Mākslinieciski attēlots kosmosa kuģis, kas veic lēcienu "gaismas ātrumā". Pateicība: NASA/Glenn pētniecības centrs.
Kopš seniem laikiem filozofi un zinātnieki ir centušies izprast gaismu. Papildus mēģinājumiem noteikt tā pamatīpašības (t.i., no kā tas sastāv - daļiņas vai viļņa utt.), Viņi arī centās veikt galīgus mērījumus, cik ātri tas pārvietojas. Kopš 17. gadsimta beigām zinātnieki ir darījuši tieši to un arvien precīzāk.
Kā būtu, ja jūs atkal izvairītos no kucēniem, aizdomām, bet nevajadzētu no jums atkāpties? Sliktas ziņas: jūs nevarat izvairīties no skaņas. Pat Useins Bolts, ātrākais cilvēks pasaulē, ir tikai 12,4 metri sekundē. Bet kas ir vēl viens nepatīkams meteorisms, smarža? Uz šo jautājumu ir nedaudz grūtāk atbildēt, jo atšķirībā no skaņas un gaismas, kas viļņveidīgi iziet cauri viļņiem, smarža ne tikai šķērso gaisu, bet tajā pašā laikā ir atbildīga par tās dabu. Tas nozīmē, ka gaisu veido pašas smaržas sastāvdaļas.
Starp citu, vēdera uzpūšanos var salīdzināt ar sniegpārslām: katra garša ir unikāla. Smaržu veido cilvēka uzturs, zarnu baktērijas un gaiss, ko viņi norij. Tomēr vidējais mazulis ir krāsains gāzu buķete, un tas parasti sastāv no 95 procentiem slāpekļa, 21 procentiem ūdeņraža, deviņiem procentiem oglekļa dioksīda, septiņiem procentiem metāna, trīs procentiem skābekļa, un tikai pēdējais procents satur smakas sastāvdaļas.
To darot, viņi ieguva labāku izpratni par gaismas mehāniku un tās svarīgo lomu fizikā, astronomijā un kosmoloģijā. Vienkārši sakot, gaisma pārvietojas ar neticamu ātrumu, un tas ir visātrāk kustīgais objekts Visumā. Tā ātrums ir nemainīga un nepārvarama barjera, un to izmanto kā attāluma mērauklu. Bet cik ātri viņš pārvietojas?
Ātrums, kas norāda, cik ātri izplatās slikta smaka, ir balstīts uz vairākiem faktoriem. Ja ir zināma kažokādu molekulu gāzes temperatūra, spiediens un kinētiskā enerģija, kinētiskās gāzes teorija aprēķina gāzes molekulas vidējo ātrumu no nabām. Fartā esošā Skatola smirdošā smaka, kas skaidrojama arī ar raksturīgo fekāliju smaku, pēc šī aprēķina izplatās ar ātrumu 243 m sekundē.
Tas ir arī izplatīšanās ātrums, kas ir ātrāks, nekā jebkurš cilvēks spēj skriet. Par laimi, gāzes molekulas nav vienas un tās palēnina un izkliedē apkārtējais gaiss. Tā kā turpmākās gāzes tiek pastāvīgi apvienotas ar citām gaisa molekulām, tās izplatās diezgan difūzi mākoņa veidā, un ātrums palēninās. Kur tad aromātu mākonis virzās, galvenokārt nosaka vēja virziens.
Gaismas ātrums (s):
Gaisma pārvietojas ar nemainīgu ātrumu 1 079 252 848,8 km/h (1,07 miljardi). Iegūtais ātrums ir 299 792 458 m/s. Noliksim visu savās vietās. Ja jūs varētu pārvietoties ar gaismas ātrumu, jūs varētu apbraukt apkārt pasaulei apmēram septiņarpus reizes sekundē. Tikmēr cilvēkam, kas lido ar vidējo ātrumu 800 km/h, būtu nepieciešamas vairāk nekā 50 stundas, lai apbrauktu planētu.
