Meninis erdvėlaivio, leidžiančio šuolį į „šviesos greitį“, vaizdavimas. Autoriai: NASA / Glenn tyrimų centras.
Nuo seniausių laikų filosofai ir mokslininkai siekė suprasti šviesą. Be to, bandydami nustatyti pagrindines jo savybes (t. y. iš ko jis pagamintas – iš dalelės ar bangos ir pan.), jie taip pat siekė atlikti baigtinius matavimus, kaip greitai ji juda. Nuo XVII amžiaus pabaigos mokslininkai tai daro vis tiksliau.
Ką daryti, jei vėl išvengtumėte šuniukų, įtarimų, bet neturėtumėte nuo jūsų atsitraukti? Blogos naujienos: jūs negalite išvengti garso. Netgi greičiausias pasaulio žmogus Usainas Boltas siekia tik 12,4 metro per sekundę. Tačiau kokia dar viena nemaloni vidurių pūtimo savybė, kvapas? Į šį klausimą atsakyti kiek sunkiau, nes, skirtingai nei garsas ir šviesa, kurie bangomis prasiskverbia per bangas, kvapas ne tik kerta orą, bet tuo pačiu yra atsakingas už jo prigimtį. Tai reiškia, kad oras susideda iš paties kvapo komponentų.
Beje, vidurių pūtimą galima palyginti su snaigėmis: kiekvienas skonis yra savitas. Kvapas susideda iš žmogaus mitybos, žarnyno bakterijų ir oro, kurį jie praryja. Tačiau vidutinis jauniklis yra spalvinga dujų puokštė ir paprastai susideda iš 95 procentų azoto, 21 procento vandenilio, devynių procentų anglies dioksido, septynių procentų metano, trijų procentų deguonies ir tik paskutiniame procente yra kvapo komponentų.
Tai darydami jie geriau suprato šviesos mechaniką ir svarbų jos vaidmenį fizikoje, astronomijoje ir kosmologijoje. Paprasčiau tariant, šviesa sklinda neįtikėtinu greičiu ir yra greičiausiai judantis objektas visatoje. Jo greitis yra pastovi ir neįveikiama kliūtis ir naudojama kaip atstumo matas. Bet kaip greitai jis juda?
Greitis, nurodantis, kaip greitai pasklinda blogas kvapas, priklauso nuo kelių veiksnių. Jei žinoma kailio molekulių dujų temperatūra, slėgis ir kinetinė energija, kinetinė dujų teorija apskaičiuoja vidutinį dujų molekulės greitį iš bambų. Kvapas Skatol kvapas, esantis faršoje, kuris taip pat paaiškinamas būdingu išmatų kvapu, pagal šį skaičiavimą sklinda 243 m per sekundę greičiu.
Tai taip pat plitimo greitis, kuris yra greitesnis nei bet kuris žmogus gali bėgti. Laimei, dujų molekulės nėra vienos, o aplinkinis oras sulėtina ir išsklaido. Kadangi tolimesnės dujos nuolat jungiasi su kitomis oro molekulėmis, jos pasklinda gana difuziškai debesies pavidalu, o greitis lėtėja. Kur tada juda aromatų debesis, daugiausia lemia vėjo kryptis.
Šviesos greitis (s):
Šviesa sklinda pastoviu 1 079 252 848,8 km/h (1,07 mlrd.) greičiu. Gaunamas 299 792 458 m/s. Sustatykime viską į savo vietas. Jei galėtum judėti šviesos greičiu, galėtum aplink Žemės rutulį maždaug septynis su puse karto per sekundę. Tuo tarpu žmogui, skriejančiam vidutiniu 800 km/h greičiu, apiplaukti planetą prireiktų daugiau nei 50 valandų.
Kvantinės fizikos prieštaravimas sveikam protui
Taigi, jei pakankamai greitai judate į vėją, yra tikimybė, kad išvengsite negražaus kvapo. Vienetas: vaikščiojimas – aplinkos garsų pažinimas. Įrenginys: Garso generavimas – Garso aptikimo ir kūrimo blokas: Oro modulis Garso perdavimas: Garso perdavimas kietoje ir skystoje terpėje. Matavimo vienetas: garso sklidimas – garso sklidimo eksperimentai.
