Шил яагаад гэрлийг дамжуулдаг вэ? Нүдний шилний оптик шинж чанар

Эхлэхийн тулд хатуу, шингэн, хийн талаар хэдэн үг хэлье. Хатуу биед молекулууд бие биедээ хүчтэй татагддаг. Тэд шууд утгаараа хоорондоо зууралдсан.

Ийм учраас хатуу биетүүд бөмбөг, шоо гэх мэт хязгаарлагдмал хэлбэртэй байдаг. Гэхдээ молекулууд нь маш нягт савлагдсан ч дундаж байрлалынхаа эргэн тойронд бага зэрэг чичирдэг (байгалийн юу ч зогсдоггүй).

Шингэн ба хий дэх молекулууд

Шингэний хувьд молекулууд хоорондоо илүү чөлөөтэй холбогддог. Тэд бие биетэйгээ харьцангуй гулсаж, шилжинэ. Тиймээс шингэн нь шингэн бөгөөд цутгаж буй савны бүх эзэлхүүнийг эзэлдэг. Хийн хувьд молекулууд бие биенээсээ огт хамааралгүй байдаг. Тэд бүх чиглэлд өндөр хурдтайгаар нисдэг. Дундаж хурдЦельсийн 0 градусын температурт устөрөгчийн молекулын нислэг цагт 5600 километр байна. Хийн молекулуудын хооронд маш их чөлөөт зай байдаг. Та хийн үүлний дундуур алхаж, үүнийг анзаарахгүй ч болно.

Холбогдох материалууд:

Зул сарын гацуур модны чимэглэлийг хэрхэн хийдэг вэ?

Яагаад хийнүүд тунгалаг байдаг ч хатуу биетүүд ил тод байдаггүй вэ?

Температур нь тухайн бодисыг хатуу, шингэн эсвэл хий эсэхийг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. At хэвийн даралтдэлхийн гадаргуу дээр Цельсийн 0 градус ба уснаас доош температурт - хатуу. Цельсийн 0-ээс 100 градусын температурт ус нь шингэн юм. Цельсийн 100 хэмээс дээш температурт ус нь хий юм. Хайруулын тавган дээрх уур нь гал тогооны өрөөнд бүх чиглэлд жигд тархдаг.

Дээр дурдсан зүйлс дээр үндэслэн хийгээр дамжуулан харах боломжтой гэж үзье, гэхдээ энэ нь хатуу биетээр дамжин харагдах боломжгүй юм. Гэхдээ шил зэрэг зарим хатуу биетүүд агаар шиг тунгалаг байдаг. Энэ хэрхэн ажилладаг вэ? Ихэнх хатуу биетүүд дээр унасан гэрлийг шингээдэг. Шингээсэн гэрлийн энергийн нэг хэсэг нь биеийг халаахад зарцуулагддаг. Ирж буй гэрлийн ихэнх хэсэг нь тусдаг. Тиймээс бид хатуу биетийг хардаг боловч түүгээр нь харж чадахгүй.

Холбогдох материалууд:

Шил яагаад ил тод байдаг вэ?

Шилэн молекулууд түүн дээр унасан гэрлийн фотоныг шингээдэг. Яг тэр мөчид шилэн молекулууд ижил чиглэлд ижил фотонуудыг ялгаруулдаг. Шил нь фотоныг шингээж, ижил чиглэлд ижил фотоныг ялгаруулдаг. Ингэж шил тунгалаг болж хувирдаг, өөрөөр хэлбэл яг үнэндээ гэрлийг дамжуулдаг. Ус болон бусад бараг өнгөгүй шингэнтэй ижил түүх тохиолддог. Ирж буй гэрлийн ихэнх хэсгийг молекулууд дамжуулдаг. Зарим фотоныг шингээж, энерги нь шингэнийг халаахад зарцуулагддаг.

Хийн хувьд молекулууд бие биенээсээ хол зайд байрладаг. Гэрлийн туяа замдаа ганц молекултай тааралгүйгээр хийн үүлээр дамжин өнгөрч чаддаг. Энэ нь ихэнх фотонуудад тохиолддог. нарны гэрэлдэлхийн агаар мандлаар дамжин өнгөрөх. Хийн молекулуудтай мөргөлдөх үед гэрэл тархдаг. Цагаан гэрэл молекултай мөргөлдөхөд өнгөний спектрт хуваагддаг. Тиймээс дэлхийн агаар мандлын хийнүүд цэнхэр өнгөтэй харагддаг бололтой. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийг ил тод гэж үздэг.

