1. Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) – rozchodzące się w przestrzeni
zaburzenie pola elektromagnetycznego. Zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej, w której
składowa elektryczna i magnetyczna są prostopadłe do siebie, a obie są prostopadłe do kierunku
rozchodzenia się promieniowania. Oba pola indukują się wzajemnie – zmieniające się pole elektryczne
wytwarza zmienne pole magnetyczne, a zmieniające się pole magnetyczne wytwarza zmienne pole
elektryczne. Źródłem pola elektromagnetycznego jest przyspieszający lub hamujący ładunek
elektryczny. Najczęściej źródłem tego promieniowania jest ładunek wykonujący drgania.
Cechą charakterystyczną fal elektromagnetycznych jest ich możliwość rozchodzenia się w próżni,
czym w zasadniczy sposób różnią się od fal mechanicznych, które mogą się rozchodzić jedynie w
ośrodkach sprężystych. Źródła fal elektromagnetycznych -W fali elektromagnetycznej zmienne pole
elektryczne wytwarza zmienne pole magnetyczne i odwrotnie, zgodnie z prawami, które sformułował
w XIX wieku James Clerk Maxwell. Aby wytworzyć taką falę, potrzebne jest więc źródło jednego z
tych pól, dalej wszystko dzieje się automatycznie. W radiofonii i telewizji takimi źródłami są anteny.
Prąd w nich płynący wytwarza zmienne pole magnetyczne, a także może prowadzić do zależnego od
czasu gromadzenia się ładunków elektrycznych, co wytwarza zmienne pole elektryczne. W
promieniujących atomach i cząsteczkach takim źródłem jest najczęściej drgający ładunek elektryczny.
Promieniowanie elektromagnetyczne, choć jest falą, jak wynika z równań Maxwella, jest
równocześnie strumieniem kwantów - fotonów. Im mniejsza długość fali, tym bardziej ujawnia
cząsteczkowa natura promieniowania elektromagnetycznego
2. Podział fal elektromagnetycznych na poszczególne rodzaje dokonuje się ze względu na sposób
ich wytwarzania. Fale radiowe czy mikrofale są wytwarzane sztucznie za pomocą przyrządów
elektronicznych. Promieniowanie podczerwone, świetlne i ultrafioletowe powstaje wskutek zmian
energetycznych, zachodzących w elektronowej powłoce wewnętrznej atomów lub cząsteczek.
Promienie X powstają przez hamowanie w polu kulombowskim jąder sztucznie wytworzonej wiązki
rozpędzonych elektronów lub wskutek przejść energetycznych, zachodzących w wewnętrznej powłoce
elektronowej atomów. Promieniowanie gamma powstaje przy przejściach energetycznych wewnątrz
wzbudzonych jąder. Promieniowanie kosmiczne powstaje podczas hamowania elektronów lub innych
cząstek elementarnych o dużej energii w kulombowskim polu jąder atomowych.Światło to fala
elekromagnetyczna Pod pojęciem światła rozumie się promieniowanie elektromagnetyczne,
widzialne dla człowieka. Zakres długości fali dla takiego promieniowania wynosi 380 - 750 nm. Od
strony krótszych fal zakres widzialny graniczy z ultrafioletem, natomiast od strony dłuższych fal z
podczerwienią. Wiek dwudziesty przyniósł dowody na to, że światło ma dwoistą, korpuskularno -
falową naturę. Czyli, że w niektórych warunkach światło może być traktowane jako strumień fotonów
niosących energię. Drgające ładunki elektryczne wytwarzają w przestrzeni zmienne pole elektryczne,
które zgodnie z prawem Maxwella indukuje zmienne pole magnetyczne, a to z kolei indukuje zmienne
pole elektryczne itd. Tak więc drgania pola elektrycznego wzbudzają drgania pola magnetycznego i
odwrotnie. Drgające pola, które wzajemnie się wzbudzają, nazywamy promieniowaniem
elektromagnetycznym. Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodzi się w przestrzeni jak fala o
częstotliwości równej częstotliwości drgań ładunku elektrycznego, który jest jej źródłem, i dlatego
promieniowanie to nazywamy falą elektromagnetyczną.