Psichomotorika: "Garso kilimas" - Atsipalaidavimo pratimai muzikai, Tyla. Menas: tapyba muzika, garsais ir triukšmais, triukšmo žemėlapio braižymas. Garsas reiškia mechaninius terpės virpesius ir bangas, ypač žmogaus klausos dažnių diapazone. Virpesių skaičius per sekundę vadinamas tono dažniu ir yra aukščio matas. Dažnio vienetas yra Hz. kuo aukštesnis tonas, tuo dažniau jis vibruoja, tuo didesnis jo dažnis. Garso stiprumas priklauso nuo virpesių amplitudės: kuo didesnė amplitudė, tuo garsesnis.
Iliustracija, rodanti atstumą, kurį šviesa nukeliauja tarp Žemės ir Saulės. Kreditas: LucasVB / viešasis domenas.
Apsvarstykite tai astronominiu požiūriu, vidutinį atstumą nuo iki 384 398,25 km. Todėl šviesa šį atstumą nukeliauja maždaug per sekundę. Tuo tarpu vidurkis yra 149 597 886 km, o tai reiškia, kad šviesa nukeliauja tik apie 8 minutes.
Garsas matuojamas dB. Skirtingas garso formas galima atskirti nuo garso, garso ir triukšmo. Garsas simetriškai visomis kryptimis sklinda vienalytėje garsui laidžioje terpėje garso lauke iš garso šaltinio. Skirtingų terpių sąsajose keičiasi garso bangos savybės. B. beveik visiškai atsispindi. Garso sklidimas galimas tik materialiose terpėse. Tai vyksta be masės perdavimo, bet perduodant mechaninius dydžius, tokius kaip impulsas ir energija. Garsas sklinda dujinėse ir skystosiose terpėse tik išilginėmis garso bangomis, kietoje terpėje – ir skersinėmis garso bangomis.
Todėl nenuostabu, kodėl šviesos greitis yra matas, naudojamas astronominiams atstumams nustatyti. Kai sakome, kad tokia žvaigždė, kokia yra nutolusi 4,25 šviesmečio, turime omenyje, kad ten patekti prireiktų maždaug 4 metų ir 3 mėnesių, skriejant pastoviu 1,07 mlrd. km/h greičiu. Bet kaip mes pasiekėme šią labai specifinę šviesos greičio vertę?
Vaidmuo šiuolaikinėje astrofizikoje
Priklausomai nuo dalelių vietos ir sukibimo, skiriasi garso sklidimo greitis ir intensyvumas dujinėje, skystoje ir kietoje terpėje. Supaprastintai galime pasakyti: „Kuo stipresnis sukibimas tarp dalelių, tuo greičiau sklinda garsas“. Garso perdavimas įvairiose laikmenose.
Sukabinimas atliekamas sukibimo jėgomis. Kai garso šaltinis vibruoja, jis sukuria oro kondensaciją ir atskiedimą aplinkiniame ore, kuris sklinda visomis kryptimis. Dalelės tik po kitos sekundės patenka į kitą dalelę.
Studijų istorija:
Iki XVII amžiaus mokslininkai buvo tikri, kad šviesa sklinda ribotu greičiu arba akimirksniu. Nuo senovės graikų laikų iki viduramžių islamo teologų ir naujųjų laikų mokslininkų vyko diskusijos. Tačiau iki tol, kol pasirodė danų astronomo Ole Römerio (1644-1710) darbas, kuriame buvo atlikti pirmieji kiekybiniai matavimai.
