Optyka Widmo elektromagnetyczne Fale elektromagnetyczne, mające zastosowanie w radiofonii, telewizji i radarze stanowią tylko część pełnego zestawienia, zwanego widmem elektromagnetycznym. Podział widma elektromagnetycznego na określone przedziały częstotliwości i odpowiadające im przedziały długości fali, wynika ze sposobu wytwarzania i zastosowania objętych nimi fal. Przedziały te nie są jednakże ściśle ograniczone i wzajemnie zachodzą na siebie, przy czym niektóre rodzaje fal można wytwarzać różnymi sposobami. Światło monochromatyczne to światło ściśle określonej długości. Prędkość światła
Światło, tak jak i każda fala elektromagnetyczna, rozchodzi się w próżni ze stałą prędkością, która jest równa c=299792 km/s, niezależnie od jego barwy, czyli od długości fali. Twórcą teorii fal elektromagnetycznych był J. Maxwell, który już w 1864 roku przewidział ich istnienie. Przewidział też, że w próżni prędkość rozchodzenia się tych fal będzie wynosić Znając stałe wykonał rachunek i obliczył c. Wynosiło ono około 300 000 km/s. Maxwell stwierdził, że światło jest taką falą elektromagnetyczną, której długość leży w obszarze pomiędzy 0,38-0,76*10 -6m. Prędkość v rozchodzenia się fal w ośrodku innym niż próżnia jest mniejsza i zależy od własności elektrycznych i magnetycznych tego ośrodka. Stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w danym ośrodku nosi nazwę współczynnika załamania tego ośrodka. 23 lata później w 1887 roku Heinrich Hertz po raz pierwszy wytworzył fale elektromagnetyczne i równocześnie zademonstrował urządzenie do ich odbioru, rozpoczynając tym samym "erę radia i telewizji". Niecałe 10 lat po odkryciu fal radiowych przez Hertza, Włoch Guglielmo Marconi skonstruował telegraf "bez drutu". Informacje przesyłano alfabetem Morse'a. W 1906 roku udało się za pomocą fal radiowych przekazać ludzką mowę, a już 1914 roku ruszyła w Belgii pierwsza rozgłośnia radiowa. Nieco później rozpoczęto prace nad przekazywaniem obrazów. Pierwsze próby z przesyłaniem obrazów ruchomych rozpoczęto w latach dwudziestych ubiegłego wieku. Od 1936 roku w Anglii rozpoczyna się nadawanie regularnych programów telewizyjnych. Charakterystyczną cechą fal elektromagnetycznych jest ich możliwość przemieszczania się w próżni, czym w zasadniczy sposób różnią się od fal mechanicznych, które mogą się rozchodzić jedynie w ośrodkach sprężystych. Różni je od nich także olbrzymia prędkość, z jaką się poruszają. Prędkość światła w próżni w swobodnej przestrzeni jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. W próżni stanowi ona maksymalną prędkość rozprzestrzeniania się oddziaływań fizycznych. Prędkość światła w ośrodku zależy od częstotliwości. W tym wypadku należy rozróżnić prędkość: fazową
(…)
… przy odbiciu zachowuje się tak samo jak fale mechaniczne. Prawo odbicia Kąt padania jest równy kątowi odbicia. Promień fali padającej, promień fali odbitej i prosta prostopadła (normalna) płaszczyzny odbijającej leżą w jednej płaszczyźnie. Wyprowadzenie prawa odbicia geometrycznie: Odcinki BC i AD muszą być przebyte w tym samym czasie, więc: Załamanie światła
Światło ulega załamaniu, gdy przechodzi z jednego ośrodka do drugiego. Światło musi pokonać drogę BC w jednym ośrodku w tym samym czasie, co drogę AD w drugim ośrodku. Przekształcamy równanie i otrzymujemy: Prawo załamania Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania, zwany współczynnikiem załamania n ośrodka drugiego względem pierwszego, jest równy stosunkowi prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku pierwszym do prędkości rozchodzenia…
… przez granicę dwóch ośrodków ulega załamaniu. Przechodząc z ośrodka, w którym rozchodzi się z większą prędkością do ośrodka, w którym rozchodzi się z mniejszą prędkością załamuje się do prostopadłej. Światło przechodząc z ośrodka, w którym rozchodzi się z mniejszą prędkością do ośrodka, w którym rozchodzi się z większą prędkością załamuje się od prostopadłej. Zwiększając kąt padania zwiększa się także kąt załamania. Gdy kąt załamania jest kątem prostym, to kąt padania nazywamy kątem granicznym. Jeżeli kat padania jest większy od granicznego, to zachodzi zjawisko całkowitego odbicia, które znalazło zastosowanie m.in. w światłowodach. Polaryzacja światła
Fala mechaniczna spolaryzowana to taka, że wszystkie cząsteczki ośrodka drgają w jednej płaszczyźnie. Polaryzacji ulegają tylko fale poprzeczne. W przypadku…
… wirującego koła zębatego. Światło ze źródła biegnie ku płytce pół-odbijającej (i jednocześnie pół-przezroczystej), po czym odbija się od płytki (częściowo, bo część światła przechodzi przez płytkę). Przykładem płytki częściowo odbijającej, a częściowo przepuszczającej jest szyba okienna. Po odbiciu się od płytki wiązka biegnie dalej, przechodząc przez obszar, gdzie obracające się koło zębate tworzy swego…
… zaciemnienie pola widzenia. Oznaczać to będzie, że wiązka już nie zdążyła z powrotem przed zamknięciem bramy. Mierząc odległość między kołem, a zwierciadłem odbijającym (światło przebywa drogę dwa razy większą -tam i z powrotem), liczbę zębów na obwodzie koła oraz mierząc szybkość ruchu obrotowego koła, możemy wyznaczyć prędkość światła. W układzie Fizeau odległość między kołem zębatym a zwierciadłem…
… szczelin, którego można się było spodziewać, lecz wiele jasnych prążków J, zwanych prążkami interferencyjnymi - oddzielonych od siebie ciemnymi przerwami C. Jest to wynik zjawiska interferencji. Do dokładnych pomiarów długości fal świetlnych służy prosty przyrząd, zwany siatką dyfrakcyjną. Jest to płaska płytka szklana o równej grubości, mająca wiele równoległych rys, które odgrywają rolę zasłon…
… ŚWIATŁA Metody pomiaru prędkości światła dzielą się na bezpośrednie i pośrednie. Już rzymski poeta i filozof Lukrecjusz przekonywał w I wieku p.n.e., że światło biegnie z ogromną prędkością. Po raz pierwszy prędkość światła próbował zmierzyć włoski fizyk Galileo Galilei, zwany dziś Galileuszem, na początku XVII wieku. Wybrał się mianowicie nocą za miasto ze swym pomocnikiem i dwoma latarniami. Sam stanął…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)