Wszystkie znane nam fale elektromagnetyczne mają częstotliwości, które mieszczą się w przedziale
od 10 do 3-ej Hz (długie fale radiowe) do 10 do 22-ej Hz (promieniowanie gamma) i tworzą widmo
promieniowania elektromagnetycznego. Światło widzialne, czyli to, które rejestrują nasze oczy,
to mały fragment całego widma fal elektromagnetycznych. Podlega ono tym samym prawom,
jakim podlegają fale elektromagnetyczne. W danym ośrodku wszystkie fale elektromagnetyczne
rozchodzą się z taką samą prędkością, która w próżni wynosi 3 · 10 do 8-ej m/s.
3. Promieniowanie świetlne o jednej, konkretnej długości fali nosi nazwę światła
monochromatycznego. Natomiast jeśli stanowi mieszaninę fal charakteryzujących się różnymi
długościami to takie światło nazywa się niemonochromatycznym.Jeżeli zostanie wykonane
doświadczenie polegające na tym, że światło wysyłane przez żarówkę padnie na wąską szczelinę a
następnie na siatkę dyfrakcyjną to nie zaobserwuje się poszczególnych linii ale jasne pasmo. Jedna
barwa będzie płynni przechodzić w drugą. Wniosek z tego jest taki, że światło żarówki to mieszanina
fal o wszystkich możliwych długościach. Taki przykład widma nosi nazwę widma ciągłego. Ponieważ
światło kąt ugięcia światła fioletowego będzie obserwowany jako najmniejszy stąd można
wywnioskować, że ma ono najmniejszą długość fali. Odwrotnie będzie dla światła czerwonego. W
tym największy kąt ugięcia świadczy o najdłuższej fali. Każdej barwie odpowiada inny zakres
długości fali.Monochromatyczne światło,
jednobarwne, o określonej długości fali. Barwy
proste (monochromatyczne, widmowe) -
Barwa prosta to wrażenie wzrokowe wywołane
przedziału fal widzialnych czyli ok. 380 nm - ok. 760 nm (podaje się tutaj różne podobne zakresy,
normy nigdy nie będzie, bo nie można sztywno określić granic fizjologicznych ludzkiego wzroku).
4.Rodzaje polaryzacji fali-Polaryzacja liniowa W fali spolaryzowanej liniowo oscylacje zaburzenia
odbywają się w jednej płaszczyźnie, w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się
fali.Płaską falę rozchodzącą się w kierunku z, a spolaryzowaną liniowo w dowolnym kierunku, można
przedstawić jako superpozycję dwóch fal spolaryzowanych liniowo w kierunkach x i y. Fale składowe
są w zgodnej
lub w przeciwfazie (przesunięte o 180°), a ich stosunek amplitud określa kierunek
polaryzacji powstającej w wyniku takiej superpozycji fali wypadkowej. Polaryzacja kołowa W
polaryzacji kołowej rozchodzące się zaburzenie (na przykład
ośrodka materialnego od położenia równowagi) określane wzdłuż kierunku ruchu fali ma zawsze taką
samą wartość, ale jego kierunek się zmienia. Kierunek zmian jest taki, że w ustalonym punkcie
przestrzeni koniec wektora opisującego zaburzenie zatacza okrąg w czasie jednego okresu fali.Taki
ruch po okręgu można rozłożyć na dwa drgania harmoniczne o jednakowych amplitudach, ale o fazach
przesuniętych o 90° lub 270° (-90°). W zależności do tego, czy fazy są przesunięte o 90° czy 270°,
mówi się o polaryzacji kołowej prawoskrętnej lub polaryzacji kołowej lewoskrętnej. Wektor
opisujący zaburzenie obraca się wtedy albo w prawo, albo w lewo.Falę spolaryzowaną kołowo można
otrzymać przez złożenie dwóch fal o jednakowych amplitudach i częstotliwościach, rozchodzących się
w tym samym kierunku, spolaryzowanych liniowo w kierunkach wzajemnie prostopadłych, a
przesuniętych w fazie o odpowiedni kąt. Polaryzacja eliptyczna W polaryzacji eliptycznej
rozchodzące się zaburzenie określane wzdłuż kierunku ruchu fali ma zawsze wartość i kierunek taki,
że w ustalonym punkcie przestrzeni koniec wektora opisującego zaburzenie zatacza elipsę.
