Astăzi vom vorbi despre transmitanță și concepte conexe. Toate aceste cantități se referă la secțiunea de optică liniară.
Lumina în lumea antică
Oamenii obișnuiau să creadă că lumea este plină de mistere. Chiar și corpul uman a purtat mult din necunoscut. De exemplu, grecii antici nu înțelegeau cum vede ochiul, de ce există culoarea, de ce vine noaptea. Dar, în același timp, lumea lor era mai simplă: lumina, căzând pe un obstacol, crea o umbră. Acesta este tot ceea ce chiar și cel mai educat om de știință trebuia să știe. Nimeni nu s-a gândit la transmisia luminii și a încălzirii. Și astăzi îl studiază la școală.
Lumina întâlnește obstacol
Când un fascicul de lumină lovește un obiect, acesta se poate comporta în patru moduri diferite:
- înghiți;
- scatter;
- reflect;
- merge mai departe.
În consecință, orice substanță are coeficienți de absorbție, reflexie, transmisie și împrăștiere.
Lumina absorbită modifică proprietățile materialului în sine în diferite moduri: îl încălzește, își schimbă structura electronică. Lumina difuză și reflectată sunt similare, dar totuși diferite. Când reflectă luminaschimbă direcția de propagare și, atunci când este împrăștiată, lungimea de undă se schimbă și ea.
Un obiect transparent care transmite lumina și proprietățile acesteia
Coeficienții de reflexie și transmisie depind de doi factori - caracteristicile luminii și proprietățile obiectului însuși. Contează:
- Starea agregată a materiei. Gheața refractă diferit decât aburul.
- Structura rețelei cristaline. Acest articol se aplică solidelor. De exemplu, transmisia cărbunelui în partea vizibilă a spectrului tinde spre zero, dar un diamant este o problemă diferită. Planurile reflexiei și refracției sale sunt cele care creează un joc magic de lumini și umbre, pentru care oamenii sunt dispuși să plătească bani fabulosi. Dar ambele aceste substanțe sunt carboni. Și un diamant va arde într-un foc nu mai rău decât cărbunele.
- Temperatura materiei. Destul de ciudat, dar la temperaturi ridicate, unele corpuri devin în sine o sursă de lumină, așa că interacționează cu radiația electromagnetică într-un mod ușor diferit.
- Unghiul de incidență a fasciculului de lumină asupra obiectului.
De asemenea, amintiți-vă că lumina care iese dintr-un obiect poate fi polarizată.
Lungime de undă și spectru de transmisie
După cum am menționat mai sus, transmisia depinde de lungimea de undă a luminii incidente. O substanță care este opacă la razele galbene și verzi pare transparentă pentru spectrul infraroșu. Pentru particulele mici numite „neutrini”, Pământul este, de asemenea, transparent. Prin urmare, în ciuda faptului că eigenerează Soarele în cantități foarte mari, este atât de dificil pentru oamenii de știință să le detecteze. Probabilitatea ca un neutrin să se ciocnească de materia este extrem de mică.
Dar cel mai adesea vorbim despre partea vizibilă a spectrului de radiații electromagnetice. Dacă există mai multe segmente ale scalei în carte sau sarcină, atunci transmisia optică se va referi la acea parte a acesteia care este accesibilă ochiului uman.
Formula coeficientului
Acum cititorul este suficient de pregătit pentru a vedea și înțelege formula care determină transmiterea unei substanțe. Arată astfel: S=F/F0.
Deci, transmitanța T este raportul dintre fluxul de radiație al unei anumite lungimi de undă care a trecut prin corp (Ф) și fluxul de radiație inițial (Ф0).
Valoarea lui T nu are dimensiune, deoarece este desemnată ca o împărțire a conceptelor identice unele în altele. Cu toate acestea, acest coeficient nu este lipsit de sens fizic. Arată prin câtă radiație electromagnetică trece o anumită substanță.