Nuoroda į gaires ir mokymo programą
Šio skaitymo pavyzdžio brėžinys neįtrauktas. Tema „Garso perdavimas kietose ir skystose terpėse“ turėtų būti priskirta mokymo programos sričiai „Gamta ir gyvenimas“ ir orientuota į „Orą“. Garso perdavimo tyrimas skatina „susitikimą su gyvąja ir negyvąja gamta, su fiziniais reiškiniais, taip pat su savo jutiminių išgyvenimų stebėjimu“. Skystų ir kietų vidutinių garso eksperimentų pasirinkimas skatina vaikus „analizuoti, rūšiuoti ir lyginti bei padėti jiems paaiškinti tvarkos sąvokas ir moksliškai pagrįstus modelius bei modelius“.
1676 m. Römeris pastebėjo, kad Jupiterio vidinio palydovo Io laikotarpiai atrodė trumpesni, kai Žemė artėjo prie Jupiterio, nei tada, kai ji tolsta. Iš to jis padarė išvadą, kad šviesa sklinda baigtiniu greičiu ir manoma, kad Žemės orbitos skersmenį kirsti prireiks maždaug 22 minučių.
Garso ir garso perdavimo interpretavimas ir supratimas padeda mokiniams rasti savo gyvenimo kelią, juos atrasti ir suprasti. Pagrindinis pamokos akcentas – kad vaikai atpažintų savo eksperimentus, kurie skamba ir kietoje terpėje bei vandenyje. Tai indėlis į kompetencijos lūkesčius „Mokiniai planuoja ir atlieka eksperimentus bei vertina rezultatus“. Šių mokslo eksperimentų planavimas, vykdymas ir vertinimas taip pat skatina studentų „kritinį-konstruktyvų požiūrį į mokslą ir technologijas“.
Mokymosi priemonė parenkama taip, kad vaikai tyrinėtų ir tyrinėtų savo gyvenimo pasaulio sritis. Apskritai klasėje vyrauja pasitikėjimo atmosfera. Vaikai paprastai demonstruoja draugiškumą ir supratimą vieni su kitais ir yra įpratę padėti vieni kitiems sunkiais atvejais. Tačiau pastebima nemaža dalis berniukų. Klasės bendruomenė gyvuoja tik nuo antrųjų mokslo metų. Dėl judėjimo šiais mokslo metais berniukas atėjo į klasę. Daugiau nei pusė klasės vaikų yra kilę iš migrantų ir auga kita gimtąja kalba, o kalbos reikalavimai skiriasi.
Profesorius Albertas Einsteinas 11-oje Josiah Willardo Gibbso paskaitoje Carnegie technologijos institute 1934 m. gruodžio 28 d., kur jis paaiškina savo teoriją, kad materija ir energija yra tas pats dalykas įvairiomis formomis. Kreditas: AP nuotr
Christianas Huygensas panaudojo šį įvertinimą ir sujungė jį su Žemės orbitos skersmeniu, kad gautų 220 000 km/s. Isaacas Newtonas taip pat kalbėjo apie Roemerio skaičiavimus savo pagrindiniame darbe „Optika 1706“. Pataisydamas atstumą tarp Žemės ir Saulės, jis apskaičiavo, kad šviesai nukeliauti nuo vienos iki kitos prireiks septynių ar aštuonių minučių. Abiem atvejais buvo palyginti nedidelė klaida.
Dauguma vaikų gyvena Vokietijoje nuo pat gimimo ir lanko vokišką darželį. Kalbant, kartais kyla sunkumų ieškant žodžių, gramatikos ir sintaksės. Našumo lygis yra palyginti nevienodas. Yra ir stipresnių, ir silpnesnių vaikų. Darbo padėtis ir darbo tempas atitinka nevienalytį produktyvumo lygį. Trys vaikai įgyja specialųjį išsilavinimą kaip bendrojo ugdymo dalį. Finansavimo prioritetai yra „mokymo“ srityje. Jūsų veiklos lygis labai skiriasi.
Visi trys juda link skirtingų tikslų. Naujasis mokymosi turinys iš esmės yra atviras ir atviras. Dauguma vaikų klasėje mokosi dėmesingai ir su malonumu. Apskritai vaikai yra geri motyvatoriai. Vaikai jau svarstė oro temą įvairių oro sąlygų kontekste. Tai reiškia, kad jie jau žinojo apie garso sklidimą perkūnijose ir apie ryšį tarp žaibo ir girdėjimo griaustinio. Šios pamokų serijos pradžioje turėjote kitokią ankstesnę patirtį ir skirtingas žinias apie garso temą ir sampratą. Kai kurie vaikai buvo susipažinę su tokiais terminais kaip garso barjeras, aidas, garsas, garsas.
