Valgus (0)

FÜÜSIKA KT
1. Valgus kui elektromagnetlaine:
Laineoptika- käsitleb valgust, kui elektromagnetlainet.
Valguslaine - ristlaine . Koosneb ristsuunas võnkuvaist elektri- ja magnetväljast, mis muutuvad perioodiliselt.

• Valguslainet iseloomustavad suurused:
  
• periood T (1s)- aeg, mis kulub valguslainel ühe lainepikkuse läbimiseks.
  
• lainepikkus λ (1nm) - näitab kaugust valguslaine kahe samas võnkefaasis oleva naaberpunkti vahel.
  
• laine sagedus f (1Hz) – näitab mitu täisvõnget teeb laine ühes ajaühikus.
  
• Kiirus (1m/s)- näitab, kui pika tee läbib laine ajaühikus.
  

c- valguse kiirus vaakumis . (võib kasutada ka õhus) c = 3·108 m/s
E- Lainefaas, mis määrab muutuva suuruse väärtuse antud ajahetkel.
I- Valguse intensiivsus, mis näitab kui palju energiat valguslaine kannab ajaühikus läbi pinnaühiku.
Kiired- sirged , mis näitavad laine levimissuundi.
Valgus- elektromagnetlained , mille lainepikkus vaakumis on vahemikus 380-760 nm.
Elektri-ja magnetvälja muutused laines- muutuvad ajas ja ruumis sinusoidselt ja samas faasis.

Valgus ja värvus:
Erineva lainepikkusega valguslained tekitavad inimsilmas erinevaid värvusaistinguid. Inimene näeb 760-380nm
Põhivärvid on punane, roheline, sinine (RGB)
Kõige tugevama aistingu annab roheline valgus.
3. Infra- ja ultravalgus :
Infravalgus- elektromagnetlained, mille lainepikkus on suurem kui punasel valgusel, soojuskiirgus . Kiirgavad kõik soojad või kuumad kehad. Kasutatakse värvitud pindade kuivatamiseks, toidu küpsetamiseks sütel, soojusraviks, lasersideks, sõjanduses (öönägemisseadmetes), astronoomias. Kasvuhooneefekt .
Ultravalgus- elektromagnetlained, mille lainepikkus on väiksem kui violetvalgusel. Sellel on tugev fotokeemiline ja bioloogiline toime. Kasutatakse veel astronoomias, valgustamiseks, plasmatoodetes.
4. Valguse difraktsioon :
Valguse difraktsioon- nähtus, kus lained painduvad tõkete taha või satuvad varju piirkonda.
Mida kitsam on ava, seda seda enam kalduvad lained varju piirkonda.
Valguslainete puhul toimub see vaid siis, kui avad või tõkked ei ole valguse lainepikkusest (0,001 nm) palju suuremad. Vastasel juhul on difraktsioon tühine ja valguse levimist võib pidada sirgjooneliseks.
Vari- tekib tõkete korral, mille mõõtmed on palju kordi suuremad laine pikkusest
Varju piirkond- ruumi osa, kuhu sirgjooneliselt leviv valgus ei satu .
Huygensi printsiip- Iga ruumipunkt kuhu laine jõuab on uueks laineallikaks, kust kiirgub elementaarlaine. Tekib pilu .
Fresneli printsiip - Samas faasis olevad lained tugevdavad liitumisel üksteist. Vastasfaasis olevad lained nõrgendavad või kustutavad üksteist.
5. Valguse interferents :
Interferents- kahe laine liitumine, mille tulemusena erinevais ruumipunktides võnkumised tugevdavad või nõrgendavad teineteist. Saab vaadelda läbi kaksikpilu.
Koherentsed lained- laineid, mille kuju ( amplituud , kestus) aja jooksul ei muutu.
Koherentseid laineid saab laseriga või ühe lainejada jagunemisel kaheks.
Koherentsuse tingimused:

• Lainete sagedused peavad olema võrdsed.
  
• Ühe valgusallika võnkumine teise suhtes ei tohi muutuda. (nt korraks katkeda)
  

Lainete mittekoherentsus tuleneb kas lainepikkuste erinevustest või erineva kestusega pausidest lainetes.
Interferentsi ja difraktsiooni kasutatakse:

• Optika selgendamine (peegelduskadude vähendamine) nt kino, teleskoop , prillid, binokkel
  
• Defektide avastamiseks (Newtoni rõngad) nt läätsedes
  
• Ruumilistes fotodes ( holograafia )
  
• Valguse lainepikkuse määramiseks (difraktsioonivõre)
  
• Täppismõõteriistades (interferomeeter- aitab määrata valguse lainepikkust, ainete murdumisnäitajat ja teisi optilisi suurusi)
  

