Avui parlarem de transmitància i conceptes relacionats. Totes aquestes quantitats fan referència a la secció d'òptica lineal.
La llum al món antic
La gent solia pensar que el món estava ple de misteris. Fins i tot el cos humà portava molt del desconegut. Per exemple, els antics grecs no entenien com veu l'ull, per què existeix el color, per què arriba la nit. Però al mateix temps, el seu món era més senzill: la llum, caient sobre un obstacle, creava una ombra. Això és tot el que fins i tot el científic més educat necessitava saber. Ningú va pensar en la transmitància de la llum i la calefacció. I avui l'estudien a l'escola.
La llum es troba amb l'obstacle
Quan un raig de llum colpeja un objecte, es pot comportar de quatre maneres diferents:
- devorar;
- dispersió;
- reflexionar;
- seguiu.
En conseqüència, qualsevol substància té coeficients d'absorció, reflexió, transmissió i dispersió.
La llum absorbida modifica les propietats del propi material de diferents maneres: l'escalfa, canvia la seva estructura electrònica. La llum difusa i reflectida són semblants, però encara diferents. Quan reflecteix la llumcanvia la direcció de propagació i, quan es dispersa, la seva longitud d'ona també canvia.
Un objecte transparent que transmet la llum i les seves propietats
Els coeficients de reflexió i transmissió depenen de dos factors: les característiques de la llum i les propietats del propi objecte. És important:
- Estat agregat de la matèria. El gel es refracta de manera diferent que el vapor.
- L'estructura de la xarxa cristal·lina. Aquest element s'aplica als sòlids. Per exemple, la transmitància del carbó a la part visible de l'espectre tendeix a zero, però un diamant és una qüestió diferent. Són els plans de la seva reflexió i refracció els que creen un joc màgic de llums i ombres, pel qual la gent està disposada a pagar diners fabulosos. Però aquestes dues substàncies són carbonis. I un diamant cremarà en un foc no pitjor que el carbó.
- Temperatura de la matèria. Curiosament, però a altes temperatures, alguns cossos es converteixen en una font de llum, de manera que interaccionen amb la radiació electromagnètica d'una manera lleugerament diferent.
- L'angle d'incidència del feix de llum sobre l'objecte.
També, recordeu que la llum que surt d'un objecte es pot polaritzar.
Longitud d'ona i espectre de transmissió
Com hem esmentat anteriorment, la transmitància depèn de la longitud d'ona de la llum incident. Una substància que és opaca als raigs grocs i verds sembla transparent a l'espectre infraroig. Per a les partícules petites anomenades "neutrins" la Terra també és transparent. Per tant, malgrat que ellsgenera el Sol en quantitats molt grans, és tan difícil que els científics els detectin. La probabilitat que un neutrin xoqui amb la matèria és molt petita.
Però la majoria de vegades estem parlant de la part visible de l'espectre de la radiació electromagnètica. Si hi ha diversos segments de l'escala al llibre o a la tasca, aleshores la transmitància òptica es referirà a aquella part que és accessible a l'ull humà.
Fórmula del coeficient
Ara el lector està prou preparat per veure i entendre la fórmula que determina la transmissió d'una substància. S'assembla a això: S=F/F0.
Així, la transmitància T és la relació entre el flux de radiació d'una determinada longitud d'ona que va travessar el cos (Ф) i el flux de radiació original (Ф0).
El valor de T no té cap dimensió, ja que es denota com una divisió de conceptes idèntics entre si. Tanmateix, aquest coeficient no està exempt de significat físic. Mostra quanta radiació electromagnètica passa per una determinada substància.
Flux de radiació
Això no és només una frase, sinó un terme específic. El flux de radiació és la potència que la radiació electromagnètica transporta a través d'una unitat de superfície. Amb més detall, aquest valor es calcula com l'energia que la radiació es mou per una unitat d'àrea en una unitat de temps. L'àrea és més sovint un metre quadrat i el temps és de segons. Però depenent de la tasca específica, aquestes condicions es poden canviar. Per exemple, pel vermellgegant, que és mil vegades més gran que el nostre Sol, podeu utilitzar amb seguretat quilòmetres quadrats. I per a una cuca petita, mil·límetres quadrats.
Per descomptat, per poder comparar, es van introduir sistemes de mesura unificats. Però qualsevol valor es pot reduir a ells, tret que, per descomptat, emboliqueu el nombre de zeros.
Associada amb aquests conceptes també hi ha la magnitud de la transmitància direccional. Determina quanta i quin tipus de llum passa pel vidre. Aquest concepte no es troba als llibres de text de física. S'amaga a les especificacions i normes dels fabricants de finestres.
La llei de conservació de l'energia
Aquesta llei és la raó per la qual és impossible l'existència d'una màquina de moviment perpetu i d'una pedra filosofal. Però hi ha aigua i molins de vent. La llei diu que l'energia no ve del no-res i no es dissol sense deixar rastre. La llum que cau sobre un obstacle no és una excepció. Del significat físic de la transmitància no es dedueix que, com que part de la llum no passava pel material, s'evaporava. De fet, el feix incident és igual a la suma de la llum absorbida, dispersa, reflectida i transmesa. Per tant, la suma d'aquests coeficients per a una determinada substància hauria de ser igual a un.
En general, la llei de conservació de l'energia es pot aplicar a totes les àrees de la física. En problemes escolars, sovint passa que la corda no s'estira, el passador no s'escalfa i no hi ha fricció al sistema. Però en realitat això és impossible. A més, sempre val la pena recordar que la gent sapNo tot. Per exemple, en la decadència beta, es va perdre part de l'energia. Els científics no entenien on anava. El mateix Niels Bohr va suggerir que la llei de conservació potser no es mantindria en aquest nivell.
Però aleshores es va descobrir una partícula elemental molt petita i astuta: el leptó de neutrins. I tot va quedar al seu lloc. Per tant, si el lector, quan resol un problema, no entén cap a on va l'energia, hem de recordar: de vegades la resposta és simplement desconeguda.
Aplicació de les lleis de transmissió i refracció de la llum
Una mica més amunt vam dir que tots aquests coeficients depenen de quina substància interposa el feix de radiació electromagnètica. Però aquest fet també es pot utilitzar al revés. Prendre l'espectre de transmissió és una de les maneres més senzilles i efectives d'esbrinar les propietats d'una substància. Per què aquest mètode és tan bo?
És menys precís que altres mètodes òptics. Es pot aprendre molt més fent que una substància emeti llum. Però aquest és el principal avantatge del mètode de transmissió òptica: ningú ha de ser obligat a fer res. La substància no s'ha d'escalfar, cremar o irradiar amb làser. No calen sistemes complexos de lents òptiques i prismes, ja que el feix de llum travessa directament la mostra en estudi.
A més, aquest mètode és no invasiu i no destructiu. La mostra es manté en la seva forma i estat originals. Això és important quan la substància és escassa o quan és única. Estem segurs que l'anell de Tutankamon no val la pena cremar-se,per conèixer amb més precisió la composició de l'esm alt que hi ha.
