Как я сказал ранее, произведение длины волны и частоты равно скорости света. Здесь есть два осложнения. Во-первых, есть несколько определений скорости света. Мы обсудим это далее в главе 5. Пока остановимся на том, что «скорость» означает фазовую скорость, являющуюся скоростью, с которой движутся волновые гребни изменяющихся электрических и магнитных полей вдоль заданного направления. Второе осложнение состоит в том, что фазовая скорость зависит от среды, через которую проходит свет. Более конкретно, произведение λ и ν равно скорости света в вакууме (c), делённому на показатель преломления среды (n). Другими словами, λν = c/n. Итак, предположим, что луч солнца исходит из воздуха (n ≈ 1) в океан (n ≈ 1,33). Индекс преломления растёт, поэтому фазовая скорость падает в 1,33 раза. Так как скорость является произведением частоты и длины волны, также должен упасть один из этих показателей (или оба). Оказывается, частота остается неизменной, а уменьшается длина волны. В этом случае «зёленый» фотон 550 нм в океанской воде фактически имеет длину волны 414 нм. Таким образом, частота выглядит более фундаментальным показателем, чем длина волны. Кроме того, помните, что энергия фотона пропорциональна частоте, но не длине волны (формула для преобразования ватт в фотоны в предыдущем разделе работает только в том случае, если вы используете длину волны, которую свет будет иметь в вакууме). Это важно, потому что во многих процессах, таких как поглощение, важна энергия фотона, а не длина волны. Например, длина волны «зёленого» фотона внутри нашего глаза будет завесить от того, наполнен ли глаз водой или воздухом (разный индекс преломления), но наше восприятие цвета от этого не изменится, поскольку поглощение света фоторецепторами зависит от энергии фотонов, а она связана с остающейся неизменной частотой. Однако, как я уже говорил, люди предпочитают единицы длины над единицами частоты (по крайней мере, я сам так делаю). Кроме того, ранняя история оптики больше фокусировалась на явлениях, которые лучше объяснялись мышлением о длине волны (интерференция, дифракционные решётки и т.п.). Родственные вопросы об энергии фотонов и электронных уровнях не появлялись до начала XX века. Наконец, длины волн видимого спектра света являются небольшими, и измеряются, от 0,4 до 0,7 мкм. Соответствующие этим длинам волн частоты составляют порядка 10 14 Гц, и с трудом поддаются измерению. Чтобы дать вам представление о величине этой частоты, представьте, что секунда растянута на период в сто лет. Световая волна же по-прежнему будет проходить полный цикл за 3/100 000 (нормальных) секунд. Итак, если вы не работаете на границе биологии и квантовой физики, я бы настоятельно предложил вам придерживаться длин волн, что буду делать и я в этой книге. Прежде чем расстаться с частотой навсегда, необходимо обсудить одну важную проблему. Она связанна с тем фактом, что спектр света является гистограммой. Предположим, вы измеряете спектр дневного света и что значение для длины волны 500 нм составляет 15 фотонов/см 2 /с/нм. Это не означает, что имеется 15 фотонов/см 2 /с с длиной волны ровно 500 нм. Это означает, что существует интервал шагом в 1-нм, центрированный на длине волны 500 нм, и на его протяжении у вас есть 15 фотонов/см 2 /с. Интервалы гистограммы спектра не обязательно должны быть шириной 1 нм, но все они должны иметь одинаковую ширину (шаг). Предположим, что все интервалы имеют ширину 1 нм и шаг в целых числах (т. е. один на 400 нм, один на 401 нм и т.д.). Что произойдет, если мы преобразуем эти значения длины волны в их частотные соответствия? Выберем длины волн двух соседних интервалов и назовем их λ1 и λ2. Соответствующие частоты ν1 и ν2 равны c/λ1 и c/λ2, где c — скорость света. Мы знаем, что λ1 — λ2 равны 1 нм, но чему равны ν1 — ν2?