Vėlesni prancūzų fizikų Hippolyte'o Fizeau (1819-1896) ir Léon Foucault (1819-1868) matavimai patikslino šiuos skaičius, todėl jų vertė siekė 315 000 km/s. O XIX amžiaus antroje pusėje mokslininkai suprato ryšį tarp šviesos ir elektromagnetizmo.
Tai fizikai pasiekė matuodami elektromagnetinius ir elektrostatinius krūvius. Tada jie nustatė, kad skaitinė vertė buvo labai artima šviesos greičiui (matuota Fizeau). Remdamasis savo darbu, kuris parodė, kad elektromagnetinės bangos sklinda tuščioje erdvėje, vokiečių fizikas Wilhelmas Eduardas Weberis pasiūlė, kad šviesa yra elektromagnetinė banga.
Tačiau garso pasivaikščiojimų metu ir kaip garso galvosūkio dalis jie sugebėjo tiksliai nustatyti daugybę kasdienių garsų. Jie turėjo daug idėjų, kaip sukuriamas garsas. Tai buvo daugiau pirmame plane. Objektų apimtis buvo atpažinta tik eksperimentų metu. Tuo pačiu vaikai sužinojo, kad objektai „vibruoja“. Kitame poskyryje vaikai atpažino, kad oras toliau skamba ir taip pasiekia ausį. Kai kurie vaikai patys sukūrė tokius terminus kaip „garso banga“ ir „garso slėgis“.
Kitas didelis lūžis įvyko XX amžiaus pradžioje. Savo darbe „Apie judančių kūnų elektrodinamiką“ Albertas Einšteinas teigia, kad šviesos greitis vakuume, matuojamas pastovaus greičio stebėtojo, yra vienodas visose inercinėse atskaitos sistemose ir nepriklauso nuo judesio. šaltinio ar stebėtojo.
Grupiniai eksperimentai vaikams jau žinomi iš oro ir slėgio eksperimentų pamokų serijoje „Orai“ ir nuo eksperimentų iki jų pačių balso serijoje „Mokyti vaikus mokytis“. Esate susipažinęs su darbu grupėje ir su partneriu. Tyrėjų taisyklės buvo kuriamos nuosekliai kaip pamokų serijos dalis ir buvo parengtos kartu su vaikais. Kartais jiems vis tiek reikia priminti apie savo įsipareigojimą, konkrečiai „pirmiausia atspėk, tada pabandyk“. Mūsų pačių eksperimentų kūrimas iki šiol buvo labai sudėtingas.
Tačiau tai buvo dar didesnė vaikų problema, kurią lėmė tik bendras vystymasis ir materialūs impulsai. Dokumentavimas bendradarbiaujančioje mokymosi knygelėje vaikams yra naujiena ir kartais jiems sunku aptarti, ką jie nori rašyti ir kas rašo.
Lazerio spindulys, šviečiantis per stiklinę vandens, parodo, kiek pokyčių jis patiria, kai jis keliauja iš oro į stiklą į vandenį ir atgal į orą. Kreditas: Bobas Kingas
Remdamasis šiuo teiginiu ir Galilėjaus reliatyvumo principu, Einšteinas išvedė specialiąją reliatyvumo teoriją, kurioje šviesos greitis vakuume (c) yra pagrindinė konstanta. Prieš tai tarp mokslininkų buvo įprasta, kad kosmosas buvo užpildytas „šviesą turinčiu eteriu“, kuris yra atsakingas už jo pasiskirstymą – t.y. šviesa, judanti per judančią terpę, seks prie terpės uodegos.