Холбогдох материалууд:

Дэлхийн агаар мандлын бүтэц, агаарын молекулын хэмжээ

Хэрэв та алдаа олсон бол текстийн хэсгийг тодруулж, товшино уу Ctrl+Enter.

• Венецийн шил гэж юу вэ ба...
• Хүн яагаад эвшээдэг вэ, яагаад...
• Хүн яагаад өөрийгөө танихгүй байна вэ...

Борлосон арьс нь төрөлхийн бага насны шинж тэмдэг гэж үздэг байсан бөгөөд эрхэмсэг хатагтай нар язгууртны цайвар төрхийг хадгалахын тулд нүүр, гараа нарны туяанаас хамгаалахыг хичээдэг байв. Хожим нь арьс ширэнд хандах хандлага өөрчлөгдсөн - энэ нь эрүүл хүний ​​зайлшгүй шинж чанар болсон амжилттай хүн. Өнөөдөр нарны туяаны ашиг тус, хор хөнөөлийн талаархи маргаан үргэлжилсээр байгаа хэдий ч хүрэл арьсны өнгө нь алдар нэрийн оргилд хэвээр байна. Гэхдээ хүн бүр наран шарлагын газар эсвэл наран шарлагын газар очиж үзэх боломж байдаггүй бөгөөд үүнтэй холбогдуулан олон хүн цонхны шилээр наранд шарах боломжтой эсэх, жишээлбэл, наранд халсан бүрхүүлтэй лоджиа эсвэл мансарда дээр суух боломжтой эсэхийг сонирхож байна.

Магадгүй хүн бүр мэргэжлийн жолоочэсвэл зүгээр л удаан хугацаагаар машин жолоодсон хүн цаг хугацаа өнгөрөх тусам гар, нүүр нь бага зэрэг борлодог болохыг анзаарсан. Бүхэл бүтэн ээлжийн турш хөшиггүй цонхны дэргэд суудаг оффисын ажилчдад мөн адил хамаарна. Өвлийн улиралд ч гэсэн тэдний нүүрэн дээр борлосон ул мөрийг ихэвчлэн олж болно. Хэрэв хүн өдөр бүр наран шарлагын газарт очдоггүй бөгөөд цэцэрлэгт хүрээлэнгээр зугаалж явдаггүй бол энэ үзэгдлийг шилээр идээлэхээс өөрөөр тайлбарлах аргагүй юм. Тэгэхээр шил нь хэт ягаан туяаг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд цонхоор борлох боломжтой юу? Үүнийг олж мэдье.

Арьс ширний мөн чанар

Машин эсвэл логгиа дээр энгийн цонхны шилээр шарлах боломжтой юу гэсэн асуултанд хариулахын тулд арьсыг харанхуйлах үйл явц хэрхэн явагддаг, ямар хүчин зүйл нөлөөлдөг болохыг ойлгох хэрэгтэй. Юуны өмнө арьс ширлэх нь нарны туяанд арьсны хамгаалалтын хариу үйлдэл үзүүлэхээс өөр зүйл биш гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хэт ягаан туяаны нөлөөн дор эпидермисийн эсүүд (меланоцитууд) нь меланин (харанхуй пигмент) бодисыг гаргаж эхэлдэг бөгөөд үүний үр дүнд арьс нь хүрэл өнгөтэй болдог. Меланины агууламж өндөр байх тусам дээд давхаргуударьсны өнгө нь илүү хүчтэй шарна. Гэсэн хэдий ч энэ урвал нь бүх хэт ягаан туяанаас үүсдэггүй, гэхдээ зөвхөн долгионы уртын маш нарийхан мужид байрладаг. Хэт ягаан туяаг гурван төрөлд хуваадаг.