Свет. Введение (видео 10) | Масштабы Вселенной | Космология и Астрономия
`nu _1 — nu _2 = ( c )/( lambda _1) — ( c )/( lambda _2) = ( c ( lambda _2 — lambda _1))/( lambda _1 lambda _2) = — ( c )/( lambda _1 lambda _2) ~= — ( c )/( lambda _1^2)` 2.1
Вы можете сделать последний шаг, потому что λ1 близка к λ2. Таким образом, ширина интервалов частот зависит от соответствующим им длин волны, что означает, что они не будут равны! На самом деле они весьма неравны. Интервалы на красном конце спектра (700 нм) будут составлять всего лишь треть от ширины интервалов на синем конце (400 нм). Это означает, что спектр, созданный с использованием равных интервалов для частот, будет отличаться от спектра с равными интервалами длины волны. Итак, какой из них правильный? Ни тот, ни другой. Смысл в том, что фигура спектра зависит от того, используете ли вы одинаковые размерности шага для частоты или для длины волны. И почему всё это должно вас волновать? Ведь можно всё сделать, просто используя длину волны? К сожалению, не все функции, построенные по длине волны, являются гистограммами. Кривые зрительной чувствительности, спектр повреждения от ультрафиолетового излучения – всё в этом роде – известны как «точечные функции» и не подвержены эффекту интервалов. Это может привести к серьёзному неправильному толкованию. Например, существует давняя уверенность в том, что зрительная чувствительность человеческого глаза оптимизирована для восприятия дневного света. Уверенность основана на том факте, что зрительная чувствительность нашего дневного зрения достигает максимума при свете с длиной волны 555 нм, а максимум дневного света приходится на длину волны около 510 нм. Звучит складно, не так ли? Прежде всего, кривая нашей зрительной чувствительности всегда указывается в единицах отклика на ватт, так же как и дневной свет обычно даётся в ваттах, несмотря на тот факт, что наши глаза фиксируют не энергию, а фотоны. Если преобразовать кривую чувствительности к отклику на фотон, а спектр дневного света в фотоны/см 2 /с, пик чувствительности теперь будет приходиться на длину волны 550 нм, а максимум дневного света окажется около 685 нм соответственно. Это не слишком хорошо, но всё же не слишком противоречиво, так? Однако, если вы измеряете спектр дневного света с использованием фотометра, настроенного на идентичные интервалы частот, пик дневного света теперь приходится на область около 1600 нм (рис. 2.3). Это далеко в инфракрасной зоне и нигде вблизи нашей кривой зрительной чувствительности. Итак, какой спектр дневного света является корректным относительно кривой чувствительности человеческого глаза? Как мы упоминали выше, вероятность поглощения фотона фоторецептором глаза зависит от частоты, а не длинны волны. Отсюда можно вывести аргумент, что при построении спектра оправданно использование интервалов частот. Однако правильный ответ заключается в том, что сравнение положения пиков бессмысленно. Можно сравнивать пики на спектре один с другим, при условии, что они получены с использованием одинаковых интервалов, будь то длина волны или частота. Но нельзя сравнивать их с спектрами действия и кривыми зрительной чувствительности, поскольку последние являются точечными функциями, а не гистограммами, и потому не зависят от того, что отложено по оси X – частота или длина волны. Единственный раз, когда это допустимо, это в случае, когда весь свет имеет почти одинаковую длину волны, как в толще воды. Тогда пик остаётся на месте (более или менее), независимо от того, работаете ли вы с интервалами длин волн или частотой. Однако за пределами глубокого моря вы почти никогда не увидите такого узкого спектра. И что с этим можно сделать? Оказывается, что хотя пики гистограммы зависят от того, на какие интервалы разбиты данные, на общий массив данных это не влияет. Это можно доказать расчётами, но вместо этого просто подумайте о том, что складываете сто стеклянных шаров в десять вёдер различного размера. Независимо от того, как вы разделите шарики между вёдрами, у вас всегда будет сто шаров. Поэтому чтобы узнать, действительно ли зрительная система человека оптимизирована для дневного света, нужно взглянуть на общий объём поглощённого света со всеми длинами волн, и так ли он велик, как мог бы быть. Мы сделаем это подробно в главе 4, которая охватывает поглощение. Важным следствием проблемы фотонов/энергии и длины волны/частоты является то, что вы не можете однозначно сказать, что свет является спектрально нейтральным (он же «белый»). Речь идёт не про тот факт, что наши визуальные системы воспринимают разнообразный спектр длин волн как белый цвет («цветопостоянство»), но о том, что способ отображения спектра зависит от используемых вами единиц, и от того, как вы разделяете данные. Другими словами, спектр, имеющий одинаковое количество энергии в каждом интервале длин волн, не будет иметь одинакового количества фотонов в том же интервале длин волн. Кроме того, оба этих спектра будут выглядеть совершенно по-другому, если вы перестроите их, используя аналогичные интервалы частот. Таким образом, практически ни один из реальных источников света не приближается к тому, чтобы быть спектрально плоским ни в одном из этих четырёх механизмов, но среди занимающихся светомоделированием общепринято допускать, что существует спектрально плоский источник «белого» света. Это, конечно, можно делать, но стоит помнить, что результаты не имеют универсального значения. Спектр будет плоским только для единиц и интервалов, которые вы выберете для работы. ← Предыдущая страница ❋ Следующая страница →
В чем измеряется длина световой волны
Важнейшие характеристики оптического излучения:
- Количество гребней, которые за секунду попадают на детектор либо проносятся мимо наблюдателя – частота. Измеряется в герцах (Гц).
