Ορατά κύματα

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα έχει ένα ορατό τμήμα που θα είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι μας. Τα ορατά κύματα είναι κύματα φωτός που έχουν τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Σε αυτό το άρθρο, μπορούμε να συναντήσουμε το υλικό μελέτης σημειώσεις ορατών κυμάτων, σε βάθος.

Ορατά κύματα

Τα ορατά κύματα ή ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι τα διαδιδόμενα κύματα που σχηματίζονται από τις διακυμάνσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Όπως και άλλα κύματα, τα κύματα φωτός ή τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να ταξιδέψουν μέσω της ύλης ή μέσω του κενού χώρου.

Υλικό μελέτης ορατών κυμάτων

Ταχύτητα ορατού κύματος

Τα φωτεινά κύματα ταξιδεύουν στον κενό χώρο με περίπου 300.000 km/s και ταξιδεύουν πιο αργά στα στερεά. Το φως από τον ήλιο ταξιδεύει 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα στη Γη σε περίπου 8 ½ λεπτά.

Μήκος κύματος και συχνότητα φωτός

Το μήκος κύματος του φωτός εκφράζεται σε νανόμετρα (nm). Γνωρίζουμε ότι ένα νανόμετρο ισούται με 1 δισεκατομμυριοστό του μέτρου. Αυτά τα κύματα έχουν ένα στενό εύρος μηκών κύματος περίπου 700 έως 400 δισεκατομμυριοστά του μέτρου.

Για παράδειγμα, το φως του φεγγαριού είναι στην πραγματικότητα το φως που αντανακλάται από τον ήλιο. Αυτά τα κύματα φωτός ταξιδεύουν στο διάστημα και τον ουρανό για να φτάσουν στα ανθρώπινα μάτια μας.

Εάν η ενέργεια του κύματος είναι μεγαλύτερη, τότε η συχνότητα του κύματος θα είναι επίσης μεγαλύτερη. Το μήκος κύματος είναι αντιστρόφως ανάλογο της συχνότητας. Τα μικρότερα μήκη κύματος έχουν υψηλότερη συχνότητα και τα μεγαλύτερα μήκη κύματος έχουν χαμηλότερη συχνότητα.

Ορατό φως και χρώμα

Όπως έχουμε ήδη συζητήσει, τα κύματα ορατού φωτός έχουν ένα στενό εύρος μηκών κύματος από περίπου 700 έως 400 δισεκατομμυριοστά των μέτρων (νανόμετρο). Το λευκό φως είναι ο συνδυασμός διαφορετικών χρωμάτων. Το πρίσμα διασπά το λευκό φως για να σχηματίσει διαφορετικά χρώματα. Τα διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός κάμπτονται σε διαφορετικές ποσότητες ενώ αλλάζει το μέσο. Το ιώδες φως έχει το μικρότερο μήκος κύματος και κάμπτεται περισσότερο. Το κόκκινο φως έχει το μεγαλύτερο μήκος κύματος και το λιγότερο λυγισμένο.

Ιδιότητες ορατών κυμάτων

Οι τρεις σημαντικές ιδιότητες των ορατών κυμάτων είναι η ανάκλαση, η διάθλαση, η απορρόφηση και η μετάδοση μέσω διαφόρων υλικών.

• Αντανάκλαση

Η ανάκλαση είναι η ιδιότητα του κύματος που μπορεί να αναπηδήσει χωρίς απορρόφηση. Όταν το κύμα χτυπά το όριο, η κατεύθυνση των κυμάτων αλλάζει με βάση τη γωνία στην οποία χτυπούν, που ονομάζεται νόμος της ανάκλασης.

Ο νόμος της ανάκλασης δηλώνει ότι όταν το κύμα φωτός χτυπά ένα όριο στη γωνία, η ανακλαστική επιφάνεια θα είναι ίση με τη γωνία στην οποία το κύμα φεύγει από την επιφάνεια.

Εδώ, μπορούμε να δούμε δύο τύπους ανάκλασης όπως

• Διάχυτη ανάκλαση
• Θαυμαστική αντανάκλαση

Η διάχυτη ανάκλαση συμβαίνει στις τραχιές ανακλαστικές επιφάνειες όπου το φως διασκορπίζεται. Η θεαματική αντανάκλαση συμβαίνει σε γυαλιστερές επιφάνειες όπου αντανακλά μια εικόνα που μοιάζει με καθρέφτη.