• А-туяа (урт долгион)- агаар мандалд бараг саатдаггүй, чөлөөтэй хүрдэг дэлхийн гадаргуу. Ийм цацраг нь меланиний синтезийг идэвхжүүлдэггүй тул хүний ​​​​биед хамгийн аюулгүй гэж тооцогддог. Үүний хийж чадах зүйл бол арьсыг бага зэрэг харанхуйлах, дараа нь зөвхөн удаан хугацаагаар өртөх явдал юм. Гэсэн хэдий ч урт долгионы туяанд хэт их дулаалга хийснээр коллаген утас устаж, арьс хуурайшиж, улмаар хурдан хөгширч эхэлдэг. Мөн зарим хүмүүс А туяанаас болж нарны харшил үүсгэдэг. Урт долгионы цацраг нь цонхны шилний зузааныг амархан даван туулж, ханын цаас, тавилга гадаргуу, хивсний аажмаар бүдгэрэхэд хүргэдэг боловч түүний тусламжтайгаар бүрэн шаргал өнгөтэй болгох боломжгүй юм.
• В туяа (дунд долгион)- агаар мандалд үлдэж, дэлхийн гадаргуу дээр зөвхөн хэсэгчлэн хүрдэг. Энэ төрөлцацраг туяа нь арьсны эс дэх меланиныг нийлэгжүүлэхэд шууд нөлөөлж, хурдан шаргал өнгөтэй болоход хувь нэмэр оруулдаг. Арьсанд хүчтэй нөлөө үзүүлснээр янз бүрийн түвшний түлэгдэлт үүсдэг. В туяа нь ердийн цонхны шилээр нэвтэрч чадахгүй.
• C-туяа (богино долгион)- бүх амьд организмд асар их аюул учруулж байгаа боловч аз болоход тэд дэлхийн гадаргуу дээр хүрэхгүйгээр агаар мандалд бараг бүрэн саармагжсан байдаг. Та зөвхөн өндөр ууланд ийм цацраг туяатай таарч болно, гэхдээ тэнд ч гэсэн түүний нөлөө маш сул байна.

Физикчид хэт ягаан туяаны өөр нэг төрөл болох хэт ягаан туяаг тодорхойлдог бөгөөд энэ муж дахь долгион нь дэлхийн агаар мандалд бүрэн шингэж, дэлхийн гадаргууд хүрдэггүй тул "вакуум" гэсэн нэр томъёог ихэвчлэн ашигладаг.

Та шилээр шарлаж чадах уу?

Цонхны шилээр шарлаж чадах эсэх нь ямар шинж чанартай байгаагаас шууд хамаарна. Бодит байдал нь шил байж болно янз бүрийн төрөл, тус бүр нь хэт ягаан туяанд өөр өөр нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс органик шил нь өндөр дамжуулах чадвартай бөгөөд энэ нь нарны цацрагийн бүх спектрийг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог. Энэ нь нарны гэрлийн чийдэн, өрөөг халдваргүйжүүлэх төхөөрөмжид ашигладаг кварц шилэнд хамаарна. Орон сууц, автомашинд ашигладаг энгийн шил нь зөвхөн А төрлийн урт долгионы цацрагийг дамжуулдаг тул наранд шарах боломжгүй юм. Хэрэв та үүнийг plexiglass-ээр солих нь өөр асуудал юм. Дараа нь та наранд шарж, бараг бүтэн жилийн турш сайхан наранд шарж болно.

Хэдийгээр заримдаа хүн цонхоор дамжин нарны туяанд хэсэг хугацаа зарцуулж, арьсны задгай хэсэгт цайвар шаргал өнгөтэй болдог. Мэдээжийн хэрэг, тэр шилээр дамжих цацраг туяагаар нарийссан гэдэгт бүрэн итгэлтэй байна. Гэхдээ энэ нь бүхэлдээ үнэн биш юм. Маш энгийн тайлбар байна энэ үзэгдэл: энэ тохиолдолд сүүдрийн өөрчлөлт нь арьсны эсэд байрлах хэт ягаан туяаны В төрлийн нөлөөн дор үүссэн бага хэмжээний үлдэгдэл пигмент (меланин) идэвхжсэний үр дүнд үүсдэг. Дүрмээр бол ийм "тан" нь түр зуурынх, өөрөөр хэлбэл хурдан алга болдог. Нэг үгээр хэлбэл, бүрэн шаргал өнгөтэй болохын тулд та солярид зочлох эсвэл тогтмол наранд шарах хэрэгтэй бөгөөд ердийн цонх эсвэл машины шилээр арьсны байгалийн өнгийг бараан болгож өөрчлөх боломжгүй болно.

Та өөрийгөө хамгаалах хэрэгтэй юу?

Зөвхөн маш мэдрэмтгий арьстай, хөгшрөлтийн толбо үүсэх хандлагатай хүмүүс л шилээр борлож болох эсэх талаар санаа зовох хэрэгтэй. Тэд хамгийн бага хамгаалалтын (SPF) бүхий тусгай бүтээгдэхүүнийг байнга хэрэглэхийг зөвлөж байна. Ийм гоо сайхны бүтээгдэхүүнийг голчлон нүүр, хүзүү, деколлетед хэрэглэнэ. Гэсэн хэдий ч хэт ягаан туяа, ялангуяа урт долгионы цацрагаас өөрийгөө хэт идэвхтэй хамгаалах нь үнэ цэнэтэй зүйл биш юм. нарны туяадунд зэрэг, тэдгээр нь хүний ​​биеийн хэвийн үйл ажиллагаанд маш хэрэгтэй, тэр ч байтугай шаардлагатай байдаг.

