Aujourd'hui, nous allons parler de la transmission et des concepts associés. Toutes ces quantités se réfèrent à la section de l'optique linéaire.
Lumière dans le monde antique
Les gens pensaient que le monde était plein de mystères. Même le corps humain portait beaucoup d'inconnu. Par exemple, les anciens Grecs ne comprenaient pas comment l'œil voit, pourquoi la couleur existe, pourquoi la nuit vient. Mais en même temps, leur monde était plus simple: la lumière, tombant sur un obstacle, créait une ombre. C'est tout ce que même le scientifique le plus instruit avait besoin de savoir. Personne n'a pensé à la transmission de la lumière et du chauffage. Et aujourd'hui, ils l'étudient à l'école.
La lumière rencontre l'obstacle
Lorsqu'un faisceau de lumière frappe un objet, il peut se comporter de quatre manières différentes:
- avaler;
- scatter;
- réfléchir;
- avancer.
En conséquence, toute substance a des coefficients d'absorption, de réflexion, de transmission et de diffusion.
La lumière absorbée modifie les propriétés du matériau lui-même de différentes manières: elle le réchauffe, modifie sa structure électronique. La lumière diffuse et réfléchie sont similaires, mais toujours différentes. Lors de la réflexion de la lumièrechange la direction de propagation, et lorsqu'il est diffusé, sa longueur d'onde change également.
Un objet transparent qui transmet la lumière et ses propriétés
Les coefficients de réflexion et de transmission dépendent de deux facteurs: les caractéristiques de la lumière et les propriétés de l'objet lui-même. C'est important:
- État global de la matière. La glace se réfracte différemment de la vapeur.
- La structure du réseau cristallin. Cet article s'applique aux solides. Par exemple, la transmission du charbon dans la partie visible du spectre tend vers zéro, mais un diamant est une autre affaire. Ce sont les plans de sa réflexion et de sa réfraction qui créent un jeu magique d'ombre et de lumière, pour lequel les gens sont prêts à payer un prix fabuleux. Mais ces deux substances sont des carbones. Et un diamant brûlera dans un feu pas pire que du charbon.
- Température de la matière. Curieusement, mais à des températures élevées, certains corps deviennent eux-mêmes une source de lumière, ils interagissent donc avec le rayonnement électromagnétique d'une manière légèrement différente.
- L'angle d'incidence du faisceau lumineux sur l'objet.
N'oubliez pas non plus que la lumière qui sort d'un objet peut être polarisée.
Longueur d'onde et spectre de transmission
Comme nous l'avons mentionné ci-dessus, la transmission dépend de la longueur d'onde de la lumière incidente. Une substance opaque aux rayons jaunes et verts apparaît transparente au spectre infrarouge. Pour les petites particules appelées "neutrinos", la Terre est également transparente. Par conséquent, malgré le fait qu'ilsgénère le Soleil en très grande quantité, il est si difficile pour les scientifiques de les détecter. La probabilité qu'un neutrino entre en collision avec la matière est extrêmement faible.
Mais le plus souvent, nous parlons de la partie visible du spectre du rayonnement électromagnétique. S'il y a plusieurs segments de l'échelle dans le livre ou la tâche, la transmission optique se référera à la partie accessible à l'œil humain.
Formule du coefficient
Maintenant, le lecteur est suffisamment préparé pour voir et comprendre la formule qui détermine la transmission d'une substance. Il ressemble à ceci: S=F/F0.
Donc, la transmission T est le rapport du flux de rayonnement d'une certaine longueur d'onde qui a traversé le corps (Ф) au flux de rayonnement d'origine (Ф0).
La valeur de T n'a pas de dimension, car elle est désignée comme une division de concepts identiques les uns dans les autres. Cependant, ce coefficient n'est pas dépourvu de signification physique. Il montre la quantité de rayonnement électromagnétique traversée par une substance donnée.
