Ngā Tauira Pātai e Matapaki ana i te Whakatōtōtanga o te Ngaru Hikohiko
Ko te horapa o ngā ngaru hikohiko he ariā matua i roto i te ahupūngao e whakaahua ana i te haere o ngā ngaru, pērā i te mārama, ngā ngaru reo irirangi, me ngā hihi-X, i roto i te wāhi me te matū. I roto i tēnei tuhinga, ka matapakihia e mātou ngā tauira me ā rātou otinga e pā ana ki te horapa o ngā ngaru hikohiko. Ko te whāinga o tēnei tuhinga he whakarato i tētahi māramatanga hohonu ake mō tēnei ariā me te whakaharatau i ngā pūkenga whakaoti rapanga e pā ana ki tēnei.
Te Mārama ki ngā Ngaru Hikohiko
Ko ngā ngaru hikohiko he ngaru e rere ana i te wāhi, e kawe ana i te pūngao hiko me te aukume. Kāore ēnei ngaru e hiahia ki tētahi reo hei horapa, ā, ka taea e rātou te haere i roto i te korehau. Ko ngā tauira o ngā ngaru hikohiko ko te mārama e kitea ana, te mārama ultraviolet, ngā ngaru reo irirangi, ngā ngaruiti, ngā hihi-X, me ngā hihi gamma.
Ngā Wāhanga Ngaru Hikohiko
Ko ngā ngaru hikohiko he mea tito mai i ngā papa hiko (E) me ngā papa aukume (B) e oioi ana i te taha sinusoidal me te poutū tetahi ki tetahi, ā, e poutū ana hoki ki te ahunga o te horapa o te ngaru. Ko te tere o te horapa o te ngaru hikohiko i roto i te korehau ko te tere o te mārama \(c\) e kiia ana ko \(3 \times 10^8\) mita ia hekona.
Ngā Pātai Tauira me te Kōrero
Pātai 1: Ngā Ngaru Hikohiko i roto i te Korehau
E mōhiotia ana ko te roanga ngaru hikohiko he \( \lambda = 500 \) nm (nanometers). Tātaihia te auau o te ngaru.
Kōrero:
Ko te tere o te mārama i roto i te korehau \(c\) ko \(3 \times 10^8\) m/s. Ko te roanga ngaru \( \lambda \) ko 500 nm, 500 x \(10^{-9}\) m rānei. E mōhio ana tātou ko te tere o te ngaru hikohiko ko te hua o te auau (f) me te roanga ngaru (\(\lambda\)).
\[
c = f \times \lambda
\]
Hei kimi i te auau, ka whakarerekētia te tātai i runga ake nei kia:
\[
f = \frac{c}{\lambda}
\]
Whakakapia ngā uara o \(c\) me \(\lambda\):
\[
f = \frac{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}{500 \times 10^{-9} \, \text{m}}
\]
\[
f = \frac{3 \times 10^8}{500 \times 10^{-9}}
\]
\[
f = \frac{3 \times 10^8}{5 \times 10^{-7}}
\]
\[
f = \frac{3}{5} \times 10^{15}
\]
\[
f = 0.6 \times 10^{15}
\]
\[
f = 6 \times 10^{14} \, \text{Hz}
\]
Nō reira, ko te auau o te ngaru ko \(6 \times 10^{14}\) Hz.
Pātai 2: Te Kaha o ngā Ngaru Hikohiko
Ko te kaha toharite \(I\) o te ngaru hikohiko e homai ana e:
\[
I = \frac{1}{2} \epsilon_0 c E_0^2
\]
Ko \( \epsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} \, \text{C}^2/(\text{N} \cdot \text{m}^2)\) te āheinga o te korehau, ko \(c\) te tere o te mārama, ā, ko \(E_0\) te kaha o te mara hiko. Mena ko te kaha o te mara hiko \(E_0\) o te ngaru hikohiko he \(100 \, \text{V/m}\), whakatauhia te kaha o te ngaru.
Kōrero:
Whakakapia ngā uara e mōhiotia ana ki roto i te tātai kaha:
\[
I = \frac{1}{2} \epsilon_0 c E_0^2
\]
\[
I = \frac{1}{2} (8.85 \times 10^{-12}) (3 \times 10^8) (100)^2
\]
\[
I = \frac{1}{2} (8.85 \times 10^{-12}) (3 \times 10^8) (10^4)
\]
\[
I = \frac{1}{2} (8.85 \times 10^{-12}) (3 \times 10^{12})
\]
\[
I = \frac{1}{2} (26.55 \times 10^{0})
\]
\[
I = 13.275 \, \text{W/m}^2
\]
Nō reira, ko te kaha toharite o ngā ngaru hikohiko ko \(13.275 \, \text{W/m}^2\).
Pātai 3: Te Whakapolarisasi o ngā Ngaru Hikohiko
Ko te ngaru hikohiko porowhita-rārangi e anga ana tōna papa hiko i te tuaka-x, ā, ko tōna papa aukume i te tuaka-y. Mena ko te kaha o te papa hiko ko \(E_0 = 500 \, \text{V/m}\) ā, kāore i te mōhiotia te kaha o te papa aukume \(B_0\), tautuhia te rahi o \(B_0\).
Kōrero:
Ko te whanaungatanga i waenga i ngā papa hiko me ngā papa aukume i roto i ngā ngaru hikohiko penei:
\[
E_0 = c B_0
\]
Me ngā uara \( E_0 = 500 \, \text{V/m} \) me \( c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s} \):
\[
B_0 = \frac{E_0}{c}
\]
Whakakapia ngā uara o \(E_0\) me \(c\):
\[
B_0 = \frac{500}{3 \times 10^8}
\]
\[
B_0 = \frac{500}{3} \times 10^{-8}
\]
\[
B_0 = 1.67 \times 10^{-6} \, \text{T}
\]
Nō reira, ko te kaha o te papa aukume \(B_0\) ko \( 1.67 \times 10^{-6} \, \text{T} \).
Whakamutunga
Ko te horapa o ngā ngaru hikohiko he ariā taketake i roto i te ahupūngao, ā, he whānuitia ngā whakamahinga mai i ngā whakawhitiwhiti kōrero ki te maimoatanga hauora. Mā te mahi i ngā raruraru pēnei i te mea i runga ake nei, e tumanako ana mātou kia mārama ake ki ngā āhuatanga o ngā ngaru hikohiko, pērā i te roanga ngaru, te auau, te kaha, me te whanaungatanga i waenga i ngā papa hiko me ngā papa aukume. Mā te mārama pakari ki ēnei ariā ka whakarite i a mātou ki te aro atu ki ngā wero i roto i te ao mātauranga, tae atu ki ngā momo mara hangarau me te ahumahi.