Та бүхний мэдэж байгаагаар бүх бие нь молекулуудаас, молекулууд нь атомуудаас бүрддэг. Атомууд нь бас төвөгтэй биш юм (бидний энгийн хурууны үзүүрээр). Атом бүрийн төвд протон буюу протон ба нейтроны бүлгээс тогтсон цөм байдаг бөгөөд түүний эргэн тойронд электронууд электрон тойрог замдаа тойрог хэлбэрээр эргэлддэг.

Гэрэл нь бас энгийн. Долгион бөөмийн хоёрдмол байдал ба Максвеллийн тэгшитгэлийн тухай (хэн санаж байсан) мартаж, гэрэл нь гар чийдэнгээс бидний нүд рүү шууд нисч буй фотоны бөмбөлгүүдийн урсгал байх болтугай.

Одоо гар чийдэн, нүд хоёрын хооронд бетон хана хийвэл гэрэл харагдахаа болино. Хэрэв бид энэ ханан дээр гар чийдэнг манай талаас тусгавал эсрэгээр нь харах болно, учир нь гэрлийн туяа бетоноос ойж, бидний нүдэнд тусах болно. Гэхдээ гэрэл бетоноор дамжин өнгөрөхгүй.

Фотоны бөмбөлгүүд туссан гэж үзэх нь логик юм, учир нь тэдгээр нь бодисын атомыг цохиж, бетон ханыг дамжин өнгөрдөггүй, өөрөөр хэлбэл. бетон. Илүү нарийвчлалтайгаар тэд электроныг цохидог, учир нь электронууд маш хурдан эргэлддэг тул фотон нь электрон тойрог замаар цөм рүү нэвтэрдэггүй, харин үсэрч, электроноос тусдаг.

Яагаад гэрэл шилэн ханаар дамждаг вэ? Эцсийн эцэст, шилэн дотор молекулууд, атомууд байдаг бөгөөд хэрэв та хангалттай зузаан шил авбал аль ч фотон эрт орой хэзээ нэгэн цагт тэдгээрийн аль нэгтэй мөргөлдөх ёстой, учир нь шилэн ширхэг бүрт хэдэн триллион атом байдаг! Энэ нь электронууд фотонуудтай хэрхэн мөргөлддөг тухай юм. Хамгийн энгийн тохиолдлыг авч үзье, нэг электрон нэг протоныг тойрон эргэдэг (энэ нь устөрөгчийн атом) бөгөөд энэ электроныг фотонд цохиулсан гэж төсөөлөөд үз дээ.

Фотоны бүх энерги электрон руу шилждэг. Тэд фотоныг электрон шингээж, алга болсон гэж ярьдаг. Мөн электрон нэмэлт энергийг (фотон түүгээр авч явдаг) хүлээн авсан бөгөөд энэ нэмэлт энергиээс тэрээр илүү өндөр тойрог зам руу үсэрч, цөмөөс цааш нисч эхлэв.

Ихэнхдээ өндөр тойрог замууд нь тогтвортой бус байдаг бөгөөд хэсэг хугацааны дараа электрон энэ фотоныг ялгаруулдаг, өөрөөр хэлбэл. "түүнийг эрх чөлөөнд нь чөлөөлнө", тэр бага тогтвортой тойрог замдаа буцаж ирнэ. Ялгарсан фотон нь огт санамсаргүй чиглэлд нисч, дараа нь өөр нэг хөрш атомд шингэж, санамсаргүйгээр буцаж ялгарах хүртэл эсвэл эцэст нь бетон ханыг халаах хүртэл бодис дотор тэнүүчлэх болно.

Одоо хөгжилтэй хэсэг ирлээ. Электрон тойрог зам нь атомын цөмийн эргэн тойронд хаана ч байх боломжгүй. Атом бүр химийн элементтодорхой тодорхойлогдсон, хязгаарлагдмал түвшний түвшин буюу тойрог зам байдаг. Электрон бага зэрэг дээш эсвэл бага зэрэг доош явж чадахгүй. Энэ нь зөвхөн маш тодорхой интервалаар дээш эсвэл доош үсрэх боломжтой бөгөөд эдгээр түвшин нь эрчим хүчний хувьд ялгаатай тул зөвхөн тодорхой бөгөөд маш нарийн тодорхойлсон энергитэй фотон электроныг илүү өндөр тойрог замд түлхэж чадна гэсэн үг юм.

