optica undelor, numit si optică fizică, studiază comportamentul luminii în manifestarea ei ca undă. Lumina este o undă electromagnetică și fusese deja prezisă de James Clerk Maxwell (1831-1879) în ecuațiile sale.
Prin urmare, lumina experimentează aceleași fenomene ca orice alt tip de undă. La nivel microscopic, lumina este produsă de atomi și molecule în materie care suferă o restructurare internă a electronilor. Și prin aceste procese se emite lumină, constând dintr-un câmp electric și un câmp magnetic, ambele dependente de timp, care se generează reciproc..
Astfel de câmpuri, cuplate perpendicular, se mișcă ca o undă capabilă să se propagă transversal în vid. Adică, unda oscilează perpendicular pe direcția de propagare și viteza undei este constantă și în vid este de 300.000 km / s.
Cu toate acestea, atunci când lumina interacționează cu materia, atunci ea se comportă ca o particulă. Această particulă se numește foton și se manifestă în fenomene precum radiația corpului negru și efectul fotoelectric, printre altele.
De aceea, optica este împărțită în trei domenii:
Optica undelor este zona optică care se concentrează pe fenomenele de undă ale luminii:
Deși reflexia și refracția sunt, de asemenea, manifestări ale luminii, ele sunt tratate prin optică geometrică, așa cum s-a explicat mai sus. Pentru aceasta, el folosește modelul de raze, în care lumina este descrisă ca o linie dreaptă care avansează perpendicular pe fața de undă. Aceste raze sunt independente una de cealaltă și complet reversibile..
Dar în acest model nu se are în vedere că lumina suferă difracție, deși s-a dovedit că poate, de aceea optica geometrică nu are suficientă amploare pentru a explica multe aspecte ale comportamentului luminii..
Deoarece aceste fenomene apar doar în unde, înseamnă că lumina are toate caracteristicile unei unde, atât spațiale, cât și temporale. Primul om de știință care a sugerat acest lucru a fost Christiaan Huygens (1629-1695) și, din acest motiv, a avut o dispută amară cu Isaac Newton (1642-1727), care a apărat întotdeauna natura corpusculară a luminii..
O undă este o perturbare repetitivă care, în principiu, poate fi modelată ca o curbă sinusoidală, fie o undă transversală, fie longitudinală. Caracteristicile sale spațiale, adică se referă la forma undei, sunt:
-Creste și văi: sunt respectiv cele mai înalte și cele mai mici poziții.
-Noduri: sunt intersecțiile undei cu linia de referință corespunzătoare poziției de echilibru.
-Lungime de undă: este aproape întotdeauna notat cu litera greacă λ (lambda) și se măsoară ca distanța dintre două creste sau văi succesive. Sau, de asemenea, între un punct și următorul punct care se află la aceeași înălțime și aparține ciclului următor sau anterior. Fiecare culoare din spectrul luminii vizibile are o lungime de undă caracteristică asociată cu aceasta..
-Elongaţie: este distanța verticală măsurată între un punct aparținând undei și linia de referință.
-Amplitudine: corespunde alungirii maxime.
În ceea ce privește caracteristicile temporale, așa cum sa spus deja, perturbarea se mișcă în timp periodic, prin urmare, o undă luminoasă are:
-Perioadă, durata duratei unei faze.
-Frecvență: numărul de unde care sunt produse pe unitate de timp. Perioada și frecvența sunt inverse una de cealaltă.
-Viteză: este coeficientul dintre lungimea de undă λ și perioada T:
v = λ / T
Câmpurile electromagnetice se pot combina la un moment dat, urmând principiul suprapunerii. Aceasta înseamnă că, dacă două unde luminoase de amplitudine, frecvență și diferență de fază egale φ, se suprapun într-un punct din spațiu, câmpurile lor electromagnetice respective se adună ca vectori.
Interferența apare deoarece unda care rezultă din suprapunere poate avea o amplitudine mai mare decât undele care interferează sau, dimpotrivă, una mult mai mică. În primul caz se spune că apare interferență constructivă, iar în al doilea este vorba interferență distructivă.
Primul care a demonstrat interferența undelor de lumină din două surse a fost omul de știință și poliglot englez Thomas Young (1773-1829) în 1801 în celebrul său experiment cu dublă fantă..
Difracția constă în abaterea de la comportamentul rectiliniu pe care o suferă o undă atunci când întâlnește un obstacol sau o deschidere în calea sa, atâta timp cât dimensiunile acestora sunt similare cu lungimea de undă.
Difracția undelor sonore este foarte ușor de experimentat, dar din moment ce lungimea de undă a luminii vizibile este foarte mică, de ordinul a câteva sute de nanometri, este puțin mai complex de determinat..
Lumina constă din două câmpuri perpendiculare unul pe altul, unul electric și celălalt magnetic, ambele perpendiculare pe direcția de propagare. Lumina nepolarizată constă dintr-o suprapunere dezordonată a undelor al căror câmp electric are direcții aleatorii, pe de altă parte, în lumina polarizată, câmpul electric are o direcție preferențială.
Interferometrele optice sunt dispozitive utilizate pentru măsurarea distanțelor cu precizie ridicată. În plus, pot măsura, de asemenea, lungimi de undă, indici de refracție, diametrul stelelor din apropiere și pot detecta prezența exoplanetelor..
Experimentul Michaelson-Morley a fost realizat cu un interferometru. În acest experiment s-a constatat că viteza luminii este constantă în vid.
Polarimetria este o tehnică utilizată în analiza chimică a substanțelor prin rotația unui fascicul de lumină polarizată care trece printr-o substanță optic. Utilizarea acestuia este frecventă în industria alimentară pentru a determina concentrația zahărului în băuturi precum sucurile și vinurile..
În comunicații, lumina este utilizată pentru capacitatea sa de a transporta informații, de exemplu prin fibră optică, lasere și holografie, de exemplu.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.