Kvantu fizikas pretruna veselajam saprātam
Tātad, ja jūs pietiekami ātri virzāties vējā, pastāv iespēja, ka izvairīsities no nepatīkamās smakas. Vienība: pastaiga - zināšanas par skaņām vidē. Vienība: Skaņas ģenerēšana - Skaņas noteikšanas un radīšanas vienība: Gaisa modulis Skaņas pārraide: Skaņas pārraide cietā un šķidrā vidē. Mērvienība: skaņas izplatīšanās - skaņas izplatīšanās eksperimenti.
Psihomotors: "Skaņu paklājs" - Relaksācijas vingrinājumi mūzikai, Klusums. Māksla: gleznošana ar mūziku, skaņām un trokšņiem, trokšņu kartes zīmēšana. Skaņa attiecas uz vides mehāniskām vibrācijām un viļņiem, jo īpaši cilvēka dzirdes frekvenču diapazonā. Vibrāciju skaitu sekundē sauc par toņa frekvenci, un tas ir skaņas augstuma mērs. Frekvences mērvienība ir Hz. jo augstāks tonis, jo biežāk tas vibrē, jo augstāka tā frekvence. Skaņas skaļums ir atkarīgs no vibrāciju amplitūdas: jo lielāka amplitūda, jo skaļāka skaņa.
Ilustrācija, kas parāda gaismas attālumu starp Zemi un Sauli. Kredīts: LucasVB/Public Domain.
Apsveriet to no astronomiskā viedokļa, vidējais attālums no līdz 384 398,25 km. Tāpēc gaisma šo attālumu veic apmēram sekundē. Tikmēr vidējais nobraukums ir 149 597 886 km, kas nozīmē, ka gaismai ir nepieciešamas tikai aptuveni 8 minūtes, lai veiktu šo braucienu.
Skaļums tiek mērīts dB. Dažādas skaņas formas var atšķirt no skaņas, skaņas un trokšņa. Skaņa simetriski izplatās visos virzienos homogēnā skaņu vadošā vidē skaņas laukā no skaņas avota. Dažādu datu nesēju saskarnēs mainās skaņas viļņa īpašības. B. ir gandrīz pilnībā atspoguļots. Skaņas izplatīšanās iespējama tikai materiālos nesējos. Tas notiek bez masas pārneses, bet ar mehānisku lielumu, piemēram, impulsa un enerģijas, pārnesi. Skaņa izplatās gāzveida un šķidrā vidē tikai garenvirziena skaņas viļņu veidā, cietā vidē arī šķērsvirziena skaņas viļņos.
Tāpēc nav brīnums, kāpēc astronomisko attālumu noteikšanai izmanto gaismas ātrumu. Kad mēs sakām, ka tāda zvaigzne atrodas 4,25 gaismas gadu attālumā, mēs domājam, ka, lai tur nokļūtu, būtu nepieciešami aptuveni 4 gadi un 3 mēneši, braucot ar nemainīgu ātrumu 1,07 miljardi km/h. Bet kā mēs nonācām pie šīs ļoti specifiskās gaismas ātruma vērtības?
Loma mūsdienu astrofizikā
Atkarībā no daļiņu atrašanās vietas un saķeres skaņas izplatīšanās ātrums un intensitāte gāzveida, šķidrā un cietā vidē atšķiras. Vienkāršoti mēs varam teikt: "Jo spēcīgāka ir saķere starp daļiņām, jo ātrāk skaņa izplatās." Skaņas pārraide dažādos medijos.
Savienojumu veic saķeres spēki. Kad skaņas avots vibrē, tas rada gaisa kondensāciju un atšķaidījumus apkārtējā gaisā, kas izplatās visos virzienos. Daļiņas tikai pēc nākamās sekundes iekrīt nākamajā daļiņā.
Studiju vēsture:
Līdz 17. gadsimtam zinātnieki bija pārliecināti, ka gaisma pārvietojas ar ierobežotu ātrumu jeb acumirklī. No seno grieķu laikiem līdz viduslaiku islāma teologiem un mūsdienu zinātniekiem ir notikušas debates. Bet līdz parādījās dāņu astronoma Oles Rēmera (1644-1710) darbs, kurā tika veikti pirmie kvantitatīvie mērījumi.
