Fisiki Fa'avae o le Malamalama
O le malamalama o se tasi o mea faanatura e sili ona fesootaʻi vavalalata ma le olaga o le tagata. Tatou te manaʻomia e vaʻai, faʻaaoga mo tekinolosi (mai meapueata i fiber optics), ma suʻesuʻeina e malamalama ai i le fausaga autu o le atulaulau. I le fisiki, e vaʻaia le malamalama o se ituaiga o le malosi e mafai ona sosolo, fegalegaleai ma meafaitino, ma faʻaalia ai uiga e foliga mai e pei o galu ma o nisi taimi e pei o ni vaega. O lenei tusiga e puʻupuʻu ae atoatoa e aofia ai le fisiki autu o le malamalama: lona faʻamatalaga, uiga o galu, uiga o vaega, fegalegaleaiga ma meafaitino, ma nisi faʻaoga.
1. O le ā le Malamalama?
I le itu faaletino, o le malamalama o se galu eletise e mafai ona sosolo e aunoa ma se auala. O lona uiga e le manaʻomia le ea poʻo se isi "mea faʻafesoʻotaʻi" e malaga ai. O le mafuaʻaga lea e mafai ai e le susulu o le la ona oʻo atu i le Lalolagi e ala i le vateatea e toetoe lava a leai se mea e alu ese ai.
O le malamalama e mafai ona vaaia e mata o le tagata e ta'ua o le malamalama vaaia, ma o galu e amata mai le tusa ma le 400 nm (violet) i le 700 nm (mumu). I tua atu o lena vaega, e iai isi galu eletise e pei o le infrared, ultraviolet, microwave, leitio, ma X-ray. O nei mea uma o ni "aiga" o le malamalama, e na'o le eseesega i galu ma le malosi.
2. Malamalama e pei o se Galu Eletise
I le teoria o le eletiseka (ua fa'atulagaina i fa'atusatusaga a Maxwell), o le malamalama e aofia ai fanua eletise ma fanua maneta e fe'avea'i fa'asagatonu le tasi i le isi ma fa'asagatonu fo'i i le itu e sosolo ai. O lenei natura o galu e maua ai e le malamalama ni uiga taua:
a. Umi o le galu ma le tele o taimi
– O le umi o galu (λ) o le mamao i le va o tumutumuga galu e lua sosoo.
– O le tele o taimi (f) o le aofaʻi o gatete i le sekone.
– E fesoʻotaʻi uma ia mea e lua i le saoasaoa o le malamalama (c) e ala i le fua faʻatatau:
c = λ f
I totonu o se masini e leai se ea (vacuum), o le saoasaoa o le malamalama e tusa ma le 3 × 10⁸ m/s. O lenei tau e manatu o se tasi o mea e tumau pea i le natura. Peitaʻi, a ulufale atu le malamalama i se mea e pei o le vai poʻo le tioata, e faʻaitiitia lona saoasaoa.
e. Malosiaga ma lona Sootaga ma le Taimi e Fa'atele ai
E ui o loʻo tatou talanoa e uiga i le umi o le galu ma le televave i le tulaga o galu, o le malosi o le malamalama e fesoʻotaʻi vavalalata ma le televave. O le maualuga o le televave (o le puʻupuʻu o le umi o le galu), o le tele foi lea o le malosi.
3. Malamalama e pei o ni vaega: Photons
I le amataga o le seneturi lona 20, na faʻaalia ai e le tele o faʻataʻitaʻiga e le lava se faʻamatalaga e uiga i galu. O lenei mea na mafua ai le manatu e mafai foʻi ona vaʻaia le malamalama o ni afifi eseese o le malosi e taʻua o photons. O le malosi o se photon e tuʻuina mai e:
E = hf
lea o le h o le tumau a Planck.
O lenei vaaiga e taua tele mo le faʻamatalaina o mea e pei o le aafiaga o le photoelectric, lea e mafua ai ona faʻateʻaina elekene pe a paʻi atu le malamalama i se fogāʻeleʻele uʻamea. O le mea e malie ai, e naʻo le faʻateʻaina elekene pe afai e lava le maualuga o le televave o le malamalama, e tusa lava pe maualalo le malosi. O loʻo faʻaalia ai o le malosi o le malamalama e sau i "mataua" (photons), nai lo se tafe faifai pea e pei ona mafaufauina i le faʻataʻitaʻiga masani o galu.
I le faaiuga, o le malamalama e iai le itulua o galu ma vaega: i lalo o nisi tulaga e amio ai e pei o se galu, ae i lalo o isi tulaga e amio ai e pei o se vaega.
4. Fegalegaleaiga o le Malamalama ma Mea
A fetaia'i le malamalama ma se mea faitino, e tele mea e mafai ona tutupu: e mafai ona toe fa'afo'isia, toe fa'afo'isia, mitiia, pe fa'asalalauina. O lenei amioga e fa'alagolago i meatotino o le meafaitino ma le umi o le galu o le malamalama.
a. Mafaufauga Loloto
E tupu le atagia mai o le malamalama pe a oso aʻe le malamalama mai se mea, e pei o se faʻata. O le tulafono o le atagia mai o le malamalama e faapea:
– Tulimanu o le oso = tulimanu o le atagia
– O le ave o le la e ulufale mai, le laina masani, ma le ave toe atagia mai o loʻo i le vaalele e tasi.
E mafai ona fa'apea le mafaufauga:
– Masani (fa'ata'ita'i): o se mea lamolemole e pei o se fa'ata, e maua ai se ata manino.