Falę spolaryzowaną eliptycznie można otrzymać przez złożenie dwóch fal o jednakowych
częstotliwościach, rozchodzących się w tym samym kierunku, spolaryzowanych liniowo w kierunkach
wzajemnie prostopadłych, przesuniętych w fazie o odpowiedni kąt, ale o różnych amplitudach. Można
ją także otrzymać jako złożenie fal o polaryzacji liniowej i kołowej.
Zarówno polaryzacja liniowa, jak i kołowa to szczególne przypadki polaryzacji eliptycznej.
promieniowania podczerwonego, nadfioletowego , spolaryzowanego w fizjoterapii.- Promienie
podczerwone nie są ciepłe i nie ogrzewają powietrza, przez które przechodzą. Ulegają natomiast
prawie w całości absorpcji i zamianie w ciepło w powierzchownych warstwach skóry. Tylko ok. 30%
ulega odbiciu. Odbicie promieni podczerwonych i głębokość wnikania zależy od długości fali. Odbicie
największe jest dla promieni IR-A, najmniejsze dla IR-C. Najgłębiej wnika promieniowanie
krótkofalowe IR-A.
Do naświetlania stosujemy generatory nieświetlne (grzejniki, otwarte lub w osłonie, z oporowym
drutem metalowym nawiniętym na izolator lub wtopionym w materiał ceramiczny i świetlne:
najczęściej żarówki (lampy sollux, Minina, kabina do naświetlań).
Wskazania: przewlekłe stany zapalne, zwłaszcza narządu ruchu, stare zmiany pourazowe narządu
ruchu, zespoły bólowe, stany po przebytym bakteryjnym zapaleniu skóry i tkanek miękkich, nacieki
po wstrzykiwaniu leków, zaburzenia troficzne skóry, zapalenie pęcherza moczowego, zapalenie zatok
przynosowych, kamica nerkowa i żółciowa, przewlekłe zapalenia przydatków u kobiet.
Promieniowanie nadfioletowe (UV)To promieniowanie elektromagnetyczne, które w widmie
promieniowanie słonecznego znajduje się bezpośrednio za obszarem fioletu światła widzialnego. Ze
wszystkich rodzajów promieniowania słonecznego wywiera największy wpływ na organizm ludzki,
jest niewidzialne przez człowieka i nie wywiera działania cieplnego na tkanki. Podobanie jak
promieniowanie widzialne, ulega odbiciu, absorpcji i załamaniu, jest jednak silniej absorbowane przez
atmosferę i cechuje się większą energią niż światło widzialne, w związku z czym wywiera działanie
fotochemiczne. różnica między światłem spolaryzowanym i niespolaryzowanym-Polaryzacja to
własność fali poprzecznej (np. światło). Fala spolaryzowana oscyluje tylko w pewnym wybranym
kierunku. Fala niespolaryzowana może być traktowana jako złożenie wielu fal drgających w różnych
kierunkach. W naturze większość źródeł promieniowania elektromagnetycznego wytwarza fale
niespolaryzowane. Polaryzację można rozpatrywać tylko dla fal rozchodzących się w trójwymiarowej
przestrzeni, czyli nie odnosi się ona do fal morskich. Fale dźwiękowe również nie mogą być
opisywane przez polaryzację, bo są falami podłużnymi. światło spolaryzowane-jest to światło,które
odbija sie lub przekazywane przez nie ktore media tak,ze wszystkie wibracje są ograniczone do jednej
płaszczyzny.Polaryzacji światła jest własnością fal świetlnych, który przedstawia kierunek ich
drgań..Jest to światło,które wibruje w innych kierunkach..niespolaryzowane światło-jest to światło
promieni o wspoplnym propagacji kierunku,ale roznych wibracji kierunkach Na światło możemy
patrzeć jak na fale, w której drgania odbywają sie we wszystkich możliwych kierunkach
prostopadłych do kierunku rozchodzenia się. Takie światło jest światłem nie spolaryzowanym.