Saite uz vadlīnijām un mācību programmu
Zīmējums šajā lasīšanas piemērā nav iekļauts. Tēma "skaņas pārraide cietā un šķidrā vidē" mācību programmā ir jāpiešķir jomai "Daba un dzīve" un jākoncentrējas uz "Gaiss". Skaņas pārraides izpēte stimulē "satikšanos ar dzīvu un nedzīvu dabu, ar fiziskām parādībām, kā arī ar savas sensorās pieredzes novērošanu". Šķidru un cietu vidēju skaņas eksperimentu izlase mudina bērnus "analizēt, kārtot un salīdzināt un palīdzēt viņiem izskaidrot kārtības jēdzienus un zinātniski pamatotus modeļus un modeļus".
1676. gadā Rēmers novēroja, ka Jupitera visdziļākā pavadoņa Io periodi šķita īsāki, kad Zeme tuvojās Jupiteram, nekā tad, kad tā atkāpās. No tā viņš secināja, ka gaisma pārvietojas ar ierobežotu ātrumu un tiek lēsts, ka Zemes orbītas diametra šķērsošanai nepieciešamas aptuveni 22 minūtes.
Skaņas un skaņas pārraides interpretācija un izpratne palīdz skolēniem atrast ceļu savā dzīvē, atklāt un izprast to. Nodarbības galvenā uzmanība tiek pievērsta tam, lai bērni atpazītu savus eksperimentus, kas skan arī cietā vidē un ūdenī. Tas ir ieguldījums kompetences gaidās "Skolēni plāno un veic eksperimentus un novērtē rezultātus." Šo zinātnisko eksperimentu plānošana, izpilde un novērtēšana arī veicina studentu "kritiski konstruktīvu attieksmi pret zinātni un tehnoloģijām".
Mācību ierīce ir izvēlēta tā, lai bērni izpētītu un izpētītu savas dzīves pasaules jomas. Kopumā klasē valda uzticības pilna atmosfēra. Bērni parasti ir draudzīgi un saprotoši viens pret otru un ir pieraduši palīdzēt viens otram ar grūtībām. Tomēr ievērojama daļa zēnu ir manāma. Klases kopiena pastāv tikai kopš otrā mācību gada. Kustības dēļ puika šajā mācību gadā ieradās uz stundu. Vairāk nekā pusei bērnu klasē ir migrantu izcelsme un viņi aug citā dzimtajā valodā ar dažādām valodas prasībām.
Profesors Alberts Einšteins Džosija Vilarda Gibsa 11. lekcijā Kārnegi Tehnoloģiju institūtā 1934. gada 28. decembrī, kur viņš skaidro savu teoriju, ka matērija un enerģija ir viena un tā pati lieta dažādās formās. Kredīts: AP foto
Kristians Huigenss izmantoja šo aprēķinu un apvienoja to ar Zemes orbītas diametra aplēsi, lai iegūtu aplēsi 220 000 km/s. Īzaks Ņūtons arī runāja par Rēmera aprēķiniem savā pamatdarbā Optika 1706. gadā. Labojot attālumu starp Zemi un Sauli, viņš aprēķināja, ka gaismai vajadzētu septiņas vai astoņas minūtes, lai tā pārvietotos no vienas vietas uz otru. Abos gadījumos bija salīdzinoši neliela kļūda.
Lielākā daļa bērnu dzīvo Vācijā no dzimšanas brīža un apmeklē vācu bērnudārzu. Runājot, dažreiz ir grūtības atrast vārdus, gramatiku un sintaksi. Veiktspējas līmenis ir salīdzinoši neviendabīgs. Ir gan stiprāki, gan vājāki bērni. Darba pozīcija un darba temps atbilst neviendabīgam produktivitātes līmenim. Trīs bērni iegūst speciālo izglītību vispārējās izglītības ietvaros. Finansējuma prioritātes ir "apmācības" jomā. Jūsu veiktspējas līmenis ir ļoti atšķirīgs.
