ליכט כוואַליעס בייַשפּיל פֿראַגן: פֿאַרשטיין דעם באַגריף און זייַנע אַפּליקאַציעס
ליכט כוואַליעס זענען אַ פיזישע דערשיינונג וואָס שפּילט אַ וויכטיקע ראָלע אין וואָכעדיק לעבן און פֿאַרשידענע וויסנשאַפֿטלעכע אַפּליקאַציעס. פֿון אָפּטישע קאָמוניקאַציע ביז דער אַנטוויקלונג פֿון לאַזער טעכנאָלאָגיע, איז פֿאַרשטיין ליכט כוואַליעס קריטיש וויכטיק. דער אַרטיקל וועט דיסקוטירן דעם גרונט־קאָנצעפּט פֿון ליכט כוואַליעס און צושטעלן בייַשפּיל־פּראָבלעמען צו ווײַטער פֿאַרשטיין דעם טעמע.
גרונט־קאָנצעפּט פֿון ליכט־כוואַליעס
ליכט כוואַליעס זענען אַ טיפּ עלעקטראָמאַגנעטישע כוואַליע וואָס קען זיך פֿאַרשפּרייטן אָן אַ מעדיום. נישט ווי קלאַנג כוואַליעס, וואָס דאַרפֿן לופֿט צו זיך פֿאַרשפּרייטן, קענען ליכט כוואַליעס גיין דורך אַ וואַקוום. די גיכקייט פֿון ליכט אין אַ וואַקוום איז קאָנסטאַנט, אַרום 299.792.458 מעטער פּער סעקונדע, אָדער אַרום 300.000 קילאָמעטער פּער סעקונדע.
ליכט כוואַליעס האָבן אייגענאַרטיקע אייגנשאַפטן, אַרייַנגערעכנט רעפלעקציע, רעפראַקציע, דיפראַקציע און ינטערפיראַנס.
1. רעפלעקציע: ווען ליכט שלאָגט אַן ייבערפלאַך און ווערט צוריק רעפלעקטירט.
2. רעפראקציע: ענדערונג אין דער ריכטונג פון ליכט ווען עס גייט אדורך די גרענעץ פון צוויי פארשידענע מעדיומס.
3. דיפראקציע: די פארשפרייטונג פון כוואליעס ווען מען גייט אדורך א שמאלע שפאלט.
4. אריינמישונג: די קאָמבינאַציע פון צוויי ליכט כוואַליעס וואָס קענען פּראָדוצירן קאָנסטרוקטיווע אָדער דעסטרוקטיווע מוסטערן.
דיסקוסיע פון ליכט כוואַליעס
כדי צו אנװענדן די קאנצעפטן, לאָמיר קוקן אויף עטלעכע בײַשפּיל פּראָבלעמען:
פראגע 1: רעפלעקציע פון ליכט
פראגע: א שטראל ליכט שלאגט א פלאכן שפיגל מיט א ווינקל פון אינצידענט פון 30 גראד. וואס איז דער ווינקל פון רעפלעקציע פון ליכט?
דיסקוסיע: באזירט אויף דעם געזעץ פון רעפלעקציע, איז דער ווינקל פון אינצידענץ גלייך צום ווינקל פון רעפלעקציע. אַלזאָ, אויב דער ווינקל פון אינצידענץ איז 30 גראַד, דאַן איז דער ווינקל פון רעפלעקציע אויך 30 גראַד.
ענטפער: ווינקל פון אָפּשפּיגלונג = 30 גראַד.
פראגע 2: ליכט-ברעכונג
פראגע: א ליכט גייט אריבער פון לופט (רעפראקטיווע אינדעקס n1 = 1) אין וואסער (רעפראקטיווע אינדעקס n2 = 1,33) מיט א ווינקל פון אינצידענץ פון 45 גראד. וואס איז דער ווינקל פון רעפראקציע?
דיסקוסיע: ניצט סנעל'ס געזעץ וואָס ווערט אויסגעדריקט דורך דער פאָרמולע:
n1 זינד(θ1) = n2 זינד(θ2)
מיט n1 = 1, θ1 = 45 גראַד, n2 = 1,33. דעמאָלט:
זינד(θ2) = (n1 זינד(θ1)) / n2
= זינד (45°) / 1,33
= 0,707/1,33
זייַט 0,531
צו געפֿינען θ2, ניצן מיר דעם אומגעקערטן סינוס:
θ2 = אַרקסין(0,531) ≈ 32,1 גראַד.
ענטפער: ווינקל פון רעפראַקשאַן ≈ 32,1 גראַד.