– Faasalalau: o mea ma'a'a e pei o le pepa, e atagia mai i itu eseese ina ia leai ni ata ma'ai e fausia ai.
e. Fa'aliliuga
O le refraction o le suiga lea i le itu e alu i ai le malamalama a'o ui atu i ni ala eseese se lua, mo se fa'ata'ita'iga mai le ea i le vai. E tupu lenei mea ona o le saoasaoa o le malamalama e suia i ala eseese. O le refractive index (n) ua fa'amatalaina e fa'apea:
n = c / v
lea o le v o le saoasaoa o le malamalama i totonu o le ala.
E fa'amatalaina e le refraction mea tutupu i aso uma: e foliga mai ua pi'o se paipa miti pe a tu'u i totonu o se ipu vai, pe foliga mai e papa'u le pito i lalo o se vaita'ele nai lo le mea moni.
c. Fa'asalalauina
O le fa'asalalauina o le vaevaeina lea o le malamalama i lanu eseese ona o le eseesega o le fa'aliliuina o lanu mo galu eseese. Ua vaevaeina e prisma le malamalama pa'epa'e i ni lanu eseese talu mai fa'ata'ita'iga a Newton. O nuanua fo'i e mafua mai i le fa'asalalauina ma le fa'aliliuina o le susulu o le la e ni mataua o le vai i le ea.
d. Fa'asusuina ma le Fa'asa'olotoina
E mafai e mea faitino ona mitiia sina malosiaga o le malamalama; o lenei malosiaga e masani ona liua i le vevela. I se isi itu, e mafai foi e mea faitino ona faʻasalalauina (faʻasalalauina) le malamalama, e pei o moli uila poʻo fetu. I se fua faʻatatau o le atomika, e tupu le faʻasalalauga pe a siitia eletise mai se tulaga malosi maualuga i se tulaga maualalo ma faʻasaʻoloto photons.
5. Fa'apolarisasi o le Malamalama
O le polarization o se uiga e faʻaalia ai le itu o le gatete o le fanua eletise i se galu malamalama. O le malamalama masani (mo se faʻataʻitaʻiga, mai le La) e masani ona leai se polarization, o lona uiga o lona itu gatete e faʻafuaseʻi. Peitaʻi, e mafai ona polarized le malamalama e ala i se polarizing filter poʻo le faʻataʻitaʻiga i se tulimanu faʻapitoa.
E tele fa'aoga o le polarization: O mata tioata Polaroid e fa'aitiitia ai le pupula, e fa'aogaina e lau LCD le mataupu fa'avae o le polarization, ma i le fisiki fa'aonaponei e fesoasoani le polarization i le su'esu'eina o meafaitino ma le vateatea.
6. Fa'a'ese'esega ma le Fa'alavelave: Fa'amaoniga o le Natura o Galu
E lua mea taua e faʻaalia ai le itu galu o le malamalama:
– Fa'alavelave: o le fa'amalosia po'o le fa'avaivaia o le malamalama pe a feiloa'i galu e lua. Mo se fa'ata'ita'iga, o le mamanu malamalama-pogisa i le fa'ata'ita'iga o le lua-slit a Young.
– Diffraction: o le pi'o o le malamalama a'o ui atu i se avanoa vaapiapi po'o le pito o se mea. O le mafua'aga lea e le o taimi uma e ma'ai lelei ai pito o ata.
O le fa'ata'ita'iga o le double-slit e ta'uta'ua mo le fa'aalia o se mamanu fa'alavelave malosi. E tusa lava pe fa'amumuina photons ta'itasi, e tumau pea le mamanu fa'alavelave pe a uma ona fa'aputuina le tele o photons. O lenei mea e fa'aalia ai se meatotino tulaga ese o le quantum: e le mafai ona fa'amatalaina le malamalama na'o se vaega masani po'o se galu masani.
7. Fa'aaogāina o le Manatu o le Malamalama i Tekinolosi
O le malamalama i le malamalama na fanau mai ai le tele o tekinolosi faʻaonaponei, mo se faʻataʻitaʻiga:
– Tioata tioata ma mea faitino: tioata mata, maikolosikolosi, telesokopisi.
– Laser: fa'aaogaina i galuega fa'afoma'i, tipiina o fale gaosi oloa, scan barcode, feso'ota'iga, ma su'esu'ega.
– Alava opitika: auina atu fa'amatalaga i le initaneti e fa'aaoga ai le malamalama ma le maualalo o le leiloa e ala i le atagia atoa i totonu.
– Mea pueata ma masini fa'alogo: E liua e le CCD/CMOS photons i fa'ailo eletise, e fa'aaogaina ai aafiaga quantum.
E aoga le tekinolosi auā tatou te malamalama i le auala e femalagaaʻi ai le malamalama, fegalegaleai ma meafaitino, ma feaveaʻi ai le malosi.
I'uga
O le malamalama o se mea taua ma taua tele i le fisiki: o se galu eletise e vave ona gaoioi e aofia ai photons, quanta o le malosi. I le faʻaaogaina o manatu o le wavelength, frequency, refractive index, reflection, refraction, interference, diffraction, ma le polarization, e mafai ona tatou faʻamatalaina le tele o mea masani ma mamanuina tekinolosi taua. O le malamalama i le fisiki taua o le malamalama o lona uiga o le malamalama i se tasi o "gagana" taua o le atulaulau—o le fesoʻotaʻi lea o le atomic scale, le olaga i aso faisoo, ma le vateatea.
Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou faʻaopoopoina ni faʻataʻitaʻiga o manatu (e pei o ata o le refraction, le electromagnetic spectrum, poʻo le faʻataʻitaʻiga o le double-slit) pe fatuina se faʻamatalaga e sili atu ona lauiloa o le tusiga mo tamaiti aʻoga tulagalua/maualuga.