Visi trīs virzās uz dažādiem mērķiem. Jaunais mācību saturs būtībā ir atvērts un atvērts. Lielākā daļa bērnu klasē mācās uzmanīgi un ar prieku. Kopumā bērni ir labi motivētāji. Gaisa tēmu bērni jau aplūkojuši vairāku laikapstākļu kontekstā. Tas nozīmē, ka viņi jau zināja par skaņas izplatīšanos pērkona negaisos un par zibens saistību ar pērkona dzirdi. Šīs apmācības sērijas sākumā jums bija atšķirīga iepriekšējā pieredze un dažādas zināšanas par skaņas tēmu un koncepciju. Daži bērni bija pazīstami ar tādiem terminiem kā skaņas barjera, atbalss, skaņa, skaņa.
Vēlāki franču fiziķu Hipolita Fizo (1819-1896) un Leona Fuko (1819-1868) mērījumi precizēja šos skaitļus, kā rezultātā tika iegūta vērtība 315 000 km/s. Un līdz 19. gadsimta otrajai pusei zinātnieki apzinājās saikni starp gaismu un elektromagnētismu.
To fiziķi panākuši, mērot elektromagnētiskos un elektrostatiskos lādiņus. Pēc tam viņi atklāja, ka skaitliskā vērtība bija ļoti tuva gaismas ātrumam (kā mēra Fizeau). Pamatojoties uz viņa paša darbu, kas parādīja, ka elektromagnētiskie viļņi izplatās tukšā telpā, vācu fiziķis Vilhelms Eduards Vēbers ierosināja, ka gaisma ir elektromagnētiskais vilnis.
Tomēr audio pastaigās un skaņu mīklas ietvaros viņi varēja precīzi noteikt daudzas ikdienas skaņas. Viņiem bija daudz ideju par to, kā tiek radīta skaņa. Tā vairāk bija priekšplāna darbība. Objektu apjoms tika atpazīts tikai eksperimentu laikā. Tajā pašā laikā bērni uzzināja, ka objekti "vibrē". Citā apakšnodaļā bērni atpazina, ka gaiss turpina skanēt un tādējādi sasniedz ausi. Daži bērni paši šajā kontekstā ir izstrādājuši tādus terminus kā "skaņas vilnis" un "skaņas spiediens".
Nākamais lielais izrāviens notika 20. gadsimta sākumā. Savā rakstā "Par kustīgu ķermeņu elektrodinamiku" Alberts Einšteins norāda, ka gaismas ātrums vakuumā, ko mēra novērotājs ar nemainīgu ātrumu, ir vienāds visos inerciālās atskaites kadros un nav atkarīgs no kustības. avota vai novērotāja.
Grupu eksperimenti bērniem jau ir pazīstami no gaisa un spiediena eksperimentiem laikapstākļu stundu ciklā un no eksperimentiem līdz viņu balsij sērijā Mācīt bērniem mācīties. Jūs pārzināt darbu grupā un ar partneri. Pētnieku noteikumi tika izstrādāti secīgi kā daļa no nodarbību sērijas un izstrādāti kopā ar bērniem. Dažreiz viņiem joprojām ir jāatgādina par viņu apņemšanos, konkrēti "vispirms uzmini, tad mēģiniet". Mūsu pašu eksperimentu izstrāde līdz šim ir bijusi ļoti prasīga.
Taču bērniem tā bija vēl lielāka problēma, un to aizsāka tikai kopīga attīstība un materiālie impulsi. Dokumentēšana kopīgu mācību bukletā bērniem ir jaunums, un dažreiz viņiem ir grūti apspriest, ko viņi vēlas rakstīt un kas raksta.
Lāzera stars, kas spīd cauri ūdens glāzei, parāda, cik daudz izmaiņu tas iziet, pārvietojoties no gaisa uz stiklu uz ūdeni un atpakaļ uz gaisu. Kredīts: Bobs Kings
Pamatojoties uz šo apgalvojumu un Galileja relativitātes principu, Einšteins secināja īpašo relativitātes teoriju, kurā gaismas ātrums vakuumā (c) ir fundamentāla konstante. Pirms tam zinātnieku starpā valdīja vienošanās, ka kosmoss ir piepildīts ar "gaismu nesošo ēteri", kas ir atbildīgs par tā izplatību - t.i. gaisma, kas pārvietojas caur kustīgu vidi, sekos līdzekļa astē.
