De vågoptik, även kallad fysisk optik, studerar beteendet av ljus i dess manifestation som en våg. Ljus är en elektromagnetisk våg, och det hade redan förutspåtts av James Clerk Maxwell (1831-1879) i hans ekvationer.
Därför upplever ljus samma fenomen som alla andra typer av vågor. På mikroskopisk nivå produceras ljus av atomer och molekyler i materia som genomgår intern elektronstrukturering. Och genom dessa processer avges ljus som består av ett elektriskt fält och ett magnetfält, båda beroende av tid, som genererar varandra..
Sådana fält, kopplade vinkelrätt, rör sig som en våg som kan föröka sig tvärs i ett vakuum. Det vill säga vågen svänger vinkelrätt mot utbredningsriktningen och vågens hastighet är konstant och i vakuum är den 300 000 km / s.
Men när ljus interagerar med materia, beter sig det som en partikel. Denna partikel kallas foton och manifesteras bland annat i fenomen som svart kroppsstrålning och den fotoelektriska effekten.
Det är därför optik är indelad i tre områden:
Vågoptik är det optikområde som fokuserar på vågfenomen av ljus:
Även om reflektion och brytning också är manifestationer av ljus, hanteras de av geometrisk optik, som förklarats ovan. För detta använder han sig av strålmodellen, där ljuset beskrivs som en rak linje framåt vinkelrätt mot vågfronten. Dessa strålar är oberoende av varandra och helt reversibla..
Men i denna modell tänker man inte på att ljus genomgår diffraktion, även om det har bevisats att det kan, därför saknar geometrisk optik tillräckligt utrymme för att förklara många aspekter av ljusets beteende..
Eftersom dessa fenomen endast förekommer i vågor betyder det att ljus har alla egenskaper hos en våg, både rumslig och tidsmässig. Den första forskaren som föreslog detta var Christiaan Huygens (1629-1695), och av den anledningen hade han en bitter tvist med Isaac Newton (1642-1727), som alltid försvarade ljusets korpuskulära natur..
En våg är en upprepad störning som i princip kan modelleras som en sinusformad kurva, antingen en tvärgående eller längsgående våg. Dess rumsliga egenskaper, det vill säga de hänvisar till vågens form, är:
-Kanter och dalar: är respektive högsta respektive lägsta position.
-Knutpunkter: är vågkorsningarna med referenslinjen som motsvarar jämviktspositionen.
-Våglängd: betecknas nästan alltid med den grekiska bokstaven λ (lambda) och mäts som avståndet mellan två på varandra följande åsar eller dalar. Eller också mellan en punkt och nästa punkt som är i samma höjd och tillhör nästa eller föregående cykel. Varje färg i spektrumet av synligt ljus har en karakteristisk våglängd associerad med sig..
-Förlängning: är det vertikala avståndet mätt mellan en punkt som tillhör vågen och referenslinjen.
-Amplitud: motsvarar maximal töjning.
När det gäller de tidsmässiga egenskaperna, som redan har sagts, rör sig störningen med tiden periodvis, därför har en ljusvåg:
-Period, varaktighet för en fas.
-Frekvens: antal vågor som produceras per tidsenhet. Period och frekvens är omvända av varandra.
-Hastighet: är kvoten mellan våglängden λ och perioden T:
v = λ / T
Elektromagnetiska fält kan kombineras vid en tidpunkt enligt principen om superposition. Detta innebär att om två ljusvågor med lika amplitud, frekvens och fasskillnad φ överlappar varandra vid en punkt i rymden, läggs deras respektive elektromagnetiska fält samman som vektorer.
Interferens uppstår på grund av att vågen som härrör från superpositionen kan ha en större amplitud än de störande vågorna, eller tvärtom en mycket mindre. I det första fallet sägs det att det inträffar konstruktiv störning, och i det andra handlar det om destruktiv störning.
Den första som demonstrerade störningar av ljusvågor från två källor var den engelska forskaren och polygloten Thomas Young (1773-1829) 1801 i sitt berömda dubbelslitsförsök..
Diffraktion består av avvikelsen från det rätlinjiga beteendet som en våg genomgår när den stöter på ett hinder eller en öppning i sin väg, så länge dimensionerna på dessa liknar våglängden.
Ljudvågsdiffraktion är mycket lätt att uppleva, men eftersom våglängden för synligt ljus är mycket liten, i storleksordningen några hundra nanometer, är det lite mer komplicerat att bestämma..
Ljuset består av två fält vinkelrätt mot varandra, ett elektriskt och det andra magnetiskt, båda vinkelrätt mot utbredningsriktningen. Icke-polariserat ljus består av en störd superposition av vågor vars elektriska fält har slumpmässiga riktningar, å andra sidan, i polariserat ljus har det elektriska fältet en preferensriktning.
Optiska interferometrar är enheter som används för att mäta avstånd med hög precision. Dessutom kan de också mäta våglängder, brytningsindex, diametern hos närliggande stjärnor och upptäcka förekomsten av exoplaneter..
Michaelson-Morley-experimentet utfördes med en interferometer. I detta experiment fann man att ljusets hastighet är konstant i vakuum.
Polarimetri är en teknik som används i kemisk analys av ämnen genom rotation av en stråle av polariserat ljus som passerar optiskt genom ett ämne. Dess användning är frekvent i livsmedelsindustrin för att bestämma koncentrationen av socker i drycker som juice och viner..
I kommunikation används ljus för sin förmåga att transportera information, till exempel genom fiberoptik, lasrar och holografi, till exempel.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.