5. Fala poprzeczna jest to fala, w której kierunek drgań cząstek ośrodka jest prostopadły do kierunku
rozchodzenia się fali.Fale elektromagnetyczne są falami poprzecznymi.(fala elektromagnetyczna)
rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego, zaburzenie to ma charakter fali
poprzecznej w której składowa elektryczna i magnetyczna są prostopadłe do siebie i kierunku ruchu,
nawzajem się przekształcają. Zmieniające się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne, a
zmieniające się pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne. Źródłem pola EM jest drgający lub
przyspieszany ładunek elektryczny. Dla niezbyt obeznanych z fizyką wyjaśnimy, na bardziej
przyziemnym przykładzie, na czym polega fala poprzeczna. Weźmy kilku metrowy sznur
przywiążmy go z jednej strony do drzewa a z drugiej lekko naciągnijmy ręką.Teraz drugą ręką
uderzamy krótko w sznur, pionowo w dół. Powstaje wgłębienie, które przesuwa się od nas w stronę
umocowania sznura.
To jest klasyczna fala poprzeczna. Drgania (przemieszczenia) elementów sznura odbywają się
prostopadle do obserwowanego kierunku przesuwania się naszej fali.
6.Sposoby polaryzacji światła: Polaryzacja przez odbicie-Kąt Brewstera, Polaryzacja przez
załamanie Kąt Brewstera, dichroizm (właściwość materiałów polegająca na różnym pochłanianiu
światła w zależności od jego polaryzacji),dwójłomność(zdolność ośrodków optycznych do
podwójnego załamywania światła),oddziaływanie z zewnętrznymi polami np.efekt Zeemana) 1.Przez
Odbicie Stwierdzono, że światło odbite od powierzchni dielektryka jest spolaryzowane liniowo.
Stwierdzono, że dla szkła istnieje pewien kąt padania f, który nosi nazwę kąta całkowitej polaryzacji
lub kąta Brewstera, dla którego wiązka odbita jest całkowicie spolaryzowana. W wiązce tej odbija się
tylko składowa prostopadła do wektora elektrycznego fali świetlnej, natomiast jego składowa
równoległa do płaszczyzny padania nie ulega odbiciu. Jeżeli kąt padania a jest równy kątowi j, to
wiązki odbita i załamana tworzą kąt prosty, czyli: j+a=90 stopni.Niektóre przezroczyste kryształy nie
należące do układu regularnego wykazują właściwość, zwaną dwójłomnością, dwójłomnością
wymuszoną lub podwójnym załamaniem. Typowym przykładem takiego kryształu jest szpal islandzki.
Podwójnym załamaniem nazywamy zjawisko polegające na tym, że przy przechodzeniu światła przez
pewne ośrodki, promień padający rozszczepia się na dwa promienie: zwyczajny i nadzwyczajny.
Promienie te są spolaryzowane liniowo, w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych. Zjawisko
podwójnego załamania tłumaczymy tym, że kryształy są z reguły anizotropowe.Rodzaje polaryzacji:
liniowa,kołowa Polaryzację otrzymujemy po odbiciu światła od szyby, tafli wody lub mokrej jezdni.
Również światło rozproszone przez chmury jest częściowo spolaryzowane. Płaszczyzna liniowej
polaryzacji światła rozproszonego przez atmosferę (niebo) jest prostopadła do kierunku, z którego
świeci Słońce. Światło wysyłane przez
jest całkowicie spolaryzowane, co widać podczas obrotu
polaryzatora.
7
Optycznie
czynne substancje mają zdolność skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego.
