Hoy hablaremos sobre la esencia de un fenómeno de la óptica como una onda monocromática. Consideramos en detalle las propiedades de las vibraciones de luz y la escala electromagnética.
Estos cuatro ingredientes son la receta perfecta.Ten un buen descanso. Pero ahora no se trata de vacaciones de verano, sino de física. La luz, el viento, la superficie del agua y la arena tienen una cosa en común: las oscilaciones. El caso del viento es especial: las oscilaciones no ocurren hacia arriba y hacia abajo, sino que se trata de un cambio de densidad de acuerdo con el tipo de "condensación de rarefacción". Y cuando una persona siente el toque de una ligera brisa en su rostro, esta parte más densa de la atmósfera del aire de la Tierra tiende a tomar un estado más raro, arrojando un exceso de masa en la región de menor presión.
Con el mar y la arena, todo es más fácil.Las fluctuaciones del medio son visibles, una misma superficie oscila en el espacio. Un trozo de papel arrojado al mar o al río en ausencia de una corriente se elevará y caerá, pero no podrá nadar hacia la orilla.
Oscilaciones electromagnéticas, que incluyen yLa onda de luz monocromática oscila en el espacio de la misma manera. Pero además de la dirección de propagación, cuando se mueve a través del espacio, un cuanto de luz genera un vector de amplitud, una onda y un vector de intensidad de campo eléctrico y magnético. Todos ellos tienen ángulos rígidamente establecidos entre sí y oscilan junto con el frente de onda. Entonces, una onda monocromática es un paquete completo de energía con muchas propiedades que se propagan en el espacio de diferentes maneras.
A principios del siglo XX, los científicos tuvieron queReconocer que cualquier partícula elemental tiene las propiedades de una onda y las características de una partícula material. Los experimentos sobre la presión de la luz, realizados por el científico ruso Lebedev, demostraron que la luz es capaz de transmitir impulso, lo que significa que tiene masa. Pero cualquier referencia explicará que la masa de un fotón en reposo es cero. Su masa es, por así decirlo, "untada" en un paquete de energía. Frente a una sustancia, la luz cambia sus propiedades (por ejemplo, se calienta), y al mismo tiempo pierde su individualidad y esencia.
Pero para determinar la longitud de onda de la luz monocromática, solo necesita conocer sus propiedades de onda. Estas características incluyen:
Todas las propiedades de las olas, excepto, quizás, la fase, están estrechamenteasociado con la energía. Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la amplitud, más energía transporta el fotón. Por lo tanto, la longitud de onda de la radiación monocromática también establece su "temperatura" y su lugar en la escala electromagnética.
Todos los tipos de cuantos de luz se dividen convencionalmente por longitud de onda. Los límites entre estas zonas son borrosos, cada sección puede consistir en varias más. Dependiendo de la frecuencia, la escala electromagnética contiene:
El espectro visible se llama precisamente porque el ojo humano es capaz de percibirlo. La luz infrarroja transporta calor y las ondas de radio se comunican.
Pero la radiación, que se encuentra en la escala electromagnética más allá de lo visible, es mortal para los humanos y otros seres vivos:
La humanidad ha encontrado aplicación en estas formas de luz.Por lo general, cuando se considera la radiación electromagnética, los rangos visible, IR y UV están implícitos. Pero, de hecho, hay luz monocromática con una longitud de onda correspondiente a los rayos X e incluso a la radiación gamma. Solo en condiciones artificiales, es muy difícil obtener tal sincronismo para estas ondas.
Generadores más comunesLa radiación electromagnética en el universo son estrellas. En sus poderosas entrañas, la masa de gas increíblemente comprimido genera energía pura: cuantos de luz. El sol irradia en todos los espectros, pero, afortunadamente, la Tierra tiene una atmósfera. Protege toda la vida de las olas destructivas con energía alta y ultraalta.
Pero no pienses que solo la humanidad está disponibleEl sol La luz de las estrellas también es radiación electromagnética. A veces, el cosmos da lugar a explosiones de rayos gamma de tal poder que estos fotones llueven a la superficie de nuestro planeta. Afortunadamente, el nacimiento de supernovas tiene lugar bastante lejos de la Tierra. De lo contrario, todos los seres vivos a una profundidad de un kilómetro desde la superficie se volverían estériles.
Но люди – хитрые существа.Penetraron la base de la producción de cuantos y los pusieron a su servicio. Algunos, a propósito, otros, por accidente. La humanidad puede recibir radiación de cualquier rango: desde rayos gamma en reactores atómicos hasta ondas ultra largas para comunicaciones por radio.
Ahora nos acercamos al problema principal.Entonces, si todas las oscilaciones del campo electromagnético de una fuente tienen la misma longitud de onda, entonces esta es una onda monocromática. En el caso ideal, la fuente de dicha luz debería ser una transición permitida. Pero en la práctica, la luz monocromática es un haz con una extensión muy estrecha de longitudes de onda. En tales casos, se dice que la longitud de onda de la luz monocromática es igual al valor más probable de todos los recibidos, es decir, el fotón más común en el haz. La fuente de tal flujo de luz es un láser. Ni un solo generador natural (por ejemplo, el Sol) es capaz de "forzar" a sus átomos a irradiarse por igual.
El número de aplicaciones láser es innumerable. Fueron útiles en todas partes.
Producción, medicina, biología, geología,Geografía, arqueología en el mundo moderno sería diferente sin láser. Pero la mayoría de las veces los científicos usan este dispositivo. El caso más interesante es cuando una onda monocromática incide normalmente en la superficie de la sustancia en estudio. En este caso, los cristales transparentes revelan todas sus heterogeneidades, y si una sustancia tiene algunas propiedades no lineales, por ejemplo, cambia el índice de refracción de la luz, entonces la salida es casi una obra de arte. Un haz de luz perpendicular ayudará a determinar los errores de las superficies opacas, la diferencia entre lentes y esferas, o el nivel de reflexión de la luz.