Хэрэв бидэнд өөр өөр энергитэй гурван фотон нисч, зөвхөн нэг нь тодорхой атомын түвшний энергийн зөрүүтэй яг тэнцэх юм бол зөвхөн энэ фотон атомтай "мөргөлдөх", бусад нь нисэх болно. шууд утгаараа "атомоор дамжуулан" , учир нь тэд электроныг өөр түвшинд шилжихэд тодорхой эрчим хүчний тодорхой хэсгийг өгөх боломжгүй болно.

Бид өөр өөр энергитэй фотонуудыг хэрхэн олох вэ?

Хурд их байх тусам энерги ихсэх тусам хүн бүр үүнийг мэддэг боловч бүх фотонууд ижил хурдтай нисдэг - гэрлийн хурд!

Магадгүй гэрлийн эх үүсвэр илүү тод, хүчтэй байх тусам (жишээлбэл, гар чийдэнгийн оронд армийн хайс авбал) фотонуудын энерги их байх болов уу? Үгүй Хүчирхэг, тод гэрэлтүүлгийн туяанд илүү олон тооны фотонууд байдаг боловч тус бүрийн фотонуудын энерги нь үхсэн гар чийдэнгээс нисдэгтэй яг ижил байдаг.

Энд бид гэрэл нь зөвхөн бөмбөлгүүдийн урсгал төдийгүй долгион гэдгийг санах хэрэгтэй. Өөр өөр фотонууд өөр өөр долгионы урттай байдаг, i.e. өөр өөр байгалийн давтамж. Мөн хэлбэлзлийн давтамж өндөр байх тусам фотоны энергийн цэнэг илүү хүчтэй болно.

Бага давтамжийн фотонууд (хэт улаан туяа эсвэл радио долгион) бага энерги, өндөр давтамжтай (хэт ягаан туяа эсвэл рентген туяа) - маш их. Үзэгдэх гэрэл дунд хэсэгт хаа нэгтээ байдаг. Шилний ил тод байдлын түлхүүр энд л оршдог! Шилэн дэх бүх атомууд ийм тойрог замд электронууд байдаг тул илүү өндөрт шилжихийн тулд эрчим хүчний түлхэлт шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ нь харагдах гэрлийн фотонуудад хангалтгүй юм. Тиймээс энэ нь атомуудтай бараг мөргөлдөхгүйгээр шилээр дамждаг.

Гэхдээ хэт ягаан туяаны фотонууд нь электронуудыг тойрог замаас тойрог замд шилжүүлэхэд шаардлагатай энергийг агуулдаг тул хэт ягаан туяанд ердийн цонхны шил нь бүрэн хар, тунгалаг байдаг.

Түүнээс гадна, сонирхолтой зүйл юу вэ. Хэт их энерги нь бас муу. Фотоны энерги нь тойрог зам хоорондын шилжилтийн энергитэй яг тэнцүү байх ёстой бөгөөд энэ нь аливаа бодисыг тодорхой урттай (болон давтамж) тунгалаг болгодог. цахилгаан соронзон долгион, мөн бусдад ил тод биш, учир нь бүх бодисууд нь өөр өөр атом, тэдгээрийн тохиргооноос бүрддэг.

Жишээлбэл, бетон нь радио долгион, хэт улаан туяанд тунгалаг, үзэгдэх гэрэл, хэт ягаан туяанд тунгалаг биш, рентген туяанд тунгалаг биш, харин гамма цацрагт дахин тунгалаг (зарим хэмжээгээр) байдаг.

Ийм учраас шилийг харагдахуйц гэрэлд тунгалаг гэж хэлэх нь зөв юм. Мөн радио долгионы хувьд. Мөн гамма цацрагийн хувьд. Гэхдээ энэ нь хэт ягаан туяанд тунгалаг байдаг. Мөн хэт улаан туяанд бараг тунгалаг биш.

Хэрэв бид үзэгдэх гэрэл нь бүхэлдээ цагаан биш, улаанаас хар хөх хүртэлх янз бүрийн долгионы уртаас (жишээлбэл өнгө) бүрддэг гэдгийг санах юм бол объектууд яагаад өөр өөр өнгө, сүүдэртэй байдаг, сарнай яагаад улаан, ягаан өнгөтэй байдаг нь ойролцоогоор тодорхой болно. цэнхэр.

Яагаад хийнүүд тунгалаг байдаг ч хатуу биетүүд ил тод байдаггүй вэ?