Flux de rayonnement
Ce n'est pas seulement une phrase, mais un terme spécifique. Le flux de rayonnement est la puissance que le rayonnement électromagnétique transporte à travers une surface unitaire. Plus en détail, cette valeur est calculée comme l'énergie que le rayonnement se déplace à travers une unité de surface en une unité de temps. La surface est le plus souvent un mètre carré et le temps est en secondes. Mais selon la tâche spécifique, ces conditions peuvent être modifiées. Par exemple, pour le rougegéant, qui est mille fois plus grand que notre Soleil, vous pouvez utiliser en toute sécurité des kilomètres carrés. Et pour une petite luciole, des millimètres carrés.
Bien sûr, afin de pouvoir comparer, des systèmes de mesure unifiés ont été introduits. Mais n'importe quelle valeur peut leur être réduite, à moins, bien sûr, que vous vous trompiez avec le nombre de zéros.
Associé à ces concepts est également l'amplitude de la transmission directionnelle. Il détermine la quantité et le type de lumière qui traverse le verre. Ce concept ne se trouve pas dans les manuels de physique. Il est caché dans les spécifications et les règles des fabricants de fenêtres.
La loi de la conservation de l'énergie
Cette loi est la raison pour laquelle l'existence d'une machine à mouvement perpétuel et d'une pierre philosophale est impossible. Mais il y a de l'eau et des moulins à vent. La loi dit que l'énergie ne vient pas de nulle part et ne se dissout pas sans laisser de trace. La lumière tombant sur un obstacle ne fait pas exception. Il ne découle pas de la signification physique de la transmittance que puisqu'une partie de la lumière n'a pas traversé le matériau, elle s'est évaporée. En fait, le faisceau incident est égal à la somme de la lumière absorbée, diffusée, réfléchie et transmise. Ainsi, la somme de ces coefficients pour une substance donnée doit être égale à un.
En général, la loi de conservation de l'énergie peut être appliquée à tous les domaines de la physique. Dans les problèmes scolaires, il arrive souvent que la corde ne s'étire pas, que la goupille ne chauffe pas et qu'il n'y ait pas de friction dans le système. Mais en réalité c'est impossible. De plus, il est toujours utile de se rappeler que les gens saventPas tout. Par exemple, dans la désintégration bêta, une partie de l'énergie a été perdue. Les scientifiques n'ont pas compris où il est allé. Niels Bohr lui-même a suggéré que la loi sur la conservation pourrait ne pas tenir à ce niveau.
Mais alors une particule élémentaire très petite et rusée a été découverte - le lepton neutrino. Et tout s'est mis en place. Donc, si le lecteur, lors de la résolution d'un problème, ne comprend pas où va l'énergie, alors nous devons nous rappeler: parfois, la réponse est tout simplement inconnue.
Application des lois de transmission et de réfraction de la lumière
Un peu plus haut, nous avons dit que tous ces coefficients dépendent de la substance qui gêne le faisceau de rayonnement électromagnétique. Mais ce fait peut aussi être utilisé à l'envers. Prendre le spectre de transmission est l'un des moyens les plus simples et les plus efficaces pour connaître les propriétés d'une substance. Pourquoi cette méthode est-elle si bonne ?
Il est moins précis que les autres méthodes optiques. Beaucoup plus peut être appris en faisant émettre de la lumière à une substance. Mais c'est le principal avantage de la méthode de transmission optique - personne n'a besoin d'être forcé à faire quoi que ce soit. La substance n'a pas besoin d'être chauffée, brûlée ou irradiée avec un laser. Des systèmes complexes de lentilles optiques et de prismes ne sont pas nécessaires car le faisceau de lumière traverse directement l'échantillon à l'étude.
De plus, cette méthode est non invasive et non destructive. L'échantillon reste dans sa forme et son état d'origine. Ceci est important lorsque la substance est rare ou lorsqu'elle est unique. Nous sommes sûrs que l'anneau de Toutankhamon ne vaut pas la peine d'être brûlé,pour connaître plus précisément la composition de l'émail qui la compose.