- Расстояние между этими гребнями – это длина световой волны. Единица измерения – нанометры (нм).
Как определить длину волны света: формула для расчётов, способы измерить
Кроме вычисления существует несколько способов измерить длину волны света. Самый распространённый – с помощью дифракционной решётки с разным количеством щелей на миллиметр. Дифракционная решётка освещается, на экране замеряется расстояние между нулевым максимумом и максимумом первого порядка (a). Также определяется расстояние между нулевым максимумом первого и второго порядков. Посредством формулы: λ = frac < λ_1 + λ_2 > < 2 >вычисляется приблизительная длина излучения нужного цвета.
Частота и длина волны света взаимосвязаны соотношением λ = с/ν, где:
- ν – частота излучения;
- c – скорость его распространения в вакууме.
Для определения длины световой волны в воздухе применяется формула с показателем преломления среды:
λ = frac < с >< nν >, где: n = sqrt < εμ >– диэлектрическая и магнитная проницаемость воздуха.
Волновая оптика
Скорость света в вакууме ― фундаментальная физическая постоянная, она равна 3 ∙ 10 8 [м/с].
Длина волны света равна (lambda = frac) , где
Видимый свет ― это электромагнитная волна, длина волны которой находится в диапазоне, который воспринимает человеческий глаз ― от 400 до 700 нм. Длина волны света измеряется в нанометрах 1 [нм] = 10-9 м.
Электромагнитные волны с длиной волны менее 400 нм относятся к коротковолновому излучению (ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение) ― они не воспринимаются глазом, и в больших дозах опасны для организма человека, так как чем короче длина волны света ― тем больше его энергия.
Электромагнитные волны с длиной волны более 700 нм относятся к длинноволновому излучению (инфракрасное излучение, радиоволны). Длинноволновое излучение также не воспринимается глазом, но оно обладает меньшей энергией, чем видимое.
Как видно из формулы, чем больше длина волны света ― тем ниже его частота, и чем короче длина волны ― тем выше его частота. Частота света измеряется в герцах [Гц] или [1/с].
Когерентными называются световые волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз. Когерентные волны получают, расщепляя световой луч из одного источника, или же с помощью лазера.
Свойства
Электромагнитная волна характеризуется:
- частотой ν, которая представляет собой число полных циклов изменения магнитного или электрического поля в секунду, выраженное в герцах (Гц), 1 Гц = 1 с -1 .
- длиной волны λ, которая является расстоянием между ближайшими точками, где электрическое или магнитное поле находится в одной и той же фазе цикла.
Эти величины связаны между собой: чем выше частота, тем короче длина волны: ν = c / λ , где где c — скорость света.
Диапазон.
Видимый свет охватывает очень узкий диапазон в спектре электромагнитных волн, от 380 до 780 нм. Излучение меньшей длины волны является ультрафиолетовым, а излучение большей длины волны — инфракрасным.
Поэтому мы видим только очень ограниченную часть электромагнитного спектра, для остальной части электромагнитного спектра у нас нет сенсорных клеток, и мы вынуждены прибегать к техническим средствам. Часто информация, которую мы регистрируем с помощью технических средств, таких как инфракрасные камеры, затем «переводится» в цвета, которые мы видим.
Спектр
Человеческий глаз воспринимает свет разной длины волны как впечатление различных цветов (рис. 1).
- фиолетовый от 380 нм до 436 нм;
- синий от 436 нм до 495 нм;
- зеленый от 495 нм до 566 нм;
- желтый, от 566 нм до 589 нм;
- оранжевый 589 нм — 627 нм;
- красный от 627 нм до 780 нм.
Белый свет — это смесь всех цветов. Вы можете увидеть это, разложив свет в призме или посмотрев на радугу, которая возникает в результате дисперсии белого света на капельках воды в облаках.