Температур нь тухайн бодисыг хатуу, шингэн эсвэл хий эсэхийг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цельсийн 0 градус ба түүнээс доош температурт дэлхийн гадаргуу дээрх хэвийн даралттай үед ус нь хатуу юм. Цельсийн 0-ээс 100 градусын температурт ус нь шингэн юм. Цельсийн 100 хэмээс дээш температурт ус нь хий юм. Хайруулын тавган дээрх уур нь гал тогооны өрөөнд бүх чиглэлд жигд тархдаг. Дээр дурдсан зүйлс дээр үндэслэн хийгээр дамжуулан харах боломжтой гэж үзье, гэхдээ энэ нь хатуу биетээр дамжин харагдах боломжгүй юм. Гэхдээ шил гэх мэт зарим хатуу биетүүд агаар шиг тунгалаг байдаг. Энэ хэрхэн ажилладаг вэ? Ихэнх хатуу биетүүд дээр унасан гэрлийг шингээдэг. Шингээсэн гэрлийн энергийн нэг хэсэг нь биеийг халаахад зарцуулагддаг. Ослын гэрлийн ихэнх хэсэг нь тусдаг. Тиймээс бид хатуу биетийг хардаг боловч түүгээр нь харж чадахгүй.

Дүгнэлт

Бодис гэрлийн квантууд (фотонууд) шингэхгүй өнгөрөхөд тунгалаг харагддаг. Гэхдээ фотонууд өөр өөр энергитэй бөгөөд химийн нэгдэл бүр нь зөвхөн зохих энергитэй фотонуудыг шингээдэг. Үзэгдэх гэрэл нь улаанаас ягаан хүртэл маш бага хэмжээний фотоны энергитэй байдаг. Шилний гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох цахиурын давхар исэл нь яг энэ хүрээг сонирхдоггүй. Тиймээс харагдах гэрлийн фотонууд шилээр бараг саадгүй дамждаг.

Асуулт нь шил яагаад ил тод байдаг биш, харин бусад объектууд яагаад тунгалаг биш байдаг вэ гэсэн асуулт юм. Энэ нь атом дахь электронууд байрлах энергийн түвшний тухай юм. Та тэдгээрийг цэнгэлдэх хүрээлэнгийн өөр өөр эгнээ гэж төсөөлж болно. Электрон нь нэг эгнээнд тодорхой газартай байдаг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв тэр хангалттай энергитэй бол тэр өөр эгнээ рүү үсэрч болно. Зарим тохиолдолд атомаар дамжин өнгөрөх фотонуудын аль нэгийг шингээх нь шаардлагатай энергийг хангах болно. Гэхдээ нэг барьц бий. Электроныг эгнээнээс эгнээ рүү шилжүүлэхийн тулд фотон нь тодорхой хэмжээний энергитэй байх ёстой, эс тэгвээс тэр хажуугаар өнгөрөх болно. Шилэнд ийм зүйл тохиолддог. Мөрүүд хоорондоо маш хол зайтай тул харагдах гэрлийн фотоны энерги нь электронуудыг хооронд нь шилжүүлэхэд хангалтгүй юм.

Хэт ягаан туяаны спектрийн фотонууд хангалттай энергитэй байдаг тул тэдгээрийг шингээж авдаг бөгөөд та хичнээн хичээсэн ч шилний ард нуугдаж, шаргал өнгөтэй болохгүй. Шил үйлдвэрлэгдэж эхэлснээс хойш олон зуун жилийн турш хүмүүс хатуу, тунгалаг байх өвөрмөц шинж чанарыг нь бүрэн үнэлсээр ирсэн. Өдрийн гэрлийг нэвт шингээж, байгаль орчны нөлөөллөөс хамгаалдаг цонхноос эхлээд сансар огторгуйг ажиглах эсвэл микроскоп ертөнцийг ажиглах боломжийг олгодог хэрэгслүүд хүртэл.

Орчин үеийн соёл иргэншлийг шилнээс нь салгаж, түүнээс юу үлдэх вэ? Хачирхалтай нь бид энэ нь ямар чухал болохыг бараг боддоггүй. Энэ нь тунгалаг байх тусам шил нь үл үзэгдэх бөгөөд бид тэнд байгааг мартдагтай холбоотой байж магадгүй юм.

