Back to the topics list

işıq dalğaları

İşıq dalğalarını başa düşmək

İşıq əsrlər boyu alimləri və filosofları maraqlandıran heyrətamiz bir hadisədir. Özündə işıq həm dalğa, həm də hissəcik kimi davranır, bu anlayış dalğa-hissəcik ikiliyi kimi tanınır. Bu dərsdə işığın dalğa aspektinə diqqət yetirəcəyik, onun xassələrini, davranışını və ətrafımızdakı dünya haqqında anlayışımıza təsirlərini araşdıracağıq.

İşıq dalğaları nədir?

İşıq dalğaları insan gözünə görünən elektromaqnit şüalanma formasıdır. Bu dalğalar kosmosda və maddədə hərəkət edən salınan elektrik və maqnit sahələrindən ibarətdir. Səyahət etmək üçün bir mühit tələb edən mexaniki dalğalardan fərqli olaraq, işıq dalğaları vakuumda yayıla bilər ki, bu da onlara kainat boyunca böyük məsafələri qət etməyə imkan verir.

Vakuumda işığın sürəti saniyədə təxminən \(3.00 \times 10^{8}\) metrdir ( \(c\) ), fizikada əsas sabitdir. Bu inanılmaz sürət işığın Günəşdən Yerə təxminən 8 dəqiqə ərzində 150 ​​milyon kilometr məsafəni qət etməsinə imkan verir.

İşıq dalğalarının xüsusiyyətləri

İşıq dalğalarını müəyyən edən bir neçə əsas xüsusiyyət:

• Dalğa uzunluğu ( \(\lambda\) ) : Dalğada iki ardıcıl zirvə və ya çökəklik arasındakı məsafə. Dalğa uzunluğu işığın rəngini təyin edir, daha uzun dalğa uzunluqları qırmızı, daha qısa dalğa uzunluqları bənövşəyi kimi görünür.
• Tezlik ( \(f\) ) : Vahid vaxtda müəyyən bir nöqtədən keçən dalğa dövrlərinin sayı. Tezlik dalğa uzunluğu ilə tərs bağlıdır və herts (Hz) ilə ölçülür.
• Amplituda : Dalğanın istirahət yerindən hündürlüyü. İşıq kontekstində amplituda işığın parlaqlığı və ya intensivliyi ilə bağlıdır.
• Sürət ( \(v\) ) : İşıq dalğalarının yayılma sürəti. Vakuumda bu sürət \(c\) səviyyəsində sabitdir, lakin işıq su və ya şüşə kimi müxtəlif mühitlərdən keçdikdə yavaşlayır.

İşıq dalğalarının davranışı

İşıq dalğaları materiallar və digər dalğalarla qarşılıqlı əlaqədə olduqda bir neçə davranış nümayiş etdirir:

• Yansıma : İşıq dalğaları bir səthə dəydikdə, onlar gəldiyi mühitə geri dönə bilərlər. Bu davranış bizə obyektləri görməyə imkan verir.
• Refraksiya : İşıq dalğaları yeni bir mühitə daxil olduqda, sürətin dəyişməsi səbəbindən istiqamətini dəyişirlər. Kırılma, bir stəkan suda bir samanın əyilməsi kimi hadisələrdən məsuldur.
• Difraksiya : İşıq dalğaları maneələrin ətrafında əyilə və ya kiçik boşluqlardan keçərkən yayıla bilər. Bu davranış daha uzun dalğa uzunluqlu dalğalarda özünü göstərir.
• Müdaxilə : İki və ya daha çox işıq dalğası qarşılaşdıqda, onlar bir-birini gücləndirən (konstruktiv müdaxilə) və ya bir-birini ləğv edən (dağıdıcı müdaxilə) şəkildə qarşılıqlı təsir göstərə bilər və nəticədə işıq və qaranlıq nümunələri yaranır.

İşıq dalğalarının davranışı riyazi olaraq dalğa tənliyi ilə təsvir edilə bilər:

Burada \(u\) dalğa funksiyasını, \(t\) zaman, \(c\) mühitdəki işığın sürəti və \(\nabla^2\) dalğanın hərəkətini göstərən Laplas operatorudur. kosmosda yayılması.