Temos reikšmė vaikams
Pastabos atskiriems studentams. Kasdieninėje vaikų aplinkoje, ypač miesto gyvenamuosiuose rajonuose, „garso pilna“. Vaikai didžiąja dalimi kuria savo pasaulį klausydamiesi, apdorodami, reaguodami į tai, ką išgirdo, perteikdami tai, kurdami garsus, garsus ir garsus.
Šviesos greitis įvairiose aplinkose skiriasi
Daugelis žmonių nežino, kaip šie garsai, garsai, garsai ir triukšmas sklinda ir pasiekia ausis. Garso perdavimo tyrimas padeda jiems išmokti garso reiškinių dėsnius bandant, tyrinėjant ir eksperimentuojant. Taigi jie gali suprasti ir paaiškinti garso reiškinius aplinkoje ir savo garso konstrukcijas. Netvarkingos vaikų žinios apie garsą gali būti struktūrizuotos. Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas – garso tyrimas taip pat prisideda prie sveikatos ugdymo, nes vaikai gali suvokti šį reiškinį, suprasti triukšmo poveikį ir būtinybę apsaugoti nuo triukšmo.
Tai savo ruožtu reiškia, kad išmatuotas šviesos greitis būtų paprasta jos greičio per terpę ir tos terpės greičio suma. Tačiau Einšteino teorija fiksuoto eterio sąvoką padarė nenaudinga ir pakeitė erdvės ir laiko idėją.
Tai (teorija) ne tik išplėtė idėją, kad šviesos greitis yra vienodas visuose inerciniuose rėmuose, bet ir pasiūlė, kad dideli pokyčiai įvyksta, kai daiktai artėja prie šviesos greičio. Tai apima judančio kūno erdvės ir laiko rėmą, kuris, atrodo, sulėtėja, ir judėjimo kryptį, kai matuojama stebėtojo požiūriu (t. y. reliatyvistinė laiko išsiplėtimas, kai laikas lėtėja, kai artėja prie šviesos greičio). .
Vaikai taip pat yra jautrūs sąmoningiau kovoti su garso reiškiniu. Gamtinis ugdymas ugdo vaikų mąstymą ir savarankiškumą. Galima sužadinti vaikų susidomėjimą ir motyvaciją spręsti mokslinius reiškinius. Be to, šioje srityje galima išvengti merginų trūkumo.
Šviesos greičio pastovumo poveikio paaiškinimas?
Vaikai mokosi gamtos mokslų ir technologijų, projektas, 28 psl. Vaikai mokosi gamtos mokslų ir technologijų, projektas, 34 psl. Garsas yra labai įdomus reiškinys, nes kažkaip jį galima vertinti kaip žmogaus reakciją į fizinį oro aktyvumą, niekas neskamba, kol kas nors išgirs, bet judėjimas ore vyksta bangos pavidalu.
Jo stebėjimai taip pat atitinka Maksvelo elektros ir magnetizmo lygtis su mechanikos dėsniais, supaprastina matematinius skaičiavimus nuo nesusijusių kitų mokslininkų argumentų ir atitinka tiesioginį šviesos greičio stebėjimą.
Visi žino, kad galima įkišti ranką į tvenkinį, pajudinti į priekį ir atgal, ir bangos pasklis vandens paviršiuje. Esame žemutinėje atmosferos dalyje ir keliame bangas mus supančiame ore, o kai garso bangas pasiekiame klausytojo ausį, o slėgio padidėjimas ir sumažėjimas sukelia ausies būgnelio vibraciją ir klausytojas turi tokią psichologinę reakciją: „Aš girdžiu garsą“. Garsas yra kažkas, kas juda oru, kai jame susiduria molekulės ir mes pastebime šį slėgį.
Todėl kai ką nors kalbame ar vibruojame, tai, ką jis daro, iš tikrųjų keičia oro tankį ir periodiškai jį keičia. Tų oro dalelių, kurios juda, tankis periodiškai svyruoja. Vienintelė vieta, kur negalėjome turėti garso bangų, yra tikroje tuštumoje, kur nėra dalelės, galinčios nešti šias bangas. Didžiausia tuštuma, kurią galime įsivaizduoti: erdvė.
