Böljande optik

Vad är böljande optik?

De böljande optik, även kallad Fysisk optik, Studera ljusets beteende i dess manifestation som en våg. Ljuset är en elektromagnetisk våg, och den hade redan förutses av James Clerk Maxwell (1831-1879) i dess ekvationer.

Därför upplever ljus samma fenomen som alla andra typer av våg. På mikroskopisk nivå inträffar ljuset tack vare det faktum att atomer och molekyler i frågan upplever intern elektronstrukturering. Och genom dessa processer släpps ljuset, bestående av ett elektriskt fält och en annan magnet, båda beroende av tid, som genereras till varandra.

Refraktion är ett av fenomenen som studeras av böljande optik

Sådana fält, vinkelrätt kopplade, rör sig som en våg som kan spridas i ett tvärgående vakuum. Det vill säga vågen svänger vinkelrätt mot förökningsriktningen och våghastigheten är en konstant och i ett vakuum är den 300.000 km/s.

Men när ljuset interagerar med materien, uppträder det som en partikel. Denna partikel kallas foton Och det manifesterar sig i fenomen som svart kroppsstrålning och fotoelektrisk effekt, bland andra.

Det är därför optik är uppdelad i tre områden:

• Böljande optik, Fokuserad på ljusets böljande fenomen.
• Kvantoptik, som studerar i ljus när han beter sig som en partikel när han interagerar med materien.
• Geometrisk optik, Orienterad till beskrivningen av de geometriska aspekterna av ljusets bana: reflektion och brytning.

Vilka studier böljande optik?

Färgerna i denna regnbåge på Castilla -slätten beror på ljusets olika våglängder. Den böljande optiken är ansvarig för din studie

Ondulatory optik är området för optik som fokuserar på de vågiga fenomenen av ljus:

• Interferens
• Diffraktion
• Polarisering
• Reflexion
• Refraktion

Det kan tjäna dig: första lagen om termodynamik: formler, ekvationer, exempel

Även om reflektion och brytning också är manifestationer av ljus, handlar geometrisk optik, som förklarats tidigare. För att göra detta använder det strålmodellen, där ljuset beskrivs som en rak linje som fortskrider vinkelrätt mot vågfronten. Dessa strålar är oberoende av varandra och helt reversibla.

Men i denna modell övervägs inte att upplevelsesupplevelsens diffraktion, även om det är bevisat att den därför kan den geometriska optiken saknar tillräcklig räckvidd för att förklara många aspekter av ljusets beteende.

Eftersom dessa fenomen endast förekommer i vågor, betyder det att ljuset har alla egenskaper hos en våg, både rumsliga och temporala. Den första forskaren som föreslog att detta var Christiaan Huygens (1629-1695) och upprätthöll därför en bitter tvist med Isaac Newton (1642-1727), som alltid försvarade ljusets korpuskulära natur.

Allmänna egenskaper hos en våg

Representativa parametrar för en sinusformad våg

En våg är en repetitiv störning som i princip kan modelleras som en sinuskurva, vare sig en tvärgående eller longitudinell våg. Dess rumsliga egenskaper, det vill säga som hänvisar till vågens form, är:

-Åsar och dalar: De högsta och lägsta positionerna är respektive.

-Knutpunkter: De är korsningarna i vågen med referenslinjen som motsvarar jämviktspositionen.

-Våglängd: Det betecknas nästan alltid av den grekiska bokstaven λ (lambda) och mäts som avståndet mellan två åsar eller två på varandra följande dalar. Eller även mellan en punkt och nästa punkt som är i samma höjd och tillhör nästa cykel eller den föregående. Varje färg i det synliga ljusspektrumet har en karakteristisk våglängd associerad.

Kan tjäna dig: omedelbar acceleration: vad är det, hur det beräknas och övningar

-Förlängning: Det är det vertikala avståndet mätt mellan en punkt som tillhör vågen och referenslinjen.

-Amplitud: motsvarar maximal förlängning.

När det gäller de temporära egenskaperna, som redan har sagts, rör sig störningen i tid regelbundet, därför har en lätt våg:

-Period, en fas varaktighet.

-Frekvens: Antal vågor som produceras per tidsenhet. Perioden och frekvensen är omvända för varandra.

-Fart: Det är kvoten mellan våglängden λ och T -perioden:

V = λ /t

Två sinusvågor med samma amplitud och med en fasskillnad. Källa: Wikimedia Commons.

Böljande egenskaper

Interferens

Elektromagnetiska fält kan kombineras vid en punkt efter superpositionsprincipen. Detta innebär att om två lysande vågor med lika amplitud, frekvens och skillnad i fas φ, överlappar vid en rymdpunkt, läggs deras respektive elektromagnetiska fält som vektorer.

Störningar inträffar eftersom vågen som är resultatet av överlappningen kan ha en större bredd till vågorna som stör, eller tvärtom, en mycket lägre. I det första fallet sägs det att det händer konstruktiv inblandning, Och i det andra handlar det om förstörande inblandning.

Den första som demonstrerade störningarna av ljusvågorna från två källor var den engelska forskaren och Polyglot Thomas Young (1773-1829) 1801 i sitt berömda dubbel-slit experiment.

Diffraktion

Diffraktionen består av avvikelsen från det rätlinjiga beteendet som lider av en våg när den möter ett hinder eller en öppning på dess väg, förutsatt att dimensionerna på dessa liknar våglängden.

Kan tjäna dig: Balanseringsvektor: Beräkning, exempel, övningar

Ljudvågdiffraktion är mycket lätt att experimentera, men eftersom våglängden för synligt ljus är mycket liten, i storleksordningen för några hundra nanometer är det lite mer komplicerat att bestämma den.

Polarisering

Ljusspolarisation

Ljuset består av två vinkelräta fält med varandra, en elektrisk och en magnet, båda vinkelrätt mot förökningsriktningen. Icke -polariserat ljus består av en oordning överlappning av vågor vars elektriska fält har slumpmässiga riktningar, å andra sidan, i polariserat ljus, har det elektriska fältet en förmånlig riktning.

Ansökningar

Interferometri

Optiska interferometrar är enheter som används för att mäta avstånd med hög precision. Dessutom kan de också mäta våglängder, brytningsindex, diametern för närliggande stjärnor och upptäcka närvaron av exoplaneter.

Michaelson-Morleys experiment genomfördes med en interferometer. I detta experiment konstaterades att ljusets hastighet är konstant i ett vakuum.

Polarimetri

En polarimeter

Polarimetri är en teknik som används i den kemiska analysen av ämnen genom rotation av en stråle av polariserat ljus som korsar ett optiskt substans. Användningen är ofta i livsmedelsindustrin för att bestämma koncentrationen av socker i drycker som juice och viner.

Kommunikation

I kommunikation används ljus för sin förmåga att transportera information, till exempel genom fiberoptik, lasrar och holografi, till exempel.

Referenser

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volym 7. Vågor och kvantfysik. Redigerad av Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Fysik. 2: a. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte. Ed Prentice Hall.
4. Rex, a. 2011. Fysikens grunder. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14th. Ed. Volym 1. Pearson.