Tēmas nozīme bērniem
Piezīmes atsevišķiem studentiem. Bērnu ikdienas vidē, īpaši pilsētas dzīvojamās telpās, “skaņa ir pilna”. Bērni lielā mērā attīsta savu pasauli, klausoties, apstrādājot, reaģējot uz dzirdēto un paziņojot par to, radot skaņas, skaņas un skaņas.
Gaismas ātrums dažādās vidēs ir atšķirīgs
Daudzi cilvēki nezina, kā šie trokšņi, skaņas, skaņas un troksnis ceļo un sasniedz ausis. Skaņas pārraides izpēte palīdz viņiem apgūt skaņas parādību likumus, mēģinot, pētot un eksperimentējot. Tādējādi viņi var saprast un izskaidrot skaņas parādības vidē un savas skaņas konstrukcijas. Bērnu nesakārtotās zināšanas par skaņu var strukturēt. Visbeidzot, bet ne mazāk svarīgi ir tas, ka skaņas izpēte veicina arī veselības izglītību, jo bērni var apzināties šo parādību, izprotot trokšņa ietekmi un nepieciešamību nodrošināt aizsardzību pret troksni.
Tas savukārt nozīmē, ka izmērītais gaismas ātrums būtu vienkārša tās ātruma caur vidi un šīs vides ātruma summa. Tomēr Einšteina teorija padarīja fiksētā ētera jēdzienu bezjēdzīgu un mainīja telpas un laika ideju.
Tā (teorija) ne tikai virzīja ideju, ka gaismas ātrums ir vienāds visos inerciālajos rāmjos, bet arī ierosināja, ka lielas izmaiņas notiek, kad lietas tuvojas gaismas ātrumam. Tie ietver kustīga ķermeņa telpas-laika rāmi, kas šķietami palēninās, un kustības virzienu, kad mērījums tiek veikts no novērotāja viedokļa (t.i., relativistiskā laika dilatācija, kad laiks palēninās, tuvojoties gaismas ātrumam). .
Bērni ir arī jutīgi pret skaņas fenomenu apzinātāk. Dabaszinātņu izglītība veicina bērnu domāšanu un neatkarību. Bērnos var izraisīt interesi un motivāciju risināt zinātniskas parādības. Turklāt šajā jomā var izvairīties no meiteņu trūkuma.
Gaismas ātruma noturības ietekmes skaidrojums?
Bērni mācās zinātni un tehnoloģijas, projekts, 28.lpp. Bērni mācās zinātni un tehnoloģijas, projekts, 34.lpp. Skaņa ir ļoti interesanta parādība, jo kaut kā to var uzskatīt par cilvēka reakciju uz gaisa fizisko aktivitāti, nekas neskan kamēr kāds to nedzird, bet kustība gaisā ir viļņa formā.
Viņa novērojumi saskan arī ar Maksvela elektrības un magnētisma vienādojumiem ar mehānikas likumiem, vienkāršo matemātiskos aprēķinus no citu zinātnieku nesaistītajiem argumentiem un saskan ar tiešu gaismas ātruma novērošanu.
Ikviens zina, ka jūs varat iebāzt roku dīķī, pārvietot to uz priekšu un atpakaļ, un viļņi izplatīsies pa ūdens virsmu. Mēs atrodamies atmosfēras lejas daļā, un mēs veidojam viļņus gaisā, kas mūs ieskauj, un, veidojot skaņas viļņus, sasniedzam klausītāja ausi, un spiediena palielināšanās un samazināšanās izraisa bungādiņa vibrāciju, un klausītājam ir šī psiholoģiskā reakcija: "Es dzirdu skaņu." Skaņa ir kaut kas, kas pārvietojas pa gaisu, kad molekulas tajā saduras un mēs pamanām šo spiedienu.