Kuo panaši materija ir energija?
XX amžiaus antroje pusėje vis tikslesni matavimai naudojant lazerinių interferometrų ir rezonansinių ertmių metodą dar labiau patikslino šviesos greičio įverčius. Iki 1972 m. JAV nacionalinio standartų biuro komanda Boulderyje, Kolorado valstijoje, naudojo lazerinę interferometriją, kad pasiektų šiuo metu priimtą 299 792 458 m/s vertę.
Vaidmuo šiuolaikinėje astrofizikoje:
Einšteino teorija, kad šviesos greitis vakuume nepriklauso nuo šaltinio judėjimo ir stebėtojo inercinės atskaitos sistemos, nuo to laiko buvo nuosekliai patvirtinta daugeliu eksperimentų. Ji taip pat nustato viršutinę greičio, kuriuo visos bemasės dalelės ir bangos (įskaitant šviesą) gali judėti vakuume, ribą.
Vienas iš to pasekmių yra tai, kad kosmologijos dabar laiko erdvę ir laiką kaip vieną struktūrą, žinomą kaip erdvėlaikis, kurioje šviesos greitis gali būti naudojamas abiejų (t. y. šviesmečių, šviesos minučių ir šviesos sekundžių) reikšmei nustatyti. Šviesos greičio matavimas taip pat gali tapti svarbiu veiksniu, lemiančiu visatos plėtimosi pagreitį.
1920-ųjų pradžioje, Lemaitre'o ir Hablo stebėjimais, mokslininkai ir astronomai suprato, kad visata plečiasi nuo savo pradžios taško. Hablas taip pat pastebėjo, kad kuo toliau galaktika, tuo greičiau ji juda. Tai, kas dabar vadinama Hablo konstanta, yra greitis, kuriuo visata plečiasi, lygus 68 km/s per megaparseką.
Kaip greitai visata plečiasi?
Šis reiškinys, pateiktas kaip teorija, reiškia, kad kai kurios galaktikos iš tikrųjų gali judėti greičiau nei šviesos greitis, o tai gali apriboti tai, ką stebime savo visatoje. Iš esmės galaktikos, judančios greičiau nei šviesos greitis, peržengtų „kosmologinių įvykių horizontą“, kur jos mums nebematomos.
Be to, praėjusio amžiaus dešimtajame dešimtmetyje tolimų galaktikų raudonojo poslinkio matavimai parodė, kad per pastaruosius kelis milijardus metų Visatos plėtimasis spartėjo. Tai atvedė į „tamsiosios energijos“ teoriją, kai nematoma jėga skatina pačios erdvės plėtimąsi, o ne per ją judančius objektus (neribojant šviesos greičio ar nepažeidžiant reliatyvumo).
Kartu su specialiuoju ir bendruoju reliatyvumo teorija, šiuolaikinė šviesos greičio vakuume reikšmė susiformavo iš kosmologijos, kvantinės mechanikos ir Standartinio dalelių fizikos modelio. Jis išlieka pastovus, kai kalbama apie viršutinę ribą, iki kurios gali judėti bemasės dalelės, ir išlieka nepasiekiamas barjeras dalelėms, turinčioms masę.
Galbūt kada nors rasime būdą, kaip viršyti šviesos greitį. Nors neturime jokių praktinių idėjų, kaip tai galėtų nutikti, atrodo, kad išmanieji pinigai technologijoms leis mums apeiti erdvėlaikio dėsnius, sukuriant deformacinius burbulus (dar žinomas kaip Alcubierre'o deformacijos pavara) arba tuneliu per jį (dar žinomas kaip). kirmgraužos).
Kas yra kirmgraužos?
Iki to laiko mes tiesiog turėsime pasitenkinti visata, kurią matome, ir toliau tyrinėti tą dalį, kurią galima pasiekti įprastais metodais.
Straipsnio, kurį perskaitėte, pavadinimas "Koks yra šviesos greitis?".
