Dzisiaj porozmawiamy o transmitancji i pojęciach z nią związanych. Wszystkie te wielkości odnoszą się do sekcji optyki liniowej.
Światło w starożytnym świecie
Ludzie myśleli, że świat jest pełen tajemnic. Nawet ludzkie ciało niosło ze sobą wiele nieznanego. Na przykład starożytni Grecy nie rozumieli, jak oko widzi, dlaczego istnieje kolor, dlaczego nadchodzi noc. Ale jednocześnie ich świat był prostszy: światło padające na przeszkodę tworzyło cień. To wszystko, co musiał wiedzieć nawet najbardziej wykształcony naukowiec. Nikt nie myślał o przepuszczalności światła i ogrzewaniu. A dziś uczą się tego w szkole.
Światło napotyka przeszkodę
Kiedy promień światła uderza w obiekt, może zachowywać się na cztery różne sposoby:
- pożerać;
- rozproszenie;
- odzwierciedlać;
- idź dalej.
W związku z tym każda substancja ma współczynniki absorpcji, odbicia, transmisji i rozpraszania.
Zaabsorbowane światło zmienia właściwości samego materiału na różne sposoby: ogrzewa go, zmienia jego strukturę elektroniczną. Światło rozproszone i odbite są podobne, ale jednak różne. Odbijając światłozmienia kierunek propagacji, a po rozproszeniu zmienia się również jego długość fali.
Przezroczysty obiekt, który przepuszcza światło i jego właściwości
Współczynniki odbicia i transmisji zależą od dwóch czynników - charakterystyki światła i właściwości samego obiektu. To ma znaczenie:
- Zagregowany stan materii. Lód załamuje się inaczej niż para.
- Struktura sieci krystalicznej. Ta pozycja dotyczy ciał stałych. Na przykład przepuszczalność węgla w widzialnej części widma dąży do zera, ale diament to inna sprawa. To właśnie płaszczyzny jego odbicia i załamania tworzą magiczną grę światła i cienia, za którą ludzie są gotowi zapłacić bajeczne pieniądze. Ale obie te substancje to węgle. A diament spłonie w ogniu nie gorszym niż węgiel.
- Temperatura materii. Co dziwne, ale w wysokich temperaturach niektóre ciała same stają się źródłem światła, więc oddziałują z promieniowaniem elektromagnetycznym w nieco inny sposób.
- Kąt padania wiązki światła na obiekt.
Pamiętaj też, że światło wychodzące z obiektu może być spolaryzowane.
Długość fali i widmo transmisji
Jak wspomnieliśmy powyżej, przepuszczalność zależy od długości fali padającego światła. Substancja nieprzezroczysta dla żółtych i zielonych promieni wydaje się przezroczysta dla widma podczerwieni. Dla małych cząstek zwanych „neutrinami” Ziemia jest również przezroczysta. Dlatego pomimo tego, żegeneruje Słońce w bardzo dużych ilościach, tak trudno jest je wykryć naukowcom. Prawdopodobieństwo zderzenia się neutrina z materią jest znikome.
Ale najczęściej mówimy o widzialnej części widma promieniowania elektromagnetycznego. Jeśli w księdze lub zadaniu znajduje się kilka segmentów skali, transmitancja optyczna będzie odnosić się do tej części, która jest dostępna dla ludzkiego oka.
Wzór na współczynnik
Teraz czytelnik jest wystarczająco przygotowany, aby zobaczyć i zrozumieć wzór, który określa przenoszenie substancji. Wygląda to tak: S=F/F0.
Przepuszczalność T jest więc stosunkiem strumienia promieniowania o określonej długości fali, która przeszła przez ciało (Ф) do pierwotnego strumienia promieniowania (Ф0).
