Te Ahupūngao Taketake o te Mārama
Ko te māramatanga tētahi o ngā āhuatanga taiao e tino pā ana ki te oranga o te tangata. Me kite tātou i a ia, me whakamahi hoki mō te hangarau (mai i ngā kāmera ki ngā muka whatu), me ako hoki kia mārama ai ki te hanganga taketake o te ao tūroa. I roto i te ahupūngao, e tirohia ana te māramatanga hei momo pūngao ka taea te horapa, te taunekeneke ki te matū, me te whakaatu i ngā āhuatanga e āhua rite ana ki te ngaru, i ētahi wā he rite ki te matūriki. He poto engari he whānui tēnei tuhinga e kapi ana i te ahupūngao taketake o te māramatanga: tōna whakamāramatanga, ngā āhuatanga ngaru, ngā āhuatanga matūriki, ngā taunekeneke ki te matū, me ētahi tono.
1. He aha te Māramatanga?
I te taha tinana, he ngaru hikohiko te mārama ka taea te horapa me te kore he reo. Ko te tikanga, kāore e hiahiatia he hau, he "takawaenga" rānei hei haere. Koia te take ka taea e te hihi o te rā te tae atu ki te Ao mā te wāhi tata korehau o te wāhi.
Ko te mārama e kitea ana e te kanohi tangata e kiia ana ko te mārama kitea, me ngā roangaru mai i te 400 nm (waiporoporo) ki te 700 nm (whero). I waho atu i taua awhe, kei reira ētahi atu ngaru hikohiko pēnei i te infrared, te ultraviolet, te ngaruiti, te reo irirangi, me ngā hihi-X. Ko ēnei katoa he "whanaunga" o te mārama, he rerekē noa te roangaru me te pūngao.
2. Te Mārama hei Ngaru Hikohiko
I roto i te ariā hikohiko (i hangaia i roto i ngā whārite a Maxwell), ko te mārama he mea hanga mai i ngā papa hiko me ngā papa aukume e hurihuri ana, e poutū ana tetahi ki tetahi, ā, e poutū ana hoki ki te ahunga horapa. Nā tēnei āhua ngaru ka homai he maha ngā āhuatanga nui ki te mārama:
a. Te Roanga Ngaru me te Auautanga
– Ko te roanga ngaru (λ) te tawhiti i waenganui i ngā tihi ngaru e rua e whai ake nei.
– Ko te auau (f) te maha o ngā wiri ia hekona.
– E pā ana ēnei e rua ki te tere o te mārama (c) mā te whārite:
c = λ f
I roto i te korehau, ko te tere o te mārama he tata ki te 3 × 10⁸ m/s. E kiia ana tēnei uara ko tētahi o ngā pūmau taketake o te taiao. Heoi, ina uru te mārama ki tētahi reo pēnei i te wai, i te karāhe rānei, ka heke tōna tere.
b. Te Pūngao me tōna Hononga ki te Auautanga
Ahakoa e kōrero ana tātou mō te roanga ngaru me te auau i roto i te horopaki o ngā ngaru, he hononga tata te pūngao mārama ki te auau. Ka teitei ake te auau (ka poto ake te roanga ngaru), ka nui ake te pūngao.
3. Mārama hei Matūriki: Ngā Pūoro
I te tīmatanga o te rautau 20, i whakaatuhia e ētahi whakamātautau kāore i te rawaka te whakamārama noa i te ngaru. Nā tēnei i hua ake ai te ariā ka taea hoki te tiro i te māramatanga hei putea pūngao motuhake e kiia nei ko ngā photon. Ko te pūngao o te photon ka homai e:
E = hf
ko h te pūmau a Planck.
He mea nui tēnei tirohanga hei whakamārama i ngā āhuatanga pēnei i te pānga hikohiko, ina pā te mārama ki te mata whakarewa ka puta ngā irahiko. He mea whakamīharo, ka puta noa ngā irahiko mēnā he nui te auau o te mārama, ahakoa he iti te kaha. E kī ana tēnei ka puta mai te pūngao mārama i roto i ngā "pata" (ngā photon), kaua i te rerenga tonu e whakaarohia ana i roto i te tauira ngaru tawhito.
Hei whakamutunga, he takirua ngaru-matūriki te mārama: i raro i ētahi āhuatanga ka rite ki te ngaru, i raro i ētahi atu āhuatanga ka rite ki te matūriki.
4. Te Taunekeneke o te Mārama ki te Matū
Ina tūtaki te mārama ki tētahi mea, he maha ngā mea ka puta: ka whakaatahia, ka hurihia, ka mimitia, ka tukuna rānei. Ka whakawhirinaki tēnei whanonga ki ngā āhuatanga o te rauemi me te roanga ngaru o te mārama.
a. Whakaaroaro
Ka puta te whakaata ina pupuhi te mārama i tētahi mata, pērā i te whakaata. E mea ana te ture whakaata:
– Koki o te taunga = koki whakaata
– Kei te papa kotahi te hihi taunga mai, te rārangi pūmau, me te hihi whakaata.
Ka taea te whakaaroaro:
– Pūmau (ātaahua): he mata maeneene pērā i te whakaata, e whakaputa ana i te ahua mārama.
– Marara noa: ka whakaata ngā mata taratara pērā i te pepa ki ngā taha rerekē, ā, kāore e puta he atarangi koi.
b. Whakaataata
Ko te hurihanga o te mārama te huringa o te ahunga o te mārama i a ia e haere ana i roto i ngā momo pāpāho e rua, hei tauira, mai i te hau ki te wai. Ka puta tēnei nā te mea ka huri te tere o te mārama i roto i ngā momo pāpāho rerekē. Ko te taupū hurihanga (n) e tautuhia ana ko:
n = c / v
ko v te tere o te mārama i roto i te reo.