Как получается, что мы видим мир в красках? Когда белый свет падает на тело, часть излучения поглощается, а часть отражается от его поверхности. Если тело поглощает свет от красного до зеленого и отражает синий и фиолетовый свет, то при рассмотрении в белом свете оно будет иметь оттенок синего или фиолетового, в зависимости от соотношения этих цветов в отраженном свете.
Видимый свет лишь слегка поглощается как атмосферой Земли, так и водой. Эта особенность чрезвычайно важна для жизни на Земле. Ему мы обязаны не только способностью видеть окружающее нас пространство, но и самим происхождением жизни на Земле. Жизнь не могла бы существовать без фотосинтеза, для которого необходим свет.
Свет имеет волновую природу, т.е. он подвержен различным физическим явлениям, характерным для волн, таким как дифракция или интерференция. Но в то же время он имеет корпускулярную природу — он состоит из фотонов, элементарных частиц с нулевым зарядом и массой покоя. Отсутствие массы покоя означает, что фотон не существует в состоянии покоя, он может двигаться только со скоростью света.
Энергия фотона прямо пропорциональна частоте волны и обратно пропорциональна длине электромагнитной волны:
E = h * ν = ( h * c ) / λ, где
где ν — частота волны, λ — длина волны, c = 3 * 10 8 — скорость света, h — постоянная Планка, h = 6,63*10- 34 Дж*с = 4,14*10 -15 эВ·c.
Смешивая вместе красные, синие и зеленые лучи света, можно получить любой цвет. Смешивание света равной интенсивности этих трех цветов дает белый свет (рис. 2). Изменяя пропорцию каждого цвета, можно получить другой цвет. Явление создания новых цветов путем наложения лучей видимого света разной длины называется аддитивным синтезом.
Чувствительность человеческого глаза к цветам обусловлена наличием в сетчатке трех типов фоторецепторов, называемых колбочками. Каждый тип колбочек чувствителен к разным цветам света: красному, зеленому и синему. В зависимости от соотношения этих трех цветов, регистрируемых колбочками, в мозге формируется впечатление о полученном цвете.
Центр области видимого света находится на длине волны около 555 нм, что соответствует желто-зеленому цвету. К свету этого цвета чувствительность глаза наиболее высока. Кривая чувствительности глаза стремится к нулю как на длинноволновой, так и на коротковолновой стороне (рис. 3).
Все современные мониторы, телевизоры, цифровые камеры и подобные устройства работают по принципу аддитивного смешивания цветов. Комбинируя цвета RGB (красный, зеленый, синий) в любом количестве комбинаций, можно получить широкий спектр производных цветов на экране.
Источники.
Источником видимого света может быть пламя свечи, газ в люминесцентной лампе или зажженная лампочка, а также отражающий солнечный свет объект.
Светотехнические величины
Оптическая область спектра электромагнитного излучения делится на ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную.
Видимое излучение (свет, пучок света, поток света) – излучение, которое, попадая на сетчатую оболочку глаза, может вызвать зрительное ощущение.
Ультрафиолетовое излучение:длины волн от 1 до 380 нм.
Видимое излучение: длины волн от 380 до 760 нм.
Инфракрасное излучение: длины волн от 760 нм до 1 мм.
Видимая часть спектра состоит из следующих цветных полос:
- красный – 760…630 нм;
- оранжевый – 630…600 нм:
- желтый – 600…570 нм;
- зеленый – 570…490 нм;
- синий – 490…450 нм;
- голубой – 450…430 нм;
- фиолетовый – 430…380 нм.
На практике приходится чаще всего иметь дело с телами, излучающими свет сложного спектрального состава, состоящего из волн различной длины. Энергия видимых излучений воздействует на светочувствительные элементы глаза и производит световое ощущение, интенсивность которого зависит от мощности излучения и длины волны. Это объясняется разной чувствительностью глаза к излучениям с различными длинами волн. При одинаковой мощности излучений каждой из длин волн наибольшее световое ощущение возникает при излучении зеленого цвета с длиной волны 555 нм. Синее излучение той же мощности воспринимается примерно в 20, а красное в 50 раз слабее.
Поток излучения (Ф, Вт)- отношение энергии, переносимой электромагнитным излучением через какую-либо поверхность, ко времени переноса, значительно превышающему период электромагнитных колебаний. Поток излучения измеряется в Вт.
Световые величины— редуцированные фотометрические величины, образованные из энергетических фотометрических величин при помощи спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения. От энергетических световые величины отличаются тем, что характеризуют свет с учетом его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Образуют систему световых фотометрических величин.В качестве единиц измерения световых величин используются особые световые единицы, базирующиеся на единице силы света «кандела».