Wartość T nie ma wymiaru, ponieważ jest oznaczana jako podział identycznych pojęć na siebie. Współczynnik ten nie jest jednak pozbawiony znaczenia fizycznego. Pokazuje, ile promieniowania elektromagnetycznego przechodzi dana substancja.
strumień promieniowania
To nie jest tylko wyrażenie, ale konkretny termin. Strumień promieniowania to moc, jaką promieniowanie elektromagnetyczne przenosi przez powierzchnię jednostki. Bardziej szczegółowo, wartość ta jest obliczana jako energia, jaką promieniowanie przemieszcza się przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu. Powierzchnia to najczęściej metr kwadratowy, a czas to sekundy. Ale w zależności od konkretnego zadania warunki te można zmienić. Na przykład dla czerwonegoolbrzyma, który jest tysiąc razy większy od naszego Słońca, można bezpiecznie korzystać z kilometrów kwadratowych. A dla małego świetlika milimetry kwadratowe.
Oczywiście, aby móc porównywać, wprowadzono ujednolicone systemy pomiarowe. Ale każdą wartość można do nich sprowadzić, chyba że oczywiście pomylisz liczbę zer.
Z tymi pojęciami kojarzona jest również wielkość przepuszczalności kierunkowej. Określa, ile i jakiego rodzaju światło przechodzi przez szybę. Tego pojęcia nie ma w podręcznikach fizyki. Jest ukryty w specyfikacjach i regulaminach producentów okien.
Prawo zachowania energii
To prawo jest powodem, dla którego istnienie perpetuum mobile i kamienia filozoficznego jest niemożliwe. Ale jest woda i wiatraki. Prawo mówi, że energia nie bierze się znikąd i nie rozpuszcza się bez śladu. Światło padające na przeszkodę nie jest wyjątkiem. Z fizycznego znaczenia przepuszczalności nie wynika, że skoro część światła nie przeszła przez materiał, to wyparowała. W rzeczywistości wiązka padająca jest równa sumie światła pochłoniętego, rozproszonego, odbitego i przepuszczonego. Zatem suma tych współczynników dla danej substancji powinna być równa jeden.
Ogólnie rzecz biorąc, prawo zachowania energii może być stosowane we wszystkich dziedzinach fizyki. W problemach szkolnych często zdarza się, że lina się nie rozciąga, szpilka nie nagrzewa się, a w układzie nie ma tarcia. Ale w rzeczywistości jest to niemożliwe. Poza tym zawsze warto pamiętać, że ludzie wiedząNie wszystko. Na przykład podczas rozpadu beta część energii została utracona. Naukowcy nie rozumieli, dokąd to poszło. Sam Niels Bohr zasugerował, że prawo ochrony może nie obowiązywać na tym poziomie.
Ale wtedy odkryto bardzo małą i przebiegłą cząstkę elementarną - lepton neutrin. I wszystko ułożyło się na swoim miejscu. Jeśli więc czytelnik, rozwiązując problem, nie rozumie, dokąd idzie energia, to musimy pamiętać: czasami odpowiedź jest po prostu nieznana.
Zastosowanie praw transmisji i załamania światła
Nieco wyżej powiedzieliśmy, że wszystkie te współczynniki zależą od tego, jaka substancja staje na drodze wiązki promieniowania elektromagnetycznego. Ale ten fakt można również wykorzystać w odwrotny sposób. Pobranie widma transmisyjnego jest jednym z najprostszych i najskuteczniejszych sposobów poznania właściwości substancji. Dlaczego ta metoda jest tak dobra?
Jest mniej dokładny niż inne metody optyczne. Dużo więcej można się nauczyć, sprawiając, że substancja emituje światło. Ale to główna zaleta metody transmisji optycznej – nikogo do niczego nie trzeba zmuszać. Substancja nie musi być podgrzewana, spalana ani naświetlana laserem. Złożone systemy soczewek optycznych i pryzmatów nie są wymagane, ponieważ wiązka światła przechodzi bezpośrednio przez badaną próbkę.
Ponadto metoda ta jest nieinwazyjna i nieniszcząca. Próbka pozostaje w swojej pierwotnej formie i stanie. Jest to ważne, gdy substancji jest mało lub jest wyjątkowa. Jesteśmy pewni, że pierścień Tutanchamona nie jest wart palenia,aby dowiedzieć się dokładniej składu szkliwa na nim.