Największą grupę takich substancji stanowią związki, które w swojej cząsteczce mają atom (bądź
atomy) węgla połączone właśnie z czterema różnymi podstawnikami. Promień światła
spolaryzowanego w płaszczyźnie jest sumą wektorową dwóch promieni spolaryzowanych kołowo w
przeciwnych kierunkach. Każdy z tych promieni inaczej oddziałuje z luźno związanymi elektronami
walencyjnymi związku. Zatem składowe promienia spolaryzowane kołowo przechodząc przez roztwór
zawierający optycznie czynny związek będą inaczej z nim oddziaływały, wskutek czego płaszczyzna,
w której leży wektor wypadkowy ulegnie skręceniu. Jeżeli kąt skręcenia jest zgodny z ruchem
wskazówek zegara, to przed nazwa zwiazku dodajemy (+) i mówimy, że substancja jest prawoskrętna,
w przeciwnym wypadku dodajemy (-), a substancję określamy jako lewoskrętną. Czynność optyczną
zaobserwujemy tylko wtedy, gdy badany roztwór będzie zawierał jeden enancjomer w przewadze nad
drugim; równomolowa mieszanina nie będzie skręcała płaszczyzny światła spolaryzowanego. Czyste
enancjomery skręcają płaszczyznę światła o taki sam kąt co do wartości bezwzględnej, ale przeciwny
co do znaku.
W jaki sposób określić konfigurację związku optycznie czynnego?
Cząsteczka alaniny ma jeden atom węgla, przy którym są cztery różne podstawniki, istnieją zatem dwa
enancjomery, przedstawione w postacie wzorów rzutowych Fischera.
Skręcalność właściwa – wartość charakteryzująca substancję
, poprzez wartość
. Ilościowo wyraża się ona wzorem
gdzie:
α – wartość skręcenia płaszczyzny
l – długość drogi pokonanej przez światło w roztworze (zwykle wyrażana w mm dla płytek
kwarcowych lub w dm dla roztworów)
9.Skręcalność właściwa roztworu
Trochę inaczej definiuje się skręcalność właściwą roztworów
gdzie c jest stężeniem roztworu (wyrażone w %) lub gęstość roztworu (mierzona w g/(cm³). Jak widać
ze wzorów, również jednostka skręcalności właściwej roztworu jest inna. Skręcalność ta również
zależy od długości fali, ponadto od temperatury a może zależeć też od użytego rozpuszczalnika, i w
pewnym stopniu także od stężenia. Dla niektórych substancji rozpuszczalnik może wpływać nie tylko
na wielkość, ale i na znak skręcalności.
10. Praktyczne znaczenie polaryzacji
Życie codzienne
Aby uzyskać światło spolaryzowane można wykorzystać
filtr
polaryzacyjny. Ma on zdolność do
przepuszczania tylko fal świetlnych o polaryzacji liniowej. Kierunek tej polaryzacji jest stały i ściśle
związany z konstrukcją filtra. Jeżeli przepuścimy światło niespolaryzowane przez dwa takie filtry i
zaczniemy je obracać, to światło na zmianę będzie przygasać oraz rozbłyskać. Kiedy dwa filtry
polaryzacyjne są ustawione tak, że przepuszczają tylko fale oscylujące w prostopadłych
płaszczyznach, to światło nie przechodzi. Jeżeli płaszczyzny polaryzacji są takie same, to efekt jest
taki jak dla jednego filtra. Okulary przeciwsłoneczne z filtrem polaryzacyjnym zmniejszają jasność
nieba w słoneczny dzień.Technologia
Polaryzacja jest praktyczne wykorzystywana w wyświetlaczach ciekłokrystalicznych (LCD). Ciekły
kryształ, do którego przyłożono napięcie elektryczne powoduje zmianę polaryzacji przechodzącego
przez niego światła. Jeżeli połączymy szereg kryształów oddziałujących z różnymi długościami
promieniowania, to możemy w ten sposób uzyskać obraz kolorowy. Zmiana polaryzacji światła odnosi
się tylko do promieni biegnących prostopadle do płaszczyzny ekranu. W efekcie obraz z wyświetlacza
LCD staje się nie wyraźny jeżeli patrzymy na niego z boku. Ludzkie oko nie dostrzega polaryzacji i
dlatego ekran musi zawierać filtry polaryzacyjne, co zwiększa jego ciężar oraz powoduje, że jest