?– käiguvahe- teepikkuste erinevus, mis tuleb lainetel läbida liitumispunkti jõudmiseks.
k- interferentsijärk
d- difraktsioonivõre. (paljude kitsaste paralleelsete pilude süsteem)
Lainejada- aatomist väljuv valguslaine, ebapidev
Laser kiirgab koherentseid valguslaineid.
Selgendavad katted - peegeldamisvõimet vähendavad katted.
Kiledes - Interferents tekib kiledes siis, kui liituvad kile esimeselt ja tagumiselt pinnalt peegeldunud lainejada osad.
Õhukeste kilede värvus on tingitud valge valguse interferentsist.
Newtoni rõngad- läätse ja plaadi vahele jäävas õhupilus tekkivast käiguvahest tingitud interferentsiribad.
6.Valguse murdumine :
Murdumisnäitaja- väljendab valguse levimise kiirust aines.
Aine absoluutne murdumisnäitaja- näitab, mitu korda on valguse kiirus antud keskonnas väiksem kui vaakumis.
Mida väiksem on valguse kiirus aines, seda suurem on aine optiline tihedus.
Valguse murdumine- Valguse levimissuuna muutumine üleminekul ühest keskkonnast teise.
ns – suhteline murdumisnäitaja
α – langemisnurk
λ – murdumisnurk
v – murdumisnäitaja
Üleminekul optiliselt hõredamast keskkonnast optiliselt tihedamasse keskkonda murdub valgus normaali poole.
N1 peab olema väiksem kui N2
7. Valguse dispersioon:
Disperisoon- aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest või sagedusest.
Aine absuluutne murdumisnäitaja on seda suurem, mida väiksem on valguse lainepikkus.
Laineteooria- valgus on ruumis leviv liikumine
Korpuskulaarteooria - valgus on osakeste voog.
Värvused jagatakse:

• Akromaatilised- valge, must, hallid.
  
• Kromaatilised- spektri värvid (kirjeldatavad lainepikkusega)
  
• Kahe või enama spektraalvärvuse segud.
  

Valguse murdumisel muutub valguse lainepikkus. Üleminekul optiliselt hõredamast kk-st tihedamasse lainepikkus väheneb, vastupidisel levikul suureneb. Täielik sisepeegeldus esineb, kui on üleminek tihedamast keskkonnast hõredamasse. Antud keskkonna murdumisnäitajat vaakumi suhtes nim selle keskkonna absoluutseks murdumisnäitajaks: n= v1/v2. sinγ/sinά=n1/n2. sinά/sinγ= v1/v2 = λ1/λ2. ά- peegeldumisnurk , γ-murdumisnurk. Suhteline murdumisnäitaja näitab teise keskkonna absoluutse murdumisnäitaja suhet esimese keskkonna absoluutsesse murdumisnäitajasse. Aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest nim dispersiooniks. Prisma ei muuda valget valgust, vaid lahutab selle koostisosadeks. Aine murdumisnäitaja on seda suurem, mida väiksem on valguse lainepikkus. Pidevspektris on esindatud kõik lainepikkused. Joonspektri annavad kõik ained gaasilises olekus madalal rõhul. Neeldumisspekter näitab, millise lainepikkusega valguslaineid antud aine neelab. Täielik peegelduse piirnurk sinά0=1/n. Õhukese läätse valem: 1/f=1/a + 1/k. D= 1/f. Peegeldumisseadus ά=β.
Valguse murdumisseadus: Langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on kahe antud keskkonna jaoks jääv suurus ja seda nimetatakse teise keskkonna murdumisnäitajaks esimese keskkonna suhtes. Langev kiir, murdunud kiir ja langemispunkti tõmmatud lahutuspinna ristsirge (pinnanormaal) on ühes tasandis . Absoluutseks murdumisnäitajaks nimetatakse antud keskkonna murdumisnäitajat vaakumi suhtes (na=c/v). Suhteline murdumisnäitaja näitab teise keskkonna absoluutse murdumisnäitaja suhet esimese keskkonna absoluutsesse murdumisnäitajasse. Dispersiooniks nimetatakse aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest või sagedusest. Aine murdumisnäitaja on seda suurem, mida väiksem on valguse lainepikkus. Vikerkaar tekib, kuna valguslained murduvad ja peegelduvad vihmapiiskades. Spektrite liigid on kiirgusspekter , mis jaguneb pidevspektriks (annavad kõrge temperatuurini kuumutatud tahked kehad, vedelikud ning tihedad hõõguvad gaasid. Kuju oleneb aine temperatuurist) ja joonspektriks (annavad kõik gaasilised ained madalal rõhul; mustal taustal on värvilised jooned) ning neeldumisspekter (annavad külmad gaasid; pideval spektri taustal on mustad jooned). Spektraalanalüüsiks nimetatakse aine keemilise koostise kindlaks tegemist selle kiirgus- või neeldumisspektri järgi. Ainete koostise teadmine on oluline nii farmaatsias, astroloogias, mineraloogias, loodushoius, metallurgias, masinaehituses, kriminalistikas, keemias kui ka bioloogias.