„Flux de radiații”
Acesta nu este doar o expresie, ci un termen specific. Fluxul de radiație este puterea pe care o transportă radiația electromagnetică printr-o suprafață unitară. Mai detaliat, această valoare este calculată ca energia pe care o mișcă radiația printr-o unitate de suprafață într-o unitate de timp. Suprafața este cel mai adesea un metru pătrat, iar timpul este de secunde. Dar, în funcție de sarcina specifică, aceste condiții pot fi modificate. De exemplu, pentru roșugigant, care este de o mie de ori mai mare decât Soarele nostru, puteți folosi în siguranță kilometri pătrați. Și pentru un licurici mic, milimetri pătrați.
Desigur, pentru a putea compara, au fost introduse sisteme unificate de măsurare. Dar orice valoare poate fi redusă la ele, cu excepția cazului în care, bineînțeles, încurci cu numărul de zerouri.
Asociată cu aceste concepte este și mărimea transmitanței direcționale. Determină cât și ce fel de lumină trece prin sticlă. Acest concept nu se găsește în manualele de fizică. Este ascuns în specificațiile și regulile producătorilor de ferestre.
Legea conservării energiei
Această lege este motivul pentru care existența unei mașini cu mișcare perpetuă și a unei pietre filosofale este imposibilă. Dar există apă și mori de vânt. Legea spune că energia nu vine de nicăieri și nu se dizolvă fără urmă. Lumina care cade pe un obstacol nu face excepție. Din sensul fizic al transmitanței nu rezultă că, din moment ce o parte din lumină nu a trecut prin material, aceasta s-a evaporat. De fapt, fasciculul incident este egal cu suma luminii absorbite, împrăștiate, reflectate și transmise. Astfel, suma acestor coeficienți pentru o anumită substanță ar trebui să fie egală cu unu.
În general, legea conservării energiei poate fi aplicată în toate domeniile fizicii. În problemele școlare, se întâmplă adesea ca frânghia să nu se întindă, știftul să nu se încălzească și să nu existe frecare în sistem. Dar în realitate acest lucru este imposibil. În plus, merită întotdeauna să ne amintim că oamenii știuNu tot. De exemplu, în dezintegrarea beta, o parte din energie s-a pierdut. Oamenii de știință nu au înțeles unde se duce. Niels Bohr însuși a sugerat că legea conservării ar putea să nu se mențină la acest nivel.
Dar apoi a fost descoperită o particulă elementară foarte mică și vicleană - leptonul neutrin. Și totul a căzut la loc. Deci, dacă cititorul, atunci când rezolvă o problemă, nu înțelege unde se duce energia, atunci trebuie să ne amintim: uneori răspunsul este pur și simplu necunoscut.
Aplicarea legilor transmisiei și refracției luminii
Puțin mai sus am spus că toți acești coeficienți depind de ce substanță intervine în calea fasciculului de radiații electromagnetice. Dar acest fapt poate fi folosit și invers. Preluarea spectrului de transmisie este una dintre cele mai simple și mai eficiente moduri de a afla proprietățile unei substanțe. De ce este această metodă atât de bună?
Este mai puțin precis decât alte metode optice. Se pot învăța mult mai multe făcând ca o substanță să emită lumină. Dar acesta este principalul avantaj al metodei de transmisie optică - nimeni nu trebuie forțat să facă nimic. Substanța nu trebuie să fie încălzită, arsă sau iradiată cu un laser. Nu sunt necesare sisteme complexe de lentile optice și prisme, deoarece fasciculul de lumină trece direct prin proba studiată.
În plus, această metodă este neinvazivă și nedistructivă. Eșantionul rămâne în forma și starea inițială. Acest lucru este important atunci când substanța este rară sau când este unică. Suntem siguri că inelul lui Tutankhamon nu merită ars,pentru a afla mai precis compoziția smalțului de pe acesta.