Lūžio rodiklis medžiagos – reikšmė, lygi šviesos (elektromagnetinių bangų) fazių greičių vakuume ir tam tikroje terpėje santykiui. Jie taip pat kalba apie bet kokių kitų bangų, pavyzdžiui, garso bangų, lūžio rodiklį.
Pagrindiniai optikos dėsniai.
Dar prieš nustatant šviesos prigimtį, buvo žinomi šie pagrindiniai optikos dėsniai: tiesinio šviesos sklidimo optiškai vienalytėje terpėje dėsnis; šviesos pluoštų nepriklausomybės dėsnis (galioja tik tiesinėje optikoje); šviesos atspindžio dėsnis; šviesos lūžio dėsnis.
Tiesinio šviesos sklidimo dėsnis:Šviesa sklinda tiesia linija optiškai vienalytėje terpėje.
Šio dėsnio įrodymas yra šešėlio su aštriomis ribomis buvimas nuo nepermatomų objektų, kai juos apšviečia taškiniai šviesos šaltiniai (šaltiniai, kurių matmenys yra daug mažesni nei apšviestas objektas ir atstumas iki jo). Tačiau kruopštūs eksperimentai parodė, kad šis dėsnis pažeidžiamas, jei šviesa praeina per labai mažas skylutes, o nuokrypis nuo sklidimo tiesumo tuo didesnis, kuo skylės mažesnės.
Šviesos pluoštų nepriklausomybės dėsnis: vieno pluošto sukuriamas poveikis nepriklauso nuo to, ar kiti spinduliai veikia vienu metu, ar yra pašalinami. Šviesos srautą skaidant į atskirus šviesos pluoštus (pavyzdžiui, naudojant diafragmas), galima parodyti, kad pasirinktų šviesos pluoštų veikimas yra nepriklausomas.
Jei šviesa patenka į sąsają tarp dviejų terpių (dviejų skaidrių medžiagų), tada krintantis spindulys yra padalintas į du - atsispindi II ir lūžo III, kurių kryptis duoda atspindžio ir lūžio dėsniai.
Atspindžio dėsnis: atspindėtas spindulys yra toje pačioje plokštumoje kaip krintantis spindulys ir statmenas, nubrėžtas į sąsają tarp dviejų terpių kritimo taške; kampas i„1 atspindys yra lygus kampui i 1 kritimas:
Lūžio dėsnis: krintantis pluoštas, lūžęs pluoštas ir statmuo, nubrėžtas į sąsają kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje; kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis yra pastovi šių terpių reikšmė:
kur n 21 -santykinis lūžio rodiklis antrąją aplinką, palyginti su pirmąja. Indeksai kampų žymėjime i 1 , i" 1 , i 2 nurodykite, kurioje terpėje (pirmoje ar antroje) eina spindulys.
Santykinis dviejų terpių lūžio rodiklis yra lygus jų absoliučių lūžio rodiklių santykiui:
Absoliutus lūžio rodiklis aplinka vadinama kiekiu n, lygus greičio santykiui c elektromagnetines bangas vakuume iki jų fazinio greičio v aplinkoje:
Šviesos dispersija(šviesos skilimas) yra reiškinys, atsirandantis dėl medžiagos absoliutaus lūžio rodiklio priklausomybės nuo šviesos dažnio (arba bangos ilgio) (dažnio dispersija) arba dėl to paties šviesos fazinio greičio priklausomybės medžiagoje. ant bangos ilgio (arba dažnio).
Erdvinė dispersija – tai terpės dielektrinės konstantos priklausomybė nuo bangos vektoriaus. Ši priklausomybė sukelia daugybę reiškinių, vadinamų erdvinės poliarizacijos efektais.
