidziane przez Jamesa Clerka Maxwella (1831-1879) w jego równaniach.
Dlatego światło doświadcza tych samych zjawisk, co każdy inny rodzaj fali. Na poziomie mikroskopowym światło wytwarzane jest przez atomy i cząsteczki materii podlegające wewnętrznej restrukturyzacji elektronowej. Dzięki tym procesom emitowane jest światło, składające się z pola elektrycznego i pola magnetycznego, które są zależne od czasu, które wzajemnie się generują..
Takie pola, połączone prostopadle, poruszają się jak fala zdolna do propagacji poprzecznej w próżni. Oznacza to, że fala oscyluje prostopadle do kierunku propagacji, a prędkość fali jest stała iw próżni wynosi 300000 km / s.
Jednak gdy światło oddziałuje z materią, zachowuje się jak cząstka. Ta cząstka jest nazywana foton i przejawia się w takich zjawiskach, jak między innymi promieniowanie ciała doskonale czarnego i efekt fotoelektryczny.
Dlatego optyka jest podzielona na trzy obszary:
Optyka falowa to dziedzina optyki, która skupia się na falowych zjawiskach światła:
Chociaż odbicie i załamanie są również przejawami światła, zajmuje się nimi optyka geometryczna, jak wyjaśniono powyżej. W tym celu wykorzystuje model promienia, w którym światło jest opisywane jako linia prosta biegnąca prostopadle do czoła fali. Promienie te są niezależne od siebie i całkowicie odwracalne..
Ale w tym modelu nie bierze się pod uwagę, że światło podlega dyfrakcji, chociaż udowodniono, że może, dlatego optyka geometryczna nie ma wystarczającego zakresu, aby wyjaśnić wiele aspektów zachowania światła..
Ponieważ te zjawiska zachodzą tylko w falach, oznacza to, że światło ma wszystkie cechy fali, zarówno przestrzenne, jak i czasowe. Pierwszym naukowcem, który to zasugerował, był Christiaan Huygens (1629-1695) iz tego powodu toczył gorzki spór z Izaakiem Newtonem (1642-1727), który zawsze bronił korpuskularnej natury światła..
Fala to powtarzające się zaburzenie, które w zasadzie można modelować jako krzywą sinusoidalną, falę poprzeczną lub podłużną. Jej cechy przestrzenne, czyli nawiązujące do kształtu fali, to:
-Grzbiety i doliny: to odpowiednio najwyższa i najniższa pozycja.
-Węzły: to przecięcia fali z linią odniesienia odpowiadającą położeniu równowagi.
-Długość fali: jest prawie zawsze oznaczane grecką literą λ (lambda) i jest mierzone jako odległość między dwoma kolejnymi grzbietami lub dolinami. Lub też między punktem a następnym punktem, który znajduje się na tej samej wysokości i należy do następnego lub poprzedniego cyklu. Każdy kolor w widmie światła widzialnego ma związaną z nim charakterystyczną długość fali..
-Wydłużenie: jest odległością pionową mierzoną między punktem należącym do fali a linią odniesienia.
-Amplituda: odpowiada maksymalnemu wydłużeniu.
Jeśli chodzi o charakterystykę czasową, jak już powiedziano, zaburzenie przesuwa się w czasie okresowo, dlatego fala świetlna ma:
-Kropka, czas trwania fazy.
-Częstotliwość: liczba fal wytwarzanych w jednostce czasu. Okres i częstotliwość są do siebie odwrotne.
-Prędkość: jest ilorazem długości fali λ i okresu T:
v = λ / T
Pola elektromagnetyczne mogą łączyć się w jednym punkcie, zgodnie z zasadą superpozycji. Oznacza to, że jeśli dwie fale świetlne o równej amplitudzie, częstotliwości i różnicy faz φ zachodzą na siebie w pewnym punkcie w przestrzeni, ich odpowiednie pola elektromagnetyczne sumują się jako wektory.
Interferencja występuje, ponieważ fala powstająca w wyniku superpozycji może mieć większą amplitudę niż fale zakłócające lub wręcz przeciwnie, znacznie mniejszą. W pierwszym przypadku mówi się, że występuje konstruktywna ingerencja, aw drugim chodzi o Niszczące zakłócenia.
Pierwszym, który zademonstrował interferencję fal świetlnych z dwóch źródeł, był angielski naukowiec i poliglota Thomas Young (1773-1829) w 1801 roku w swoim słynnym eksperymencie z podwójną szczeliną..
Dyfrakcja polega na odchyleniu od prostoliniowego zachowania, jakim podlega fala napotykając przeszkodę lub otwór na swojej drodze, o ile ich wymiary są podobne do długości fali.
Dyfrakcja fal dźwiękowych jest bardzo łatwa do zaobserwowania, ale ponieważ długość fali światła widzialnego jest bardzo mała, rzędu kilkuset nanometrów, określenie jej jest nieco bardziej skomplikowane..
Światło składa się z dwóch prostopadłych do siebie pól, jednego elektrycznego i drugiego magnetycznego, oba prostopadłe do kierunku propagacji. Światło niespolaryzowane składa się z nieuporządkowanej superpozycji fal, których pole elektryczne ma losowe kierunki, z drugiej strony w świetle spolaryzowanym pole elektryczne ma preferencyjny kierunek.
Interferometry optyczne to urządzenia służące do pomiaru odległości z dużą dokładnością. Ponadto mogą również mierzyć długości fal, współczynniki załamania światła, średnicę pobliskich gwiazd i wykrywać obecność egzoplanet..
Doświadczenie Michaelsona-Morleya przeprowadzono za pomocą interferometru. W tym doświadczeniu stwierdzono, że prędkość światła w próżni jest stała.
Polarymetria jest techniką stosowaną w analizie chemicznej substancji poprzez rotację wiązki światła spolaryzowanego, które optycznie przechodzi przez substancję. Jest często stosowany w przemyśle spożywczym do oznaczania zawartości cukru w napojach, takich jak soki i wina..
W komunikacji światło jest wykorzystywane do przenoszenia informacji, na przykład za pomocą światłowodów, laserów i holografii, na przykład.
Jeszcze bez komentarzy