INTERACȚIUNEA LUMINII CU SUBSTANȚA.
Caracteristicile cuantice ale luminii
Lumina este emisă și absorbită de materie sub forma unor porțiuni definite de fotoni fotonici de energie - lumină. Fotonii sunt particule elementare de lumină. Diferența fundamentală dintre un foton și microparticule este absența unei mase de odihnă, prin urmare, decelerarea fotonului (absorbția) este în mod necesar asociată cu transformarea unui cuant de lumină într-un alt tip de energie și cu încetarea existenței independente.
Energia luminii este direct legată de frecvență. Relația cantitativă dintre proprietățile particulelor lui E și caracteristica valurilor radiației este stabilită de formula lui Planck: cu cât lungimea de undă este mai scurtă, cu atât mai multă energie este transportată.
Proprietățile corpusculare ale luminii se regăsesc în procesele de luminiscență, spectrul de absorbție și emisie (fluorescență) și efectul fotoelectric.
Interacțiunea dintre lumină și materie este interacțiunea unui câmp electromagnetic ușor oscilant cu o frecvență înaltă, cu electroni, atomi și molecule de substanțe în acest domeniu. Această interacțiune este descrisă cel mai bine prin mecanica cuantică.
Cu toate acestea, multe fenomene luminoase pot fi descrise din punctul de vedere al fizicii clasice. Lumina se comportă ca o undă electromagnetică numai atunci când se propagă prin medii neabsorbante. În alte cazuri, fluxul de lumină este reprezentat ca un flux de particule - fotoni.
Viteza undelor electromagnetice în vid:
s = 2,99792458; 108 m / s = 3,108 m / s
Viteza propagării undelor electromagnetice într-un vid este una dintre constantele fizice fundamentale.
Viteza propagării unui val electromagnetic prin materie este finită și depinde de proprietățile electrice și magnetice ale substanței.
Cu cât este mai mare permeabilitatea dielectrică sau magnetică a unei substanțe, cu atât mai mică se propagă lumina în această substanță.
La interfața dintre două medii transparente, lumina poate fi parțial reflectată, astfel încât o parte a energiei luminoase se va propaga după reflexie în noua direcție, restul va trece prin limită și se va propaga în al doilea mediu
Legea reflexiei luminii: razele incidente și reflectate, precum și perpendicularul la interfața dintre cele două medii, reconstruite la punctul de incidență al fasciculului, se află în același plan (planul incidenței). Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență.
Legea refracției luminii: razele incidente și refractate, precum și perpendicularul pe interfața dintre cele două medii, reconstruite la punctul de incidență al fasciculului, se află în același plan.
Raportul sinusului dintre unghiul de incidență și sinusul unghiului de refracție este o constantă care este constantă pentru aceste două medii:
Valoarea constantă a n este numită indicele de refracție relativ al celui de-al doilea mediu față de primul. Indicele de refracție al mediului în raport cu vidul se numește indicele de refracție absolut.
Indicele de refracție relativ al celor două medii este egal cu raportul dintre indicele lor de refracție absolut:
Legile reflexiei și refracției sunt explicate în fizica valurilor. Conform reprezentărilor de undă, refracția este o consecință a unei modificări a vitezei de propagare a undelor în timpul tranziției de la un mediu la altul. Sensul fizic al indicelui de refracție este raportul dintre viteza de propagare a undelor în primul mediu și viteza de propagare a acestora în cel de-al doilea mediu.
Atunci când lumina este transferată dintr-un mediu optic mai dens la o densitate n2 optică mai puțin densă Fenomenul reflexiei interne totale se regăsește în multe dispozitive optice. Cea mai interesantă și practică aplicație este crearea de fibre optice, care sunt subțiri (de la mai multe micrometre la milimetri), filamente arbitrar curbate din material transparent transparent (sticlă, cuarț). Incidenta luminii de la capatul ghidajului de lumina se poate propaga prin aceasta pentru distante lungi datorita reflexiei interne complete de pe suprafetele laterale. Direcția științifică și tehnică, care se ocupă cu dezvoltarea și aplicarea fibrelor optice, se numește fibră optică. Conform teoriei grinzii moleculare, sub acțiunea câmpului electromagnetic al undei luminii în moleculele din mediul este trecerea de perechi de electroni externi lianți (optice) spre un atom mai electronegativ. Această deplasare duce la o nepotrivire între centrele încărcărilor pozitive și negative, adică moleculele sunt polarizate și dobândesc caracterul dipolilor. Dipoli efectua vibratii fortata cu o frecvență egală cu frecvența undei luminii incidente. În plus, aceste dipoli sunt surse de undă sferică secundară. Dacă mediul este omogen și izotrop (proprietăți ale mediului sunt aceleași în toate direcțiile) și unda luminii incidente este plat, apoi datorită interferenței cu toate valurile secundare dipoli emiși obținute mediu de undă rezultantă plat care se propagă în conformitate cu legile refracției și reflectarea luminii. Deoarece propagarea luminii într-un mediu refracting este legat de polarizabilitatea moleculelor de apă, diferiții compuși și agenții de mediu au putere diferite de refracție.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: