Hoje falaremos sobre transmitância e conceitos relacionados. Todas essas grandezas referem-se à seção de óptica linear.
Luz no mundo antigo
As pessoas costumavam pensar que o mundo era cheio de mistérios. Até o corpo humano carregava muito do desconhecido. Por exemplo, os antigos gregos não entendiam como o olho vê, por que a cor existe, por que a noite chega. Mas, ao mesmo tempo, o mundo deles era mais simples: a luz, caindo sobre um obstáculo, criava uma sombra. Isso é tudo o que até mesmo o cientista mais educado precisava saber. Ninguém pensou na transmissão da luz e do aquecimento. E hoje eles estudam na escola.
Luz encontra obstáculo
Quando um feixe de luz atinge um objeto, ele pode se comportar de quatro maneiras diferentes:
- gobble up;
- dispersão;
- refletir;
- siga em frente.
Assim, qualquer substância possui coeficientes de absorção, reflexão, transmissão e espalhamento.
A luz absorvida altera as propriedades do próprio material de diferentes maneiras: aquece-o, altera sua estrutura eletrônica. A luz difusa e refletida são semelhantes, mas ainda diferentes. Ao refletir a luzmuda a direção de propagação e, quando espalhado, seu comprimento de onda também muda.
Um objeto transparente que transmite luz e suas propriedades
Os coeficientes de reflexão e transmissão dependem de dois fatores - as características da luz e as propriedades do próprio objeto. Importa:
- Estado agregado da matéria. O gelo refrata de forma diferente do vapor.
- A estrutura da rede cristalina. Este item se aplica a sólidos. Por exemplo, a transmitância do carvão na parte visível do espectro tende a zero, mas um diamante é uma questão diferente. São os planos de sua reflexão e refração que criam um jogo mágico de luz e sombra, pelo qual as pessoas estão dispostas a pagar um dinheiro fabuloso. Mas ambas as substâncias são carbonos. E um diamante queimará em um fogo não pior que carvão.
- Temperatura da matéria. Curiosamente, mas em altas temperaturas, alguns corpos se tornam uma fonte de luz, então eles interagem com a radiação eletromagnética de uma maneira um pouco diferente.
- O ângulo de incidência do feixe de luz no objeto.
Lembre-se também que a luz que sai de um objeto pode ser polarizada.
Comprimento de onda e espectro de transmissão
Como mencionamos acima, a transmitância depende do comprimento de onda da luz incidente. Uma substância que é opaca aos raios amarelos e verdes parece transparente ao espectro infravermelho. Para pequenas partículas chamadas "neutrinos", a Terra também é transparente. Portanto, apesar de seremgera o Sol em quantidades muito grandes, é tão difícil para os cientistas detectá-los. A probabilidade de um neutrino colidir com a matéria é muito pequena.
Mas na maioria das vezes estamos falando sobre a parte visível do espectro da radiação eletromagnética. Se houver vários segmentos da escala no livro ou tarefa, a transmitância óptica se referirá à parte dela que é acessível ao olho humano.
Fórmula do coeficiente
Agora o leitor está preparado o suficiente para ver e entender a fórmula que determina a transmissão de uma substância. Fica assim: S=F/F0.
Então, a transmitância T é a razão entre o fluxo de radiação de um determinado comprimento de onda que passou pelo corpo (Ф) e o fluxo de radiação original (Ф0).
O valor de T não tem dimensão, pois é denotado como uma divisão de conceitos idênticos entre si. No entanto, este coeficiente não é desprovido de significado físico. Mostra quanta radiação eletromagnética atravessa uma determinada substância.
Fluxo de Radiação
Esta não é apenas uma frase, mas um termo específico. O fluxo de radiação é a potência que a radiação eletromagnética transporta através de uma superfície unitária. Mais detalhadamente, este valor é calculado como a energia que a radiação se move através de uma unidade de área em uma unidade de tempo. A área geralmente é um metro quadrado e o tempo é segundos. Mas dependendo da tarefa específica, essas condições podem ser alteradas. Por exemplo, para vermelhogigante, que é mil vezes maior que o nosso Sol, você pode usar quilômetros quadrados com segurança. E para um pequeno vaga-lume, milímetros quadrados.
Claro que, para poder comparar, foram introduzidos sistemas de medição unificados. Mas qualquer valor pode ser reduzido a eles, a menos, é claro, que você estrague o número de zeros.
Associado a esses conceitos está também a magnitude da transmitância direcional. Ele determina quanto e que tipo de luz passa pelo vidro. Este conceito não é encontrado em livros de física. Está oculto nas especificações e regras dos fabricantes de janelas.
A lei da conservação da energia
Esta lei é a razão pela qual a existência de uma máquina de movimento perpétuo e uma pedra filosofal é impossível. Mas há água e moinhos de vento. A lei diz que a energia não vem do nada e não se dissolve sem deixar vestígios. A luz caindo sobre um obstáculo não é exceção. Não decorre do significado físico da transmitância que, como parte da luz não passou pelo material, ela evaporou. De fato, o feixe incidente é igual à soma da luz absorvida, espalhada, refletida e transmitida. Assim, a soma desses coeficientes para uma dada substância deve ser igual a um.
Em geral, a lei da conservação da energia pode ser aplicada a todas as áreas da física. Nos problemas escolares, muitas vezes acontece que a corda não estica, o pino não aquece e não há atrito no sistema. Mas na realidade isso é impossível. Além disso, vale sempre lembrar que as pessoas sabemDe jeito nenhum. Por exemplo, no decaimento beta, parte da energia foi perdida. Os cientistas não entenderam para onde foi. O próprio Niels Bohr sugeriu que a lei de conservação pode não ser válida nesse nível.
Mas então uma partícula elementar muito pequena e astuta foi descoberta - o neutrino lépton. E tudo se encaixou. Portanto, se o leitor, ao resolver um problema, não entende para onde vai a energia, devemos lembrar: às vezes a resposta é simplesmente desconhecida.
Aplicação das leis de transmissão e refração da luz
Um pouco acima dissemos que todos esses coeficientes dependem de qual substância fica no caminho do feixe de radiação eletromagnética. Mas esse fato também pode ser usado ao contrário. Tomar o espectro de transmissão é uma das maneiras mais simples e eficazes de descobrir as propriedades de uma substância. Por que esse método é tão bom?
É menos preciso que outros métodos ópticos. Muito mais pode ser aprendido fazendo uma substância emitir luz. Mas esta é a principal vantagem do método de transmissão óptica - ninguém precisa ser forçado a fazer nada. A substância não precisa ser aquecida, queimada ou irradiada com laser. Sistemas complexos de lentes ópticas e prismas não são necessários, pois o feixe de luz passa diretamente pela amostra em estudo.
Além disso, este método é não invasivo e não destrutivo. A amostra permanece em sua forma e condição originais. Isso é importante quando a substância é escassa, ou quando é única. Temos certeza de que o anel de Tutancâmon não vale a pena queimar,para descobrir com mais precisão a composição do esm alte nela.