Хүүхэд байхдаа би ааваасаа “Яагаад шил гэрлийг нэвтрүүлдэг вэ?” гэж асууж билээ. Тэр үед би гэрэл бол фотон гэж нэрлэгддэг бөөмсийн урсгал гэдгийг мэдсэн бөгөөд ийм жижиг бөөмс зузаан шилээр хэрхэн нисч чаддаг нь надад гайхалтай санагдаж байсан. Аав нь: "Учир нь энэ нь тунгалаг" гэж хариулав. Би чимээгүй байсан, учир нь би "тунгалаг" гэдэг нь "гэрэл дамжуулдаг" гэсэн үгийн ижил утгатай гэдгийг ойлгосон бөгөөд аав маань хариултыг үнэхээр мэдэхгүй байв. Сургуулийн сурах бичигт ч гэсэн хариулт байгаагүй, гэхдээ би мэдмээр байна. Шил яагаад гэрлийг дамжуулдаг вэ?

Хариулах

Физикчид гэрлийг зөвхөн харагдахуйц гэрэл төдийгүй үл үзэгдэх хэт улаан туяа, хэт ягаан туяа, рентген туяа, гамма цацраг, радио долгион гэж нэрлэдэг. Спектрийн аль нэг хэсэгт ил тод байдаг материал (жишээлбэл, ногоон гэрэл) нь спектрийн бусад хэсгүүдэд тунгалаг байж болно (жишээлбэл, улаан шил нь ногоон туяа дамжуулдаггүй). Энгийн шил нь хэт ягаан туяаг дамжуулдаггүй, харин кварцын шил нь хэт ягаан туяанд ил тод байдаг. Үзэгдэх гэрлийг огт дамжуулдаггүй материал нь рентген туяанд тунгалаг байдаг. гэх мэт.

Гэрэл нь фотон гэж нэрлэгддэг бөөмсөөс тогтдог. Янз бүрийн "өнгөт" (давтамж) фотонууд энергийн өөр өөр хэсгийг зөөдөг.

Фотоныг бодисоор шингээж, энергийг шилжүүлж, халааж чаддаг (далайн эрэг дээр наранд шарсан хүн бүр үүнийг мэддэг). Гэрэл нь бодисоос ойж, дараа нь бидний нүд рүү орж чаддаг тул бид эргэн тойрон дахь объектуудыг хардаг, гэхдээ гэрлийн эх үүсвэргүй бүрэн харанхуйд бид юу ч хардаггүй. Мөн гэрэл нь бодисоор дамжин өнгөрч болно - тэгээд бид энэ бодисыг тунгалаг гэж хэлдэг.

Янз бүрийн материалууд нь гэрлийг янз бүрийн хэмжээгээр шингээж, тусгаж, дамжуулдаг тул оптик шинж чанараараа ялгаатай байдаг (бараан ба цайвар, өөр өөр өнгө, гялалзах, ил тод байдал): тортог нь туссан гэрлийн 95% -ийг шингээдэг, өнгөлсөн мөнгөн толь нь 98% -ийг тусгадаг. гэрлийн. Нүүрстөрөгчийн нано гуурс дээр суурилсан материалыг бүтээж, туссан гэрлийн 45 мянган хувийг л тусгадаг.

Асуулт гарч ирнэ: фотон хэзээ бодист шингэдэг, хэзээ тусдаг, хэзээ бодисоор дамждаг вэ? Бид одоо зөвхөн гурав дахь асуултыг сонирхож байгаа боловч бид эхний асуултанд хариулах болно.

Гэрэл ба бодисын харилцан үйлчлэл нь фотонуудын электронтой харилцан үйлчлэлцэх явдал юм. Электрон нь фотоныг шингээж, фотоныг ялгаруулж чаддаг. Фотоны тусгал байхгүй. Фотоны тусгал нь хоёр үе шаттай үйл явц юм: фотоныг шингээх, дараа нь яг ижил фотоныг ялгаруулах.

Атом дахь электронууд нь зөвхөн тодорхой тойрог замыг эзлэх чадвартай бөгөөд тус бүр өөрийн гэсэн тойрог замтай байдаг эрчим хүчний түвшин. Химийн элемент бүрийн атом нь өөрийн энергийн түвшингээр тодорхойлогддог, тухайлбал электронуудын зөвшөөрөгдсөн тойрог замууд (энэ нь молекул, талст, бодисын конденсацын төлөвт хамаарна: хөө тортог ба алмаз нь ижил нүүрстөрөгчийн атомтай боловч оптик шинж чанарууд нь бодисууд нь гэрлийг төгс тусгадаг, тунгалаг, бүр өнгө нь өөрчлөгддөг (ногоон алт), хэрэв тэдгээрээс нимгэн хальс нь хэт ягаан туяаг дамжуулдаггүй, мөн ижил цахиурын ислийн молекулуудаас бүрдсэн талст шил нь ил тод байдаг; хэт ягаан туяа).