Mā te whakaataata ka whakamārama i ngā āhuatanga o ia rā: te āhua piko o te kakau witi ina whakatakotoria ki roto i te karāhe wai, te āhua pāpaku ake rānei o te raro o te puna kaukau i tōna āhua tūturu.
c. Te mararatanga
Ko te mararatanga ko te wehenga o te mārama ki ngā tae rerekē nā te rerekētanga o te whakaata mō ngā roangaru rerekē. Mai i ngā whakamātautau a Newton, kua wehea e ngā pirihi te mārama mā ki ngā whānuitanga tae. Ko ngā āniwaniwa hoki te hua o te mararatanga me te whakaata o te rā e ngā pata wai i te āhuarangi.
d. Te mimiti me te tukunga
Ka taea e ngā mea te mimiti i ētahi pūngao mārama; ka hurihia tēnei pūngao hei wera. I tua atu, ka taea hoki e ngā mea te tuku (whakawhiti) i te mārama, pērā i ngā pūangi mura, ngā whetū rānei. I runga i te tauine ngota, ka puta te tukunga ina neke ngā irahiko mai i te taumata pūngao teitei ki te iti, ka tukuna ngā photon.
5. Te Whakapōratanga o te Mārama
Ko te pōraira he āhuatanga e tohu ana i te ahunga o te wiri o te papa hiko i roto i te ngaru mārama. Ko te mārama taiao (hei tauira, mai i te Rā) he mea kāore i te pōraira, arā, he matapōkere tōna ahunga wiri. Heoi, ka taea te pōraira i te mārama mā te tātari pōraira, mā te whakaata rānei i tētahi koki motuhake.
He maha ngā whakamahinga o te whakapolarisasi: Ka whakaitihia e ngā mōhiti Polaroid te kanapa, ka whakamahia e ngā mata LCD te mātāpono o te whakapolarisasi, ā, i roto i te ahupūngao hou, ka āwhina te whakapolarisasi i te tātari rauemi me te whetū.
6. Te Whakarerekētanga me te Whakararuraru: Ngā Taunakitanga o te Āhua o te Ngaru
E rua ngā āhuatanga nui e whakaatu ana i te taha ngaru o te mārama:
– Te pokanoa: te kaha, te ngoikore rānei o te mārama ina tūtaki ngā ngaru e rua. Hei tauira, ko te tauira mārama-pōuri i roto i te whakamātautau rua-kōhatu a Young.
– Te whakarara: te piko o te mārama i a ia e haere ana i roto i tētahi kōhao whaiti, i te taha rānei o tētahi mea. Koinei te take kāore i te tino koi ngā taha o ngā atarangi i ngā wā katoa.
He rongonui te whakamātautau rua-kōhatu mō te whakaatu i tētahi tauira pokanoa kaha. Ahakoa ka tukuna takitahitia ngā irahiko, ka mau tonu te tauira pokanoa ahakoa kua kohia ngā irahiko maha. E whakaatu ana tēnei i tētahi āhuatanga ahurei o te irahiko: kāore e taea te whakaahua i te māramatanga hei matūriki tawhito, hei ngaru tawhito rānei anake.
7. Te Whakamahinga o te Ariā o te Māramatanga i roto i te Hangarau
Nā te mārama ki te māramatanga i whānau mai ai ngā hangarau hou maha, hei tauira:
– Ngā karāhe arotahi me ngā karu tirohanga: ngā mōhiti, ngā karu iti, ngā karu tiro.
– Taiaho: e whakamahia ana i roto i ngā mahi hauora, te tapahi ahumahi, ngā matawai waehere pae, ngā whakawhitiwhiti kōrero, me te rangahau.
– Muka whatu: ka tukuna ngā raraunga ipurangi mā te whakamahi i te mārama me te iti o te ngaronga mā te whakaata ā-roto katoa.
– Ngā kāmera me ngā pūoko: Ka hurihia e te CCD/CMOS ngā photon hei tohu hiko, mā te whakamahi i ngā pānga matūriki.
Ka whai hua te hangarau nā te mea e mārama ana tātou ki te haere o te mārama, te taunekeneke me ngā rauemi, me te kawe i te pūngao.
Whakamutunga
He āhuatanga whai rawa, he āhuatanga taketake hoki te mārama i roto i te ahupūngao: he ngaru hikohiko tere e titoa ana e ngā photon, te quanta o te pūngao. Mā te whakamahi i ngā ariā o te roangaru, te auau, te taupū whakaata, te whakaata, te whakaata, te pokanoa, te diffraction, me te polarization, ka taea e tātou te whakamārama i ngā āhuatanga taiao maha me te hoahoa i ngā hangarau nui. Ko te mārama ki te ahupūngao taketake o te mārama ko te mārama ki tētahi o ngā "reo" taketake o te ao whānui—te hono i te tauine atomika, te oranga o ia rā, me te ao whānui.
Ki te hiahia koe, ka taea e au te tāpiri i ngā whakaahua o ngā ariā (hei tauira, ngā hoahoa whakaata, te whānuitanga hikohiko, te whakamātautau āputa-rua rānei) ka taea rānei e au te waihanga i tētahi putanga rongonui ake o te tuhinga mō ngā ākonga kura tuarua/waenga.