Tāpēc, kad mēs kaut ko runājam vai vibrējam, tas, ko viņš dara, faktiski maina gaisa blīvumu un periodiski to maina. Ir periodiskas svārstības to gaisa daļiņu blīvumā, kuras pārvietojas. Vienīgā vieta, kur mums nevarētu būt skaņas viļņi, ir īstajā tukšumā, kur nav nevienas daļiņas, kas varētu nest šos viļņus. Lielākais tukšums, ko varam iedomāties: Kosmoss.
Cik līdzīgas ir matērija un enerģija?
20. gadsimta otrajā pusē arvien precīzāki mērījumi, izmantojot lāzera interferometru un rezonanses dobumu metodi, vēl vairāk precizēja gaismas ātruma aplēses. Līdz 1972. gadam ASV Nacionālā standartu biroja komanda Boulderā, Kolorādo, izmantoja lāzera interferometriju, lai sasniegtu pašlaik pieņemto vērtību 299 792 458 m/s.
Loma mūsdienu astrofizikā:
Einšteina teorija, ka gaismas ātrums vakuumā nav atkarīgs no avota kustības un novērotāja inerciālās atskaites sistēmas, kopš tā laika ir konsekventi apstiprināta daudzos eksperimentos. Tas arī nosaka maksimālo ātrumu, ar kādu visas bezmasas daļiņas un viļņi (ieskaitot gaismu) var pārvietoties vakuumā.
Viens no tā rezultātiem ir tāds, ka kosmoloģijas tagad telpu un laiku uzskata par vienotu struktūru, kas pazīstama kā telpas laiks un kurā gaismas ātrumu var izmantot, lai noteiktu abu nozīmi (t.i., gaismas gadus, gaismas minūtes un gaismas sekundes). Gaismas ātruma mērīšana var kļūt arī par svarīgu faktoru Visuma izplešanās paātrinājuma noteikšanā.
20. gadsimta 20. gadu sākumā ar Lemaitra un Habla novērojumiem zinātnieki un astronomi uzzināja, ka Visums paplašinās no tā sākuma punkta. Habls arī pamanīja, ka jo tālāk atrodas galaktika, jo ātrāk tā pārvietojas. Tas, ko tagad sauc par Habla konstanti, ir ātrums, ar kādu Visums izplešas, tas ir vienāds ar 68 km/s uz megaparseku.
Cik ātri Visums izplešas?
Šī parādība, kas tiek pasniegta kā teorija, nozīmē, ka dažas galaktikas faktiski var pārvietoties ātrāk par gaismas ātrumu, kas var ierobežot to, ko mēs novērojam savā Visumā. Būtībā galaktikas, kas pārvietojas ātrāk par gaismas ātrumu, šķērsotu "kosmoloģisko notikumu horizontu", kur tās mums vairs nav redzamas.
Turklāt līdz deviņdesmitajiem gadiem tālu galaktiku sarkanās nobīdes mērījumi parādīja, ka Visuma izplešanās pēdējo dažu miljardu gadu laikā ir paātrinājusies. Tas noveda pie "tumšās enerģijas" teorijas, kur neredzams spēks virza pašas telpas paplašināšanos, nevis objektus, kas pārvietojas caur to (neierobežojot gaismas ātrumu vai relativitātes principu).
Līdzās speciālajai un vispārējai relativitātei mūsdienu nozīme gaismas ātrumam vakuumā ir veidojusies no kosmoloģijas, kvantu mehānikas un daļiņu fizikas standarta modeļa. Tas paliek nemainīgs, kad runa ir par augšējo robežu, pie kuras var pārvietoties bezmasas daļiņas, un joprojām ir nesasniedzama barjera daļiņām, kurām ir masa.
Varbūt kādreiz mēs atradīsim veidu, kā pārsniegt gaismas ātrumu. Lai gan mums nav praktisku ideju par to, kā tas varētu notikt, šķiet, ka gudra nauda tehnoloģijām ļaus mums apiet telpas laika likumus, veidojot deformācijas burbuļus (pazīstams arī kā Alkubjēra deformācijas piedziņu), vai izmantojot tuneli caur to (aka. tārpu caurumi).
Kas ir tārpu caurumi?