Кандела (кд) – единица силы света, равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическоеизлучение частотой 540.10 12 Гц (что соответствует длине волны 555 нм), энергетическая сила света которого в этом направлении 1/683 Вт/ср
Световой поток (Фсв, лм) – редуцированный поток излучения, применяемый для характеристики действия излучения в оптическом диапазоне частот на глаз человека и измеряется в люменах (лм). Световой поток является величиной, пропорциональной потоку излучения, оценённому в соответствии со спектральной чувствительностью среднего человеческого глаза, для чего используется понятие спектральной световой эффективности монохроматического излучения. Также существует понятие – механический эквивалент света: отношение потока излучения к содержащемуся в нём световому потоку. 1 ватту излучения с длиной волны 555 нм соответствует световой поток, равный 683 лм.
1 люмен (лм)равен световому потоку, который излучает точечный источник, имеющий силу света, равную 1 канделе, в угол, равный 1 стерадиану (1 лм = 1 кд × ср). Величина полного светового потока, который создает источник, имеющий силу света в 1 канделу, равен 4π люменов.
Механический эквивалент света — отношение полного потока излучения (мощности излучения) к содержащемуся в нём световому потоку (зависит от длины волны света). Для длины света 555 нм механический эквивалент света имеет наименьшее значение, равное 0,00146 Вт/лм.
Спектральная световая эффективность монохроматического излучения- физическая величина, характеризующая чувствительность человеческого глаза к воздействию на него монохроматического света (зависит от длины волны света), имеет размерность лм/Вт.
Телесный угол(Ω, ср)- часть пространства, ограниченная конической поверхностью. Величина телесного угла определяется как отношение площади сферической поверхности S, на которую он опирается, к квадрату радиуса сферы r.Единица телесного угла – стерадиан (ср). Величина телесного угла в 1ср представляет собой телесный угол, который вырезает на поверхности сферы площадь, равную квадрату радиуса данной сферы.Полная сфера образует телесный угол, равный 4π.
Сила света (I, кд) — одна из основных световых величин, характеризующая свечение источника видимого излучения в некотором направлении. Сила света равна отношению светового потока, распространяющегося от источника внутри элементарного телесного угла, содержащего данное направление, к этому телесному углу: I=dФсв/dΩ. Сила света измеряется в канделах (кд). Если световой поток распределен в пространстве равномерно, то I=Фсв/Ω.
Освещенность (Е, лк)- световая величина, определяемая отношением светового потока, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка: E = dФсв/dS. Единица измерения освещенности — люкс (лк).Если световой поток распределен в пространстве равномерно, тоЕ = Фсв/S.
Яркость (L, кд/м 2 )-поверхностно-пространственная плотность светового потока, исходящего от поверхности, равна отношению светового потока dФсв к геометрическому фактору dΩdScosφ:L = dФсв/dΩdScosφ. dΩ- заполненный излучением телесный угол, dS- площадь участка, испускающего или принимающего излучение, φ — угол между перпендикуляром к этому участку и направлением излучения. Из общего определения яркости следует два практически наиболее интересных частных определения:
- Яркость — отношение силы света элемента поверхности к площади его проекции, перпендикулярной рассматриваемому направлению: L = dI/dScosφ.
- Яркость — отношение освещённости в точке плоскости, перпендикулярной направлению на источник, к элементарному телесному углу, в котором заключён поток, создающий эту освещённость:L = dЕ/dΩcosφ.
Яркость измеряется в кд/м 2 . Из всех световых величин яркость наиболее непосредственно связана со зрительными ощущениями, т. к. освещённости изображений предметов на сетчатке глаза пропорциональны яркости этих предметов. Яркость– синоним понятия энергетической яркости, которая измеряется в Вт/ср/м 2 .
Производство и поставка экструзионных профилей и труб из поликарбоната. Оперативная доставка в Москву, Нижний Новгород, Казань, Ростов, Свердловск, Челябинск, Краснодар, Пермь, Ставрополь, Волгоград, Тверь.
- Рассеиватели для светотехники
- Трубы
- Линзы
- Соединительные и технические профили
Свет — это электромагнитные волны и не только
Электромагнитное излучение — один из многих способов перемещения энергии в космосе. Тепло от горящего огня, свет солнца, рентгеновские лучи, используемые вашим врачом, а также энергия, используемая для приготовления пищи в микроволновой печи, — все это формы электромагнитного излучения. Хотя эти формы энергии могут показаться совершенно разными, они связаны тем, что все обладают волнообразными свойствами.
