Ottica ondulata

Ciò che è ondulato ottica?

IL Ottica ondulata, chiamato anche Ottica fisica, Studiare il comportamento della luce nella sua manifestazione come ondata. La luce è un'onda elettromagnetica, ed era già stata prevista dal commesso di James Maxwell (1831-1879) nelle sue equazioni.

Pertanto, la luce sperimenta gli stessi fenomeni di qualsiasi altro tipo di onda. A livello microscopico, la luce si verifica grazie al fatto che atomi e molecole nella materia sperimentano una ristrutturazione interna elettronica. E attraverso questi processi viene emessa la luce, costituita da un campo elettrico e un altro magnetico, entrambi dipendenti dal tempo, che vengono generati tra loro.

La rifrazione è uno dei fenomeni studiati dall'ottica ondulata

Tali campi, accoppiati perpendicolarmente, si muovono come un'onda in grado di diffondersi nel vuoto trasversale. Cioè, l'oscillazione oscilla perpendicolare alla direzione della propagazione e della velocità delle onde è una costante e in un vuoto è 300.000 km/s.

Tuttavia, quando la luce interagisce con la materia, allora si comporta come una particella. Questa particella è chiamata fotone E si manifesta in fenomeni come le radiazioni del corpo nero e l'effetto fotoelettrico, tra gli altri.

Ecco perché l'ottica è divisa in tre aree:

• Ottica ondulata, Focalizzato sui fenomeni ondulati della luce.
• Ottica quantistica, che studia alla luce quando si comporta come una particella quando interagisce con la materia.
• Ottica geometrica, Oriente alla descrizione degli aspetti geometrici della traiettoria della luce: riflessione e rifrazione.

Quali studi onducono l'ottica?

I colori in questo arcobaleno sulla pianura di Castilla sono dovuti alle diverse lunghezze d'onda della luce. L'ottica ondulata è responsabile del tuo studio

Optics ondulatory è l'area dell'ottica che si concentra sui fenomeni ondulatorie della luce:

• Interferenza
• Diffrazione
• Polarizzazione
• Riflessione
• Rifrazione

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Sebbene la riflessione e la rifrazione siano anche manifestazioni di luce, le ottiche geometriche sono trattate, come spiegato in precedenza. Per fare ciò, utilizza il modello Ray, in cui la luce è descritta come una linea retta che progredisce perpendicolarmente sul fronte d'onda. Questi raggi sono indipendenti l'uno dall'altro e completamente reversibili.

Ma in questo modello non si prevede che l'esperienza dell'esperienza della diffrazione, sebbene sia dimostrato che può, quindi, l'ottica geometrica non ha una portata sufficiente per spiegare molti aspetti del comportamento della luce.

Poiché questi fenomeni si verificano solo nelle onde, significa che la luce ha tutte le caratteristiche di un'onda, sia spaziale che temporale. Il primo scienziato a suggerire questo fu Christiaan Huygens (1629-1695), e quindi mantenne un'aspra disputa con Isaac Newton (1642-1727), che difendeva sempre la natura corpuscolare della luce.

Caratteristiche generali di un'onda

Parametri rappresentativi di un'onda sinusoidale

Un'onda è un disturbo ripetitivo che in linea di principio può essere modellato come una curva sinusoidale, sia un'onda trasversale o longitudinale. Le sue caratteristiche spaziali, cioè che si riferiscono alla forma dell'onda, sono:

-Creste e valli: Le posizioni più alte e più basse sono rispettivamente.

-Nodi: Sono le intersezioni dell'onda con la linea di riferimento corrispondente alla posizione di equilibrio.

-Lunghezza d'onda: È quasi sempre indicato dalla lettera greca λ (lambda) e viene misurata come la distanza tra due creste o due valli successive. O anche tra un punto e il punto successivo che è alla stessa altezza e appartiene al ciclo successivo o al precedente. Ogni colore nello spettro della luce visibile ha una lunghezza d'onda caratteristica associata.

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-Allungamento: È la distanza verticale misurata tra un punto appartenente all'onda e la linea di riferimento.

-Ampiezza: corrisponde al massimo allungamento.

Per quanto riguarda le caratteristiche temporali, come è già stato detto, il disturbo si muove periodicamente nel tempo, quindi un'onda leggera ha:

-Periodo, durata di una fase.

-Frequenza: Numero di onde prodotte per unità di tempo. Il periodo e la frequenza sono inverse tra loro.

-Velocità: È il quoziente tra la lunghezza d'onda λ e il periodo t:

V = λ /t

Due onde sinusoidali con la stessa ampiezza e con una differenza di fase. Fonte: Wikimedia Commons.

Proprietà ondulate

Interferenza

I campi elettromagnetici possono essere combinati in un punto, seguendo il principio di sovrapposizione. Ciò significa che se due onde luminose di uguale ampiezza, frequenza e differenza della fase φ, si sovrappongono in un punto spaziale, i rispettivi campi elettromagnetici vengono aggiunti come vettori.

L'interferenza si verifica perché l'onda che risulta dalla sovrapposizione può avere una larghezza maggiore alle onde che interferiscono o al contrario. Nel primo caso si dice che succeda interferenza costruttiva, E nel secondo si tratta interferenza distruttiva.

Il primo a dimostrare l'interferenza delle onde luminose di due fonti fu lo scienziato inglese e il poliglotta Thomas Young (1773-1829) nel 1801 nel suo famoso esperimento a doppia riduzione.

Diffrazione

La diffrazione consiste nella deviazione del comportamento rettilineo che subisce un'onda quando incontra un ostacolo o un'apertura sul suo percorso, a condizione che le dimensioni di questi siano simili alla lunghezza d'onda.

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La diffrazione delle onde sonore è molto facile da sperimentare, ma poiché la lunghezza d'onda della luce visibile è molto piccola, dell'ordine di poche centinaia di nanometri, è un po 'più complesso determinarla.

Polarizzazione

Polarizzazione della luce

La luce è composta da due campi perpendicolari tra loro, uno elettrico e uno magnetico, entrambi perpendicolari alla direzione di propagazione. La luce non polarizzata è costituita da una sovrapposizione disordinata di onde il cui campo elettrico ha direzioni casuali, d'altra parte, nella luce polarizzata, il campo elettrico ha una direzione preferenziale.

Applicazioni

Interferometria

Gli interferometri ottici sono dispositivi utilizzati per misurare le distanze con alta precisione. Inoltre possono anche misurare le lunghezze d'onda, gli indici di rifrazione, il diametro delle stelle vicine e rilevare la presenza di esoplaneti.

L'esperimento di Michaelson-Morley è stato condotto con un interferometro. In questo esperimento è stato scoperto che la velocità della luce è costante nel vuoto.

Polarimetria

Un polarimetro

La polarimetria è una tecnica utilizzata nell'analisi chimica delle sostanze attraverso la rotazione di un raggio di luce polarizzata che attraversa una sostanza otticamente. Il suo uso è frequente nell'industria alimentare per determinare la concentrazione di zucchero in bevande come succhi e vini.

Comunicazioni

Nelle comunicazioni, la luce viene utilizzata per la sua capacità di trasportare informazioni, ad esempio attraverso fibre ottiche, laser e olografia, ad esempio.

Riferimenti

1. Figueroa, d. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volume 7. Onde e fisica quantistica. A cura di Douglas Figueroa (USB).
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