Fisiks ea Motheo ea Leseli
Leseli ke e 'ngoe ea liketsahalo tsa tlhaho tse amanang haufi-ufi le bophelo ba motho. Re hloka hore le bone, le le sebelise bakeng sa theknoloji (ho tloha lik'hamera ho ea ho fiber optics), le ho le ithuta ho utloisisa sebopeho sa motheo sa bokahohle. Fisiks, leseli le nkoa e le mofuta oa matla o ka jalang, oa sebelisana le taba, le ho bontša litšobotsi tseo ka linako tse ling li bonahalang li tšoana le maqhubu 'me ka linako tse ling li tšoana le likaroloana. Sengoloa sena se akaretsa ka bokhutšoanyane empa ka botlalo fisiks ea motheo ea leseli: tlhaloso ea lona, litšobotsi tsa maqhubu, litšobotsi tsa likaroloana, likamano le taba, le lits'ebetso tse ling.
1. Leseli ke eng?
Ka 'mele, leseli ke leqhubu la motlakase le ka ikatisang ntle le sepakapaka. Sena se bolela hore ha le hloke moea kapa "ntho efe kapa efe e 'ngoe e kenellang" ho tsamaea. Ke ka lebaka leo khanya ea letsatsi e ka fihlang Lefatšeng ka sebaka se haufi le lephaka.
Leseli le ka bonoang ke leihlo la motho le bitsoa leseli le bonahalang, ka maqhubu a bolelele ba limithara a tlohang ho hoo e ka bang 400 nm (violet) ho isa ho 700 nm (khubelu). Ka ntle ho sebaka seo, ho na le maqhubu a mang a motlakase a kang infrared, ultraviolet, microwave, radio le X-ray. Tsena kaofela ha e le hantle ke "lintho tse amanang" le leseli, tse fapaneng feela ka bolelele ba limithara le matla.
2. Leseli e le Leqhubu la Elektromakenete
Khopolo-taba ea motlakase (e entsoeng ka li-equation tsa Maxwell), leseli le na le masimo a motlakase le a makenete a potolohang a otlolohileng ho e mong le e mong 'me a boetse a otlolohileng ho ea ka lehlakoreng la ho ata ha khanya. Tlhaho ena ea maqhubu e fa leseli litšobotsi tse 'maloa tsa bohlokoa:
a. Bolelele ba maqhubu le maqhubu
– Bolelele ba maqhubu (λ) ke sebaka se pakeng tsa maqhubu a mabeli a latellanang.
– Maqhubu (f) ke palo ea ho thothomela ka motsotsoana.
– Ka bobeli li amana le lebelo la khanya (c) ho pholletsa le equation:
c = λ f
Ka har'a vacuum cleaner, lebelo la khanya le ka ba 3 × 10⁸ m/s. Boleng bona bo nkoa e le e 'ngoe ea lintho tsa motheo tse sa fetoheng tsa tlhaho. Leha ho le joalo, ha khanya e kena sepakapakeng se kang metsi kapa khalase, lebelo la eona lea fokotseha.
b. Matla le Kamano ea 'Ona le Maqhubu
Leha re bua ka bolelele ba maqhubu le maqhubu moelelong oa maqhubu, matla a leseli a amana haufi-ufi le maqhubu. Ha maqhubu a phahame (leqhubu la maqhubu le le lekhutšoane), matla a ba maholo.
3. E bobebe joaloka Likaroloana: Lifotone
Mathoasong a lekholo la bo20 la lilemo, liteko tse 'maloa li bontšitse hore tlhaloso ea maqhubu feela e ne e sa lekana. Sena se ile sa lebisa khopolong ea hore leseli le ka boela la nkoa e le lipakete tse arohaneng tsa matla tse bitsoang li-photon. Matla a photon a fanoa ke:
E = hf
moo h e leng ntho e sa fetoheng ya Planck.
Pono ena e bohlokoa bakeng sa ho hlalosa liketsahalo tse kang phello ea photoelectric, moo leseli le otlang bokaholimo ba tšepe le etsang hore lielektrone li ntšoe. Hoa thahasellisa hore lielektrone li ntšoa feela haeba maqhubu a khanya a le holimo ka ho lekaneng, leha matla a le tlase. Sena se fana ka maikutlo a hore matla a khanya a tla ka "marotholi" (li-photon), ho fapana le molapo o tsoelang pele joalo ka ha ho nahanoa mohlaleng oa maqhubu a khale.
Qetellong, leseli le na le duality ya maqhubu le dikarolwana: tlasa maemo a mang le itshwara jwalo ka leqhubu, mme tlasa maemo a mang le itshwara jwalo ka dikarolwana.
4. Tšebelisano ea Leseli le Matter
Ha lesedi le kopana le ntho, ho ka etsahala dintho tse mmalwa: le ka bonahatswa, la kgeloswa, la monyela, kapa la fetisetswa. Boitshwaro bona bo itshetlehile ka thepa ya thepa le bolelele ba leqhubu la lesedi.
a. Ho nahanisisa
Ho bonahatsa khanya ho etsahala ha leseli le tlola holim'a metsi, joalo ka seiponeng. Molao oa ho bonahatsa khanya o re:
– Sekhutlo sa ketsahalo = sekhutlo sa ponahatso
– Lehlaseli la ketsahalo, mola o tloaelehileng, le lehlaseli le bonts'itsoeng li sebakeng se le seng.
Ho nahana e ka ba:
– E tloaelehileng (e ikhethang): bokaholimo bo boreleli joalo ka seipone, bo hlahisa setšoantšo se hlakileng.
