Det bølgeoptik, også kaldet fysisk optik, studerer lysets opførsel i dets manifestation som en bølge. Lys er en elektromagnetisk bølge, og det var allerede forudsagt af James Clerk Maxwell (1831-1879) i hans ligninger.
Derfor oplever lys de samme fænomener som enhver anden type bølge. På det mikroskopiske niveau produceres lys af atomer og molekyler i stof, der gennemgår intern elektronrestrukturering. Og gennem disse processer udsendes lys, der består af et elektrisk felt og et magnetfelt, begge afhængigt af tid, som genererer hinanden..
Sådanne felter, koblet vinkelret, bevæger sig som en bølge, der er i stand til at udbrede sig på tværs i et vakuum. Det vil sige, bølgen svinger vinkelret på udbredelsesretningen, og bølgehastigheden er konstant og i vakuum er den 300.000 km / s.
Men når lys interagerer med stof, opfører det sig som en partikel. Denne partikel kaldes foton og manifesteres blandt andet i fænomener som sort kropsstråling og den fotoelektriske effekt.
Derfor er optik opdelt i tre områder:
Bølgeoptik er det optiske område, der fokuserer på lysbølgefænomener:
Selvom refleksion og brydning også er manifestationer af lys, håndteres de af geometrisk optik, som forklaret ovenfor. Til dette gør han brug af strålemodellen, hvor lys beskrives som en lige linje, der bevæger sig vinkelret på bølgefronten. Disse stråler er uafhængige af hinanden og helt reversible..
Men i denne model overvejes det ikke, at lys gennemgår diffraktion, skønt det er bevist, at det kan, derfor mangler geometrisk optik tilstrækkeligt omfang til at forklare mange aspekter af lysets opførsel..
Da disse fænomener kun forekommer i bølger, betyder det, at lys har alle bølgernes egenskaber, både rumlige og tidsmæssige. Den første videnskabsmand, der antydede dette, var Christiaan Huygens (1629-1695), og af denne grund havde han en bitter tvist med Isaac Newton (1642-1727), som altid forsvarede lysets korpuskulære natur..
En bølge er en gentagen forstyrrelse, der i princippet kan modelleres som en sinusformet kurve, enten en tværgående eller langsgående bølge. Dens rumlige egenskaber, dvs. de henviser til bølgeformen, er:
-Kamme og dale: er henholdsvis de højeste og laveste positioner.
-Knuder: er krydset mellem bølgen og referencelinjen svarende til ligevægtspositionen.
-Bølgelængde: betegnes næsten altid med det græske bogstav λ (lambda) og måles som afstanden mellem to på hinanden følgende kamme eller dale. Eller også mellem et punkt og det næste punkt, der er i samme højde og hører til den næste eller forrige cyklus. Hver farve i spektret af synligt lys har en karakteristisk bølgelængde forbundet med den..
-Forlængelse: er den lodrette afstand målt mellem et punkt, der hører til bølgen og referencelinjen.
-Amplitude: svarer til den maksimale forlængelse.
Med hensyn til de tidsmæssige egenskaber bevæger forstyrrelsen sig med jævne mellemrum med jævne mellemrum, derfor har en lysbølge:
-Periode, varighedstid for en fase.
-Frekvens: antal bølger, der produceres pr. tidsenhed. Periode og hyppighed er omvendt af hinanden.
-Hastighed: er kvotienten mellem bølgelængden λ og perioden T:
v = λ / T
Elektromagnetiske felter kan kombineres på et tidspunkt efter overlejringsprincippet. Dette betyder, at hvis to lysbølger med lige amplitude, frekvens og faseforskel φ overlapper hinanden på et punkt i rummet, tilføjes deres respektive elektromagnetiske felter som vektorer.
Interferens opstår, fordi bølgen, der skyldes superposition, kan have en større amplitude end de forstyrrende bølger, eller tværtimod en meget mindre. I det første tilfælde siges det, at det sker konstruktiv indblanding, og i det andet handler det om destruktiv indblanding.
Den første til at demonstrere forstyrrelsen af lysbølger fra to kilder var den engelske videnskabsmand og polyglot Thomas Young (1773-1829) i 1801 i sit berømte eksperiment med dobbelt spalte..
Diffraktion består af afvigelsen fra den retlinede adfærd, som en bølge gennemgår, når den støder på en forhindring eller en åbning i stien, så længe dimensionerne af disse svarer til bølgelængden.
Lydbølgediffraktion er meget let at opleve, men da bølgelængden for synligt lys er meget lille, i størrelsesordenen nogle få hundrede nanometer, er det lidt mere komplekst at bestemme..
Lys består af to felter vinkelret på hinanden, det ene elektriske og det andet magnetisk, begge vinkelret på udbredelsesretningen. Ikke-polariseret lys består af en uordnet overlejring af bølger, hvis elektriske felt har tilfældige retninger, på den anden side i polariseret lys har det elektriske felt en fortrinsretning.
Optiske interferometre er enheder, der bruges til at måle afstande med høj præcision. Derudover kan de også måle bølgelængder, brydningsindeks, diameteren på nærliggende stjerner og detektere tilstedeværelsen af exoplaneter..
Michaelson-Morley eksperimentet blev udført med et interferometer. I dette eksperiment blev det fundet, at lysets hastighed er konstant i vakuum.
Polarimetri er en teknik, der anvendes i kemisk analyse af stoffer gennem rotation af en stråle af polariseret lys, der passerer optisk gennem et stof. Dens anvendelse er hyppig i fødevareindustrien til at bestemme koncentrationen af sukker i drikkevarer som juice og vin..
I kommunikation bruges lys til dets evne til at transportere information, for eksempel gennem fiberoptik, lasere og holografi, for eksempel.
Endnu ingen kommentarer