פראגע 3: ליכט אריינמישונג
פראגע: אין יאנג'ס טאָפּל-שפּאַלט עקספּערימענט, צוויי קאָהערענטע שטראַלן פון 600 נאַנאָמעטער כוואַליע לענג שאַפֿן אַן אינטערפֿערענץ מוסטער אויף אַ פאַרשטעלן. אויב די דיסטאַנץ צווישן די צוויי שפּאַלטן איז 0,1 מם און די דיסטאַנץ צום פאַרשטעלן איז 2 מעטער, באַשטימען די דיסטאַנץ צווישן צוויי שכנותדיקע העלע בענדער.
דיסקוסיע: די דיסטאַנץ צווישן צוויי העלע שטראַלן (פראַנצן) אין אַן אינטערפֿערענץ מוסטער ווערט געגעבן דורך דער גלייכונג:
Δy = (λL) / d
וואו λ איז די כוואַליע לענג (600 נם = 600 x 10^-9 מעטער), L איז די דיסטאַנץ צום עקראַן (2 מעטער), און d איז די דיסטאַנץ צווישן די שפּאַלטן (0,1 מ״מ = 0,1 x 10^-3 מעטער).
Δי = (600 רענטגענ 10^-9 ב 2 עם) / (0,1 רענטגענ 10^-3 עם)
= (1200 x 10^-9 מעטער) / (0,1 x 10^-3 מעטער)
= 0,012 עם
= קסנומקס מם.
ענטפער: די דיסטאַנץ צווישן צוויי העלע בענדער איז ≈ 12 מ״מ.
פראגע 4: דיפראקציע פון ליכט
פראגע: א ליכט מיט א כוואליע-לענג פון 500 נאַנאָמעטער גייט אדורך א שמאָלן שפּאַלט מיט א ברייט פון 0,02 מ״מ. באַשטימט דעם דיפראַקציע-ווינקל פֿאַר דער ערשטער אָרדענונג!
דיסקוסיע: פֿאַר אַן איינציקן שפּאַלט, ווערט דער דיפֿראַקציע ווינקל פֿאַר אָרדענונג m אויסגעדריקט דורך דער גלייכונג:
א זינד(θ) = m λ
פֿאַר דער ערשטער אָרדענונג (m=1), מיר פאַרבייטן:
0,02 רענטגענ 10 ^ -3 עם זינד (θ) = 1 500 רענטגענ 10 ^ -9 עם
זינד(θ) = (500 רענטגענ 10^-9 עם) / (0,02 רענטגענ 10^-3 עם)
= קסנומקס
θ = אַרקסין(0,025) ≈ 1,43 גראַד.
ענטפער: ערשטע אָרדענונג דיפראַקציע ווינקל ≈ 1,43 גראַד.
קעסימפּולאַן
פֿאַרשטיין די גרונט־פּרינציפּן פֿון ליכט־כוואַליעס און זיי אָנווענדן צו פּראָבלעמען קען העלפֿן פֿאַרטיפֿן אונדזער וויסן וועגן דעם פֿענאָמען. ליכט־כוואַליעס זענען נישט נאָר די באַזע פֿון פֿיל נאַטירלעכע פֿענאָמען, נאָר אויך די פֿונדאַמענט פֿאַר דער אַנטוויקלונג פֿון מאָדערנע טעכנאָלאָגיעס ווי פֿיבער־אָפּטישע קאָמוניקאַציע און לאַזערס. דורך פּראַקטיצירן סאָלווינג פּראָבלעמען ווי די אויבן דערמאָנטע, וועלן לייענער האָפֿנטלעך באַקומען אַ בעסער פֿאַרשטאַנד און אָנווענדונג פֿון דעם באַגריף פֿון ליכט־כוואַליעס אין רעאַלע סיטואַציעס.
פֿאַרשטיין די כוואַליע נאַטור פֿון ליכט איז וויכטיק נישט נאָר פֿאַר פֿיזיק סטודענטן, נאָר אויך פֿאַר וויסנשאַפֿטלער און אינזשענירן וואָס זוכן צו נוצן ליכט אין טעכנאָלאָגיע און אינדוסטריע. וואָס מער מיר פֿאַרשטיין און באַהערשן דעם מאַטעריאַל, אַלץ בעסער קענען מיר אַנטוויקלען ינאָוואַטיווע לייזונגען וואָס ברענגען נוץ פֿאַרן וואָכעדיקן לעבן און טעכנאָלאָגישן פֿאָרשריט.