Līdz tam laikam mums vienkārši būs jāapmierina Visums, kā mēs to redzam, un jāturas pie tā daļas izpētes, kuru var sasniegt ar parastajām metodēm.
Izlasītā raksta nosaukums "Kāds ir gaismas ātrums?".
Refrakcijas indekss vielas - vērtība, kas vienāda ar gaismas (elektromagnētisko viļņu) fāzes ātrumu attiecību vakuumā un noteiktā vidē. Viņi runā arī par jebkuru citu viļņu, piemēram, skaņas viļņu, refrakcijas indeksu.
Optikas pamatlikumi.
Jau pirms gaismas būtības noskaidrošanas bija zināmi šādi optikas pamatlikumi: gaismas taisnvirziena izplatīšanās likums optiski viendabīgā vidē; gaismas staru neatkarības likums (spēkā tikai lineārajā optikā); gaismas atstarošanas likums; gaismas laušanas likums.
Gaismas taisnvirziena izplatīšanās likums: Gaisma virzās taisnā līnijā optiski viendabīgā vidē.
Šī likuma pierādījums ir ēnas klātbūtne ar asām robežām no necaurspīdīgiem objektiem, ja tos apgaismo punktveida gaismas avoti (avoti, kuru izmēri ir daudz mazāki par apgaismoto objektu un attālumu līdz tam). Tomēr rūpīgi eksperimenti ir parādījuši, ka šis likums tiek pārkāpts, ja gaisma iziet cauri ļoti maziem caurumiem, un novirze no izplatīšanās taisnuma ir lielāka, jo mazāki ir caurumi.
Gaismas staru neatkarības likums: viena stara radītais efekts nav atkarīgs no tā, vai pārējie stari darbojas vienlaicīgi vai tiek novērsti. Sadalot gaismas plūsmu atsevišķos gaismas staros (piemēram, izmantojot diafragmas), var parādīt, ka izvēlēto gaismas staru darbība ir neatkarīga.
Ja gaisma krīt uz saskarni starp diviem nesējiem (divām caurspīdīgām vielām), tad krītošais stars tiek sadalīts divās daļās - atstarots II un lauzts III, kuru virzienus dod atstarošanas un laušanas likumi.
Atstarošanas likums: atstarotais stars atrodas tajā pašā plaknē ar krītošo staru kūli un perpendikulu, kas novilkts uz saskarni starp abām vidēm krišanas punktā; stūrī i"1 atspulgs ir vienāds ar leņķi i 1 kritiens:
Refrakcijas likums: krītošais stars, lauztais stars un perpendikuls, kas novilkts saskarnei krišanas punktā, atrodas vienā plaknē; krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība šiem medijiem:
kur n 21 -relatīvais refrakcijas indekss otrā vide attiecībā pret pirmo. Indeksi leņķu apzīmējumos i 1 , i" 1 , i 2 norāda, kurā vidē (pirmajā vai otrajā) iet stars.
Divu nesēju relatīvais refrakcijas koeficients ir vienāds ar to absolūto laušanas koeficientu attiecību:
Absolūtais refrakcijas indekss vidi sauc par daudzumu n, vienāds ar ātruma attiecību c elektromagnētiskos viļņus vakuumā līdz to fāzes ātrumam v vidē:
Viegla dispersija(gaismas sadalīšanās) ir parādība, ko izraisa vielas absolūtā laušanas koeficienta atkarība no gaismas frekvences (vai viļņa garuma) (frekvences dispersija) vai, tas pats, gaismas fāzes ātruma atkarība vielā. uz viļņa garuma (vai frekvences).
Telpiskā izkliede ir vides dielektriskās konstantes atkarība no viļņu vektora. Šī atkarība izraisa vairākas parādības, ko sauc par telpiskās polarizācijas efektiem.