Παράδειγμα

Διαφανή αντικείμενα όπως το γυαλί, επιτρέπουν στο φως να περάσει μέσα από αυτά. Τα αδιαφανή αντικείμενα δεν θα επιτρέψουν στο φως να περάσει μέσα από αυτά. Το φως που περνά μέσα από τα αδιαφανή αντικείμενα είτε απορροφάται είτε ανακλάται.

• Διάθλαση

Η διάθλαση είναι η σημαντική ιδιότητα που εμφανίζεται όταν το κύμα περνά από το ένα μέσο στο άλλο. Η ταχύτητα του κύματος αλλάζει.

Παράδειγμα

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν διαθλαστικά τηλεσκόπια που χρησιμοποιούν φακούς που λειτουργούν κάτω από τη διαθλαστική ιδιότητα. Αυτοί οι διαθλαστικοί φακοί χρησιμοποιούνται για τη συλλογή φωτός από μακρινές πηγές όπως αστέρια, πλανήτες κ.λπ., και εστιάζουν το φως μέσω του ανθρώπινου ματιού.

• Απορρόφηση

Η απορρόφηση είναι η ιδιότητα κατά την οποία το κύμα χτυπά ένα όριο και θα απορροφηθεί στο μέσο. Δεν θα ανακλαστεί ούτε θα διαθλαστεί. Όταν συμβαίνει απορρόφηση, παράγεται θερμότητα.

Παράδειγμα

Όταν φοράμε ένα μαύρο φόρεμα, όλα τα κύματα φωτός απορροφώνται και μπορούμε να νιώσουμε τη ζέστη. Όταν φοράμε ένα λευκό φόρεμα, όλα τα κύματα φωτός αντανακλώνται και δεν γίνεται αισθητή η θερμότητα.

• Ιδιότητα περίθλασης

Η περίθλαση είναι η ιδιότητα στην οποία το κύμα απλώνεται ακτινικά.

Παράδειγμα

Ο λαμπτήρας στο σκοτεινό θάλαμο απλώνει τα κύματα φωτός ακτινικά από τον λαμπτήρα. Η περίθλαση χρησιμοποιείται επίσης σε ολογραφικές εικόνες. Αυτές οι ολογραφικές εικόνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μέτρα ασφαλείας σε δελτία ταυτότητας και πιστωτικές κάρτες.

• Ένταση κυμάτων

Η ποσότητα ενέργειας που μπορεί να μεταφέρει ένα κύμα ονομάζεται ένταση κύματος. Καθορίζει τη φωτεινότητα του φωτός. Το αμυδρό φως έχει χαμηλότερη ένταση καθώς το κύμα μεταφέρει λιγότερη ενέργεια. Καθώς η απόσταση είναι μακριά από την πηγή φωτός, η ενέργεια του κύματος εξαπλώνεται και η ένταση του κύματος μειώνεται.

Εφαρμογές ορατών κυμάτων

Τα ορατά κύματα χρησιμοποιούνται στα περισσότερα πεδία όπως το

• Επικοινωνίες οπτικών ινών
• Το λέιζερ είναι απαραίτητο για την κατασκευή προϊόντων
• Παρακολούθηση οξυγόνου στον εγκέφαλο
• Μέτρηση ακτινοβολίας
• Αισθητήρες πολλαπλών λειτουργιών σε smartphone
• Σε διόδους ημιαγωγών
• Ατμοσφαιρική παρατήρηση από τη δέσμη λέιζερ.
• Πρώιμη ανίχνευση καρκίνου και άνοιας

Συμπέρασμα

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι εγκάρσια κύματα που αποτελούνται από δονούμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα έχει διαφορετικά κύματα όπως ραδιοκύματα, υπέρυθρα κύματα, ορατό φως και ακτίνες γάμμα. Από αυτά, έχουμε δει το υλικό μελέτης σημειώσεις ορατών κυμάτων. Τα κύματα φωτός είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη του φωτισμού και της θεωρίας της φωτογραφίας στη φυσική.