– Ho ata: libaka tse makukuno tse kang pampiri, li bonahatsa ka litsela tse fapaneng e le hore ho se be le meriti e bohale e hlahang.
b. Ho kgaola
Ho kgutla ha lesedi ke phetoho tseleng eo lesedi le tsamayang ka yona ha le feta hara mekgahlelo e mmedi e fapaneng, mohlala, ho tloha moyeng ho ya metsing. Sena se etsahala hobane lebelo la lesedi le fetoha mekgahlelong e fapaneng. Letshwao la ho kgutla ha lesedi (n) le hlaloswa e le:
n = c / v
moo v e leng lebelo la khanya bohareng.
Refraction e hlalosa liketsahalo tsa letsatsi le letsatsi: joang bo bonahala bo kobehile ha bo beoa ka khalaseng ea metsi, kapa botlaaseng ba letamo bo bonahala bo sa teba ho feta kamoo bo hlileng bo leng kateng.
c. Ho hasana
Ho hasana ke karohano ea leseli ka mebala e fapaneng ka lebaka la liphapang tsa refraction bakeng sa maqhubu a fapaneng a maqhubu. Li-prism li 'nile tsa arola leseli le lesoeu ka mebala e mengata ho tloha litekong tsa Newton. Mookoli le oona ke phello ea ho hasana le ho hasana ha khanya ea letsatsi ke marotholi a metsi sepakapakeng.
d. Ho monya le ho ntša metsi
Lintho li ka monya matla a itseng a leseli; matla ana hangata a fetoloa mocheso. Ka lehlakoreng le leng, lintho li ka boela tsa ntša leseli (le phatsimang), joalo ka mabone a incandescent kapa linaleli. Ka tekanyo ea athomo, ho ntšoa ha lielektrone ho tloha boemong bo phahameng ho ea boemong bo tlase ba matla 'me li lokolla li-photon.
5. Polarisation e bobebe
Polarization ke tšobotsi e bontšang tsela eo tšimo ea motlakase e thothomelang ka eona leqhubung la leseli. Leseli la tlhaho (mohlala, le tsoang Letsatsing) hangata ha le na polarized, ho bolelang hore tsela ea lona ea ho thothomela e sa reroa. Leha ho le joalo, leseli le ka aroloa ka sefe sa polarizing kapa ka ho bonahatsa ka lehlakoreng le itseng.
Polarization e na le lits'ebetso tse ngata: Likhalase tsa Polaroid li fokotsa khanya e benyang, li-screen tsa LCD li sebelisa molao-motheo oa polarization, 'me fisiks ea sejoale-joale polarization e thusa tlhahlobong ea thepa le bolepi ba linaleli.
6. Phapang le Tšitiso: Bopaki ba Tlhaho ea Maqhubu
Liketsahalo tse peli tsa bohlokoa tse bontšang lehlakore la maqhubu a leseli ke:
– Tšitiso: ho matlafala kapa ho fokola ha leseli ha maqhubu a mabeli a kopana. Mohlala, mohlala oa lefifi le leseli tekong ea Young ea ho petsoha habeli.
– Phapang: ho kobeha ha lesedi ha le feta lesobeng le lesesaane kapa moeding wa ntho. Sena se hlalosa hore na ke hobaneng ha meriti e se kamehla e nang le mathoko a bohale ka ho phethahetseng.
Teko ea ho arola habeli e tumme ka ho bontša mokhoa o matla oa ho sitisa. Esita le ha li-photon li thunngoa ka bonngoe, mokhoa oa ho sitisa o ntse o tsoela pele ka mor'a hore li-photon tse ngata li bokelle. Sena se bontša thepa e ikhethang ea quantum: leseli le ke ke la hlalosoa feela e le karoloana ea khale kapa leqhubu la khale.
7. Tšebeliso ea Khopolo ea Leseli Theknolojing
Ho utloisisa leseli ho hlahisitse mahlale a mangata a sejoale-joale, mohlala:
– Lilense le optics: likhalase, li-microscope, li-telescope.
– Laser: e sebelisoa mesebetsing ea bongaka, ho seha indastering, ho skena li-barcode, puisanong le lipatlisisong.
– Faeba ya mahlo: e romela data ya inthanete ka ho sebedisa lesedi ka tahlehelo e tlase ka pontsho e felletseng ya kahare.
– Lik'hamera le li-sensor: CCD/CMOS li fetola li-photon hore e be matšoao a motlakase, li sebelisa liphello tsa quantum.
Theknoloji ena e sebetsa hobane re utloisisa kamoo leseli le tsamaeang kateng, le sebelisanang le thepa, le kamoo le jarang matla kateng.
Qetello
Leseli ke ketsahalo e ruileng le ea motheo fisiks: ke leqhubu la motlakase le tsamaeang ka potlako le entsoeng ka li-photon, quanta ea matla. Re sebelisa likhopolo tsa bolelele ba leqhubu, maqhubu, index ea refractive, reflection, refraction, interference, diffraction, le polarization, re ka hlalosa liketsahalo tse ngata tsa tlhaho le ho rala mahlale a bohlokoa. Ho utloisisa fisiks ea motheo ea leseli ho bolela ho utloisisa e 'ngoe ea "lipuo" tsa motheo tsa bokahohle - ho hokahanya sekala sa athomo, bophelo ba letsatsi le letsatsi le bokahohle.
Haeba o lakatsa, nka eketsa ditshwantsho tsa mehopolo (mohlala, diagram tsa refraction, electromagnetic spectrum, kapa teko ya double-slit) kapa ka etsa mofuta o tsebahalang haholo wa sengoloa bakeng sa baithuti ba sekolo se mahareng/se phahameng.