Viens no ilustratīvākajiem dispersijas piemēriem ir baltās gaismas sadalīšanās, kad tā iet caur prizmu (Ņūtona eksperiments). Dispersijas fenomena būtība ir gaismas staru ar dažādu viļņu garumu izplatīšanās ātrumu atšķirība caurspīdīgā vielā - optiskā vidē (turpretim vakuumā gaismas ātrums vienmēr ir vienāds, neatkarīgi no viļņa garuma un līdz ar to krāsas) . Parasti, jo lielāka ir gaismas viļņa frekvence, jo lielāks ir tam paredzētās vides refrakcijas indekss un mazāks viļņa ātrums vidē:
Sarkanai gaismai izplatīšanās ātrums vidē ir maksimālais, un refrakcijas pakāpe ir minimāla,
Violetai gaismai ir viszemākais izplatīšanās ātrums vidē un maksimālā refrakcijas pakāpe.
Viļņu difrakcija- parādība, kas izpaužas kā novirze no ģeometriskās optikas likumiem viļņu izplatīšanās laikā. Tā ir universāla viļņu parādība, un to raksturo vieni un tie paši likumi, novērojot dažāda rakstura viļņu laukus.
Difrakcija ir nesaraujami saistīta ar traucējumu fenomenu. Viļņu traucējumi- divu vai vairāku gaismas viļņu iegūtās amplitūdas savstarpēja palielināšanās vai samazināšanās, kad tie ir uzlikti viens otram. Turklāt pati difrakcijas parādība bieži tiek interpretēta kā telpā ierobežotu viļņu iejaukšanās (sekundāro viļņu traucējumi). Visu difrakcijas efektu kopīgā īpašība ir tās izpausmes pakāpes atkarība no attiecības starp viļņa garumu λ un viļņa frontes d platumu vai necaurspīdīgu ekrānu tā izplatīšanās ceļā, vai neviendabīgumu viļņa struktūrā. pats vilnis.
Viļņu polarizācija- raksturīgs šķērsviļņiem, kas raksturo oscilējoša lieluma vektora uzvedību plaknē, kas ir perpendikulāra viļņu izplatīšanās virzienam.
AT gareniski Viļņā polarizācija nevar rasties, jo šāda veida viļņu svārstību virziens vienmēr sakrīt ar izplatīšanās virzienu.
Šķērsviļņu raksturo divi virzieni: viļņu vektors un amplitūdas vektors, kas vienmēr ir perpendikulāri viļņa vektoram. Viļņu vektors parāda viļņu izplatīšanās virzienu, un polarizācijas vektors ir elektriskā lauka intensitātes vektors. Tātad trīsdimensiju telpā ir vēl viena brīvības pakāpe - rotācija ap viļņa vektoru.
Spoguļi.
Vienkāršākā optiskā ierīce, kas spēj radīt objekta attēlu, ir plakans spogulis. Priekšmeta attēlu, ko dod plakans spogulis, veido stari, kas atstaro no spoguļa virsmas. Šis attēls ir iedomāts, jo to veido nevis pašu atstaroto staru krustošanās, bet gan to turpinājumi “spogulī”.
sfērisks spogulis To sauc par spoži atstarojošu virsmu, kurai ir sfēriska segmenta forma. Tiek saukts sfēras centrs, no kura tiek nogriezts segments spoguļa optiskais centrs. Sfēriskā segmenta augšdaļu sauc stabs. Tiek saukta taisne, kas iet caur spoguļa optisko centru un polu galvenā optiskā ass sfērisks spogulis. Galvenā optiskā asi no visām pārējām taisnēm, kas iet caur optisko centru, atšķiras tikai ar to, ka tā ir spoguļa simetrijas ass.
Sfēriskie spoguļi ir ieliekts un izliekts. Ja staru kūlis, kas ir paralēls galvenajai optiskajai asij, krīt uz ieliekta sfēriska spoguļa, tad pēc atstarošanas no spoguļa stari krustosies punktā, t.s. galvenais fokuss F spoguļi.
Objektīvs- optiski caurspīdīga viendabīga materiāla daļa, ko ierobežo divas pulētas griešanās refrakcijas virsmas, piemēram, sfēriskas vai plakanas un sfēriskas. (Un ne tikai, lēcas izmanto arī mikroviļņu tehnoloģijā, un tur tās parasti sastāv no necaurspīdīgiem dielektriķiem vai metāla plākšņu komplekta).