İşıq dalğalarının tətbiqi və nəticələri

İşıq dalğalarının anlaşılması texnologiya və elmdə əhəmiyyətli irəliləyişlərə səbəb oldu. Misal üçün:

• Optika : İşıq dalğalarının öyrənilməsi linzaların, güzgülərin və teleskoplar və mikroskoplar kimi optik alətlərin inkişafına gətirib çıxardı ki, bu da kainatı həm inanılmaz dərəcədə böyük, həm də kiçik miqyasda müşahidə etməyə imkan verdi.
• Fiber Optika : Şüşə və ya plastikin nazik telləri vasitəsilə işığı ötürməklə, informasiya telekommunikasiyada inqilab edərək, minimal itki ilə uzun məsafələrə çatdırıla bilər.
• Lazer Texnologiyası : Lazerlər təbabətdə (cərrahiyyə), sənayedə (kəsmə materialları) və əyləncədə (işıq şoularında) tətbiqlər tapmaq üçün stimullaşdırılmış emissiya adlanan proses vasitəsilə yüksək konsentrasiyalı işıq şüaları istehsal edir.

Bu tətbiqlər yalnız işıq dalğaları haqqında anlayışımızın müasir cəmiyyəti necə formalaşdırdığının səthini cızır. İşıq dalğalarının əsas xassələri - onların sürəti, dalğa uzunluğu, tezliyi və amplitudası müxtəlif sahələrdə yeniliklər yaratmağa davam edir.

Rəng və elektromaqnit spektrini başa düşmək

İnsanlar görünən işıq kimi tanınan elektromaqnit spektrinin yalnız kiçik bir hissəsini görə bilsələr də, işıq dalğaları geniş dalğa uzunluqlarını əhatə edir. Görünən işıqdan başqa, elektromaqnit spektrinə ultrabənövşəyi işıq, infraqırmızı şüalanma, mikrodalğalı sobalar, radio dalğaları və s. daxildir, hər birinin özünəməxsus xüsusiyyətləri və tətbiqləri var.

Qəbul etdiyimiz rənglər işığın dalğa uzunluğu ilə müəyyən edilir, bənövşəyi görünən spektrin ən qısa ucunda (təxminən 380 nm) və qırmızı ən uzun ucunda (təxminən 700 nm). Hər bir rəng bu diapazonda müəyyən dalğa uzunluğuna uyğun gəlir və dünyada təcrübəmizə malik zəngin rəng palitrasını yaradır.

İşıq dalğalarının eksperimental müşahidəsi

İşığın dalğa xarakterini nümayiş etdirən sadə təcrübələrdən biri müdaxilə fenomenini nümayiş etdirən ikiqat yarıq təcrübəsidir. İşıq bir-birinə yaxın olan iki yarıqdan keçərək ekrana keçdikdə, parlaq və qaranlıq saçaqlar nümunəsi yaradır. Bu nümunə yalnız işığın dalğa təbiəti ilə izah edilə bilər, çünki hər yarıqdan gələn dalğalar konstruktiv və dağıdıcı şəkildə qarşılıqlı təsir göstərir.

Digər ümumi təcrübə ağ işığı onun komponent rənglərinə yaymaq üçün prizmadan istifadə etməyi əhatə edir. Bu dispersiya ona görə baş verir ki, müxtəlif dalğa uzunluqlarına malik işığın prizmadan keçərkən müxtəlif miqdarlarla sınması (əyilməsi) və spektr yaratmaq üçün yayılır. Bu təcrübə dalğa uzunluğu anlayışını və onun rənglə əlaqəsini gözəl şəkildə göstərir.

Nəticə

Bu dərsdə işıq dalğalarının əsas anlayışını, onların xüsusiyyətlərini, davranışlarını və gündəlik həyatımıza və elmi anlayışımıza dərin təsirini araşdırdıq. Dalğa uzunluğu, tezlik və amplituda kimi əsas xüsusiyyətlərdən əks, refraksiya, difraksiya və müdaxilə kimi mürəkkəb davranışlara qədər, işıq dalğaları təbiət qüvvələrinin mürəkkəb baletini aşkar etməyə davam edir. İşıq dünyası ilə səyahətimiz kəşf və innovasiyaya gedən yolu işıqlandıran insan marağının və amansız bilik axtarışımızın sübutudur.