Если вы когда-нибудь купались в океане, вы уже знакомы с волнами. Волны — это просто возмущения в определенной физической среде или поле, приводящие к вибрации или колебаниям. Набухание волны в океане и последующее за ним падение — это просто вибрация или колебание воды на поверхности океана. Электромагнитные волны похожи, но они также отличаются тем, что на самом деле состоят из волны, колеблющиеся перпендикулярно друг другу. Одна из волн — колеблющееся магнитное поле; другой — колеблющееся электрическое поле.
.jpg?1631994476032)
Электромагнитное излучение можно представить в виде колеблющегося электрического поля (колеблющегося в плоскости страницы / экрана компьютера) и перпендикулярного (в данном случае колеблющегося на странице и вне ее) магнитного поля. Ось Y — амплитуда, а ось X — расстояние в пространстве.
Хотя хорошо иметь базовое представление о том, что такое электромагнитное излучение, большинство химиков меньше интересуются физикой, лежащей в основе этого типа энергии, и гораздо больше интересуются тем, как эти волны взаимодействуют с веществом. В частности, химики изучают, как различные формы электромагнитного излучения взаимодействуют с атомами и молекулами. Из этих взаимодействий химик может получить информацию о структуре молекулы, а также о типах химических связей, которые она содержит. Однако прежде чем мы поговорим об этом, необходимо поговорить немного подробнее о физических свойствах световых волн.
Электромагнитный спектр световых волн
Электромагнитные волны можно классифицировать и упорядочивать в соответствии с их различными длинами волн / частотами; эта классификация известна как электромагнитный спектр. Следующая таблица показывает нам этот спектр, который состоит из всех типов электромагнитного излучения, существующих в нашей Вселенной.
Электромагнитный спектр состоит из всех видов излучения Вселенной. Гамма-лучи имеют самую высокую частоту, а радиоволны — самую низкую. Видимый свет находится примерно в середине спектра и составляет очень небольшую часть всего спектра.
Как мы видим, видимый спектр, то есть свет, который мы можем видеть своими глазами, составляет лишь небольшую часть различных типов излучения, которые существуют. Справа от видимого спектра мы находим типы энергии, которые имеют более низкую частоту (и, следовательно, большую длину волны), чем видимый свет. Эти типы энергии включают инфракрасные (ИК) лучи (тепловые волны, излучаемые тепловыми телами), микроволны и радиоволны. Эти типы излучения постоянно окружают нас и не являются вредными, потому что их частота очень мала. Как мы увидим в разделе «фотон», более низкочастотные волны имеют меньшую энергию и, следовательно, не опасны для нашего здоровья.
.png?1631994786578)
Слева от видимого спектра находятся ультрафиолетовые (УФ) лучи, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Эти типы излучения вредны для живых организмов из-за их чрезвычайно высоких частот (и, следовательно, высоких энергий). Именно по этой причине мы используем лосьон для загара на пляже (чтобы заблокировать УФ-лучи от солнца), и поэтому рентгенолог поместит на нас свинцовый щит, чтобы предотвратить проникновение рентгеновских лучей во что-либо другое. чем отображаемая область нашего тела. Гамма-лучи, будучи наивысшими по частоте и энергии, являются наиболее разрушительными. К счастью, наша атмосфера поглощает гамма-лучи из космоса, тем самым защищая нас от вреда.
Далее мы поговорим о взаимосвязи между частотой волны и ее энергией.
Удивительные эффекты
Явление дифракции для волн с очень маленькой длиной приводит к удивительным результатам. Так, электроны и даже относительно крупные молекулы могут проявлять волновые свойства!
Согласно квантовой механике, все микрообъекты обладают одновременно и волновыми, и корпускулярными свойствами. Их длина волны вычисляется по формуле де Бройля:
Где h — постоянная Планка, p — импульс частицы. Оказывается, что длина волны электрона с энергией 20 кэВ составляет всего 0,05 нм! Это приводит к удивительным проявлениям дифракции.
Дифракция электронов
Явление дифракции электронов на кристаллических решетках широко используется в электронной микроскопии для исследования структуры веществ с очень высоким разрешением.
При определенных условиях дифрагируют даже относительно крупные молекулы, состоящие из сотен атомов! Это позволяет изучать их пространственную структуру.
Кроме того, наблюдалась дифракция пучков атомов инертных газов и даже водорода на специально созданных микроструктурах.