Vienas iliustratyviausių dispersijos pavyzdžių yra baltos šviesos skilimas, kai ji praeina per prizmę (Newtono eksperimentas). Dispersijos reiškinio esmė yra skirtingo bangos ilgio šviesos spindulių sklidimo greičių skirtumas skaidrioje medžiagoje - optinėje terpėje (tuo tarpu vakuume šviesos greitis visada yra vienodas, nepriklausomai nuo bangos ilgio, taigi ir spalvos). . Paprastai kuo didesnis šviesos bangos dažnis, tuo didesnis jai skirtos terpės lūžio rodiklis ir mažesnis bangos greitis terpėje:
Raudonos šviesos sklidimo greitis terpėje yra didžiausias, o lūžio laipsnis yra minimalus,
Violetinė šviesa turi mažiausią sklidimo greitį terpėje ir didžiausią lūžio laipsnį.
Bangų difrakcija- reiškinys, pasireiškiantis kaip nukrypimas nuo geometrinės optikos dėsnių bangoms sklindant. Tai universalus bangų reiškinys, kuriam būdingi tie patys dėsniai stebint skirtingo pobūdžio bangų laukus.
Difrakcija yra neatsiejamai susijusi su trukdžių reiškiniu. Bangų trukdžiai- abipusis dviejų ar daugiau šviesos bangų gaunamos amplitudės padidėjimas arba sumažėjimas, kai jos yra viena ant kitos. Be to, pats difrakcijos reiškinys dažnai interpretuojamas kaip erdvėje ribotų bangų interferencijos atvejis (antrinių bangų interferencija). Bendra visų difrakcijos efektų savybė yra jo pasireiškimo laipsnio priklausomybė nuo bangos ilgio λ ir bangos fronto pločio d arba nepermatomo ekrano jo sklidimo kelyje arba nehomogeniškumo bangos struktūroje. pati banguoja.
Bangų poliarizacija- būdingas skersinėms bangoms, apibūdinantis svyruojančio dydžio vektoriaus elgesį plokštumoje, statmenoje bangos sklidimo krypčiai.
AT išilginis Bangoje poliarizacija negali atsirasti, nes tokio tipo bangų virpesių kryptis visada sutampa su sklidimo kryptimi.
Skersinei bangai būdingos dvi kryptys: bangos vektorius ir amplitudės vektorius, visada statmenai bangos vektoriui. Bangos vektorius rodo bangos sklidimo kryptį, o poliarizacijos vektorius – elektrinio lauko stiprumo vektorių. Taigi trimatėje erdvėje yra dar vienas laisvės laipsnis – sukimasis aplink bangos vektorių.
Veidrodžiai.
Paprasčiausias optinis įrenginys, galintis sukurti objekto vaizdą, yra plokščias veidrodis. Plokščiojo veidrodžio suteikiamą objekto vaizdą formuoja nuo veidrodžio paviršiaus atsispindintys spinduliai. Šis vaizdas yra įsivaizduojamas, nes susidaro susikirtus ne patiems atspindėtiems spinduliams, o jų tęsiniams „veidrodyje“.
sferinis veidrodis vadinamas veidrodžiu atspindinčiu paviršiumi, turinčiu sferinio segmento formą. Vadinamas rutulio, iš kurio atkarpa atkarpa, centras optinis veidrodžio centras. Sferinio segmento viršūnė vadinama stulpas. Tiesi linija, einanti per veidrodžio optinį centrą ir polių, vadinama pagrindinė optinė ašis sferinis veidrodis. Pagrindinę optinę ašį nuo visų kitų tiesių, einančių per optinį centrą, skiria tik tai, kad ji yra veidrodžio simetrijos ašis.
Sferiniai veidrodžiai yra įgaubtas ir išgaubtas. Jei spindulių spindulys, lygiagretus pagrindinei optinei ašiai, krinta ant įgaubto sferinio veidrodžio, tada po atspindžio nuo veidrodžio spinduliai susikirs taške, vadinamame Pagrindinis tikslas F veidrodžiai.
Objektyvas- optiškai skaidrios vienalytės medžiagos dalis, apribota dviem poliruotais laužiančiais sūkių paviršiais, pavyzdžiui, sferiniais arba plokščiais ir sferiniais. (Ir ne tik, lęšiai naudojami ir mikrobangų technologijoje, o ten jie dažniausiai susideda iš nepermatomų dielektrikų arba metalinių plokščių rinkinio).