sztywny.Kolejnym praktycznym wykorzystaniem zjawiska polaryzacji jest technika projekcji w
kinach IMAX. Widz zakłada specjalne okulary wyposażone w filtry polaryzacyjne. Płaszczyzny
polaryzacji w okularze lewym i prawym są odwrócone o 90 °. Projektor jest podwójny. Równocześnie
wyświetlane są dwa obrazy. Każdy z obiektywów projektora też zawiera filtr polaryzacyjny. Jeden
obrócony jest względem drugiego o 90° W efekcie jedno oko widzi film wyświetlany przez lewy
projektor, a drugie przez prawy. Kamera IMAX również składa się z dwóch
obiektywów
i rejestruje
równocześnie dwa obrazy. Ich osie optyczne są przesunięte względem siebie o odległość zbliżoną do
rozstawu ludzkich oczu. W efekcie do widza dociera taki sam obraz, jak gdyby osobiście znajdował
się na planie filmowym. Zdolność człowieka to widzenia stereoskopowego powoduje, że pojawia się
złudzenie głębi. Obraz “wychodzi” z ekranu. Filtr polaryzacyjny jest używany w kinie
IMAX, bo ma małą masę i nie utrudnia oglądania pokazu filmowego.Jeżeli jakiś przezroczysty
materiał jest anizotropowy, to często powoduje zmiany polaryzacji przechodzącego przez niego
światła. Jest tak w przypadku kryształów, jednak źródłem anizotropii może być również występowanie
naprężeń wewnątrz materiału. Zjawisko to można wykorzystać w defektoskopii (wczesnym
wykrywaniu uszkodzeń maszyn). Inne zastosowanie to badanie prototypów.
wykonany z przezroczystegomateriału i może zostać poddany próbom wytrzymałościowym.
Odpowiedni układ optyczny pozwala na obserwację charakterystycznych prążków wyznaczającym
linie naprężeń wewnątrz materiału. Technikę tą wykorzystuje się w elastooptyce.Korzystając z
własności
światła
spolaryzowanego wytwarzanego przez różne kryształy możliwe jest rozróżnianie
ich rodzajów. Mineralodzy korzystają z mikroskopów polaryzacyjnych, w których poszczególne
ziarna kryształów mienią się różnymi kolorami.Niektóre roztwory substancji chemicznych mają
zdolność do zmiany płaszczyzny polaryzacji przechodzącego przez nie światła. Można to wykorzystać
do oznaczenia stężenia związku w próbce.Spolaryzowane liniowo wiązki fal radiowych
wykorzystywane są w technice radarowej.W astronomii obserwacja polaryzacji światła pozwala
określić, czy zostało ono rozproszone przed dotarciem do teleskopu.ZoologiaNiektóre zwierzęta mają
zdolność do postrzegania polaryzacji światła. Jednym z zastosowań tej zdolności jest określanie
kierunku. Płaszczyzna liniowej polaryzacji światła rozproszonego przez atmosferę (niebo) jest
prostopadła do kierunku, z którego świeci Słońce. Z tej własności światła korzystają niektóre owady w
tym pszczoły. Mózg pszczoły rejestruje odległość oraz azymut względem Słońca na
pokonuje ona wracając z nektarem do gniazda. W środku owad rozpoczyna specjalny taniec, którym
przekazuje te informacje innym pszczołom. Dzięki temu wszystkie zbieraczki nektaru mogą łatwo
odnaleźć bogate źródło pożywienia.
Polaryzacja jest postrzegana przez ośmiornice, kałamarnice oraz mątwy. Zwierzęta te wykorzystują
spolaryzowane światło do komunikacji. Ich ciała pokrywają wzory widoczne tylko przez
filtry
polaryzacyjne. Niektóre głowonogi mają tez zdolność dynamiczne zmiany tych wzorów. W ten sposób
mogą przekazywać sobie sygnały godowe lub odstraszać napastników.Polaryzacja światła jest
widoczne również dla oczu ptaków. Oprócz nawigacji ptaki używają uzyskanych w ten sposób
informacji do poszukiwania prądów wznoszących pozwalających im na szybowanie bez
wydatkowania energii.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
więcej podobnych podstron