Fesili Fa'ata'ita'i e uiga i Galu Malamalama: Malamalama i le Manatu ma Ona Fa'aoga
O galu malamalama o se mea fa'aletino e taua tele i le olaga i aso faisoo ma fa'aoga fa'asaienisi eseese. Mai feso'ota'iga va'ai i le atina'eina o tekinolosi laser, e taua tele le malamalama i galu malamalama. O lenei tusiga o le a talanoaina ai le manatu autu o galu malamalama ma tu'uina atu ni fa'ata'ita'iga o fa'afitauli e malamalama atili ai i lenei autu.
Manatu Fa'avae o Galu Malamalama
O galu malamalama o se ituaiga galu eletise e mafai ona sosolo e aunoa ma le manaʻomia o se auala. E le pei o galu leo, e manaʻomia ai le ea e sosolo ai, e mafai e galu malamalama ona malaga i totonu o se avanoa gaogao. O le saoasaoa o le malamalama i totonu o se avanoa gaogao e tumau, pe tusa ma le 299.792.458 mita i le sekone, pe tusa ma le 300.000 kilomita i le sekone.
E iai ni uiga tulaga ese o galu o le malamalama, e aofia ai le toe atagia mai, le toe faʻafoʻisia (refraction), le faʻasalalauina (diffraction), ma le faʻalavelave (interference).
1. Ata: Pe a pa'i atu le malamalama i se mea ma toe ata mai.
2. Fa'aliliuga: Suiga i le itu e o'o i ai le malamalama pe a ui atu i le tuaoi o ni auala eseese se lua.
3. Diffraction: O le salalau o galu pe a ui atu i se avanoa vaapiapi.
4. Fa'alavelave: O le tu'ufa'atasiga o galu malamalama e lua e mafai ona maua ai ni mamanu fausia pe fa'aleagaina.
Talanoaga o Galu Malamalama
Mo le faʻaaogaina o nei manatu, seʻi o tatou tilotilo i ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli:
Fesili 1: Ata o le Malamalama
Fesili: O se ave o le malamalama e taia ai se fa'ata mafolafola i le tulimanu e 30 tikeri le fa'asaga mai. O le a le tulimanu e atagia mai ai le malamalama?
Talanoaga: E faʻavae i luga o le tulafono o le atagia, o le tulimanu o le aʻafiaga e tutusa ma le tulimanu o le atagia. O lea la, afai o le tulimanu o le aʻafiaga e 30 tikeri, o lona uiga o le tulimanu o le atagia e 30 tikeri foʻi.
Tali: Tulimanu o le atagia = 30 tikeri.
Fesili 2: Fa'aliliuga o le Malamalama
Fesili: E ui atu se malamalama mai le ea (refractive index n1 = 1) i totonu o le vai (refractive index n2 = 1,33) i le tulimanu o le fa'asaga mai o le 45 tikeri. O le a le tulimanu o le refraction?
Talanoaga: Faaaoga le tulafono a Snell lea e ta'ua i le fua fa'atatau:
n1 sin(θ1) = n2 sin(θ2)
Faatasi ai ma le n1 = 1, θ1 = 45 tikeri, n2 = 1,33. Ona:
sin(θ2) = (n1 sin(θ1)) / n2
= sin(45°) / 1,33
= 0,707/1,33
0,531
Mo le mauaina o le θ2, tatou te faʻaaogaina le inverse sine:
θ2 = arcsin(0,531) ≈ 32,1 tikeri.
Tali: Tulimanu o le fa'ata'amilosaga ≈ 32,1 tikeri.
Fesili 3: Fa'alavelave i le Malamalama
Fesili: I le fa'ata'ita'iga o le lua-slit a Young, e lua ave felagolagoma'i o le 600 nm le umi o le galu e faia ai se mamanu fa'alavelave i luga o se lau. Afai o le mamao i le va o lua slits e 0,1 mm ma le mamao i le lau e 2 mita, fuafua le mamao i le va o ni fusi susulu se lua e tuaoi.
Talanoaga: O le mamao i le va o ave susulu e lua (fringes) i se mamanu fa'alavelave e tu'uina mai e le fua fa'atatau:
Δy = (λ L) / d
O fea o le λ o le galu (600 nm = 600 x 10^-9 m), o le L o le mamao i le lau (2 m), ma o le d o le mamao i le va o vaeluaga (0,1 mm = 0,1 x 10^-3 m).
Δy = (600 x 10^-9 m 2 m) / (0,1 x 10^-3 m)
= (1200 x 10^-9 mita) / (0,1 x 10^-3 mita)
= 0,012m
= 12 mm.
Tali: O le mamao i le va o ni fusi pupula se lua e ≈ 12 mm.
Fesili 4: Fa'asalalauina o le Malamalama
Fesili: O se malamalama e 500 nm le umi o le galu e ui atu i se va vaapiapi e 0,02 mm le lautele. Fuafua le tulimanu o le diffraction mo le poloaiga muamua!
Talanoaga: Mo se fasi e tasi, o le tulimanu o le diffraction mo le faasologa m e faʻaalia e le fua faʻatatau:
o le sin(θ) = m λ
Mo le fa'atonuga muamua (m=1), matou te sui i le:
0,02 x 10^-3 m agasala(θ) = 1 500 x 10^-9 m
agasala(θ) = (500 x 10^-9 m) / (0,02 x 10^-3 m)
= 0,025
θ = arcsin(0,025) ≈ 1,43 tikeri.
Tali: Angle diffraction fa'asologa muamua ≈ 1,43 tikeri.
I'uga
O le malamalama i mataupu faavae autū o galu malamalama ma le faʻaaogaina i faʻafitauli e mafai ona fesoasoani e faʻalauteleina ai lo tatou malamalama i lenei mea. O galu malamalama e le gata o le faʻavae lea o le tele o mea faʻalenatura ae o le faʻavae foʻi lea mo le atinaʻeina o tekinolosi faʻaonaponei e pei o fesoʻotaʻiga fiber-optic ma lasers. I le faʻataʻitaʻiina o le foʻia o faʻafitauli e pei o le mea o loʻo i luga, e faʻamoemoe o le a sili atu le malamalama ma le faʻaaogaina e le au faitau o le manatu o galu malamalama i tulaga moni o le lalolagi.
O le malamalama i le natura o galu o le malamalama e taua tele e le gata mo tamaiti aʻoga fisiki ae faʻapea foʻi mo saienitisi ma inisinia o loʻo sailia le faʻaaogaina o le malamalama i tekinolosi ma pisinisi. O le tele o lo tatou malamalama ma le faʻaleleia atili o lenei mataupu, o le lelei foi lea o le mafai ona tatou atiaʻe ni fofo fou e aoga mo le olaga i aso faisoo ma le alualu i luma o tekinolosi.