Тодорхой энергийн (өнгөт) фотоныг шингээж авсны дараа электрон илүү өндөр тойрог замд шилждэг. Эсрэгээрээ, фотоныг гаргасны дараа электрон доод тойрог замд шилждэг. Электронууд ямар ч фотоныг шингээж, ялгаруулж чаддаггүй, зөвхөн энерги (өнгө) нь тодорхой атомын энергийн түвшний зөрүүтэй тохирч байгаа фотонуудыг л шингээж, ялгаруулж чаддаг.

Тиймээс, ямар нэгэн бодистой тулгарах үед гэрэл хэрхэн ажиллах нь (тусгах, шингээх, дамжин өнгөрөх) нь тухайн бодисын зөвшөөрөгдсөн энергийн түвшин, фотонуудын энерги ямар байхаас (жишээлбэл, бодис дээр туссан гэрэл ямар өнгөтэй байхаас) хамаарна.

Фотоныг атом дахь электронуудын аль нэгээр нь шингээж авахын тулд атомын аль ч хоёр энергийн түвшний энергийн зөрүүтэй тохирч, хатуу тодорхойлогдсон энергитэй байх ёстой, эс тэгвээс тэр нь нисэх болно. Шилэн дотор бие даасан энергийн түвшний хоорондох зай их байдаг бөгөөд харагдах гэрлийн нэг ч фотон нь зохих энергитэй байдаггүй бөгөөд энэ нь фотоныг шингээж авсан электрон илүү эрчим хүчний түвшинд үсрэхэд хангалттай байх болно. Тиймээс шил нь харагдах гэрлийн фотоныг дамжуулдаг. Гэхдээ хэт ягаан туяаны фотонууд хангалттай энергитэй байдаг тул электронууд эдгээр фотонуудыг шингээж, шилэн хэт ягаан туяаг блоклодог. Кварцын шилэнд зөвшөөрөгдсөн энергийн түвшний хоорондох зай (энергийн цоорхой) илүү их байдаг тул зөвхөн харагдах төдийгүй хэт ягаан туяаны фотонуудад электронуудыг шингээж, зөвшөөрөгдөх дээд түвшинд шилжихэд хангалттай энерги байдаггүй.

Тиймээс харагдах гэрлийн фотонууд шилээр дамжин нисдэг тул электроныг илүү өндөр энергийн түвшинд хүргэх зохих энерги байхгүй тул шил нь тунгалаг харагддаг.

Шилэн дээр өөр энергийн спектртэй хольцыг нэмснээр үүнийг өнгөт болгож болно - шил нь тодорхой энергийн фотоныг шингээж, харагдах гэрлийн бусад фотоныг дамжуулна.

Нүдний шилний оптик шинж чанарууд нь холбоотой байдаг онцлог шинж чанаруудгэрлийн туяа шилтэй харилцан үйлчлэх. Энэ нь шилэн бүтээгдэхүүний гоёл чимэглэлийн боловсруулалтын гоо үзэсгэлэн, өвөрмөц байдлыг тодорхойлдог оптик шинж чанар юм.

Хугарал ба тархалтТухайн бодисын бүтцээс хамаарч гэрлийн тархалтын хэлбэрийг тодорхойлох. Гэрлийн хугарал гэдэг нь гэрлийн нэг орчиноос нөгөөд шилжих үед тархах чиглэлийн өөрчлөлт бөгөөд тархалтын хурдны утгаараа эхнийхээс ялгаатай.

Зураг дээр. Хавтгай параллель шилэн хавтангаар дамжин өнгөрөх цацрагийн замыг Зураг 6-д үзүүлэв. Тусгалын цацраг нь тусгалын цэг дээрх зөөвөрлөгч хоорондын интерфейстэй хэвийн өнцөг үүсгэдэг. Хэрэв агаараас шил рүү туяа орж ирвэл i нь тусах өнцөг, r нь хугарлын өнцөг (зураг i>r, учир нь агаарт гэрлийн долгионы тархах хурд нь шилэнд байгаа хэмжээнээс их байдаг. энэ тохиолдолдагаар нь шилнээс бага нягтралтай дундаж юм).

Гэрлийн хугарал нь харьцангуй хугарлын индексээр тодорхойлогддог - энэ нь интерфэйс дээр гэрэл тусах орчин дахь гэрлийн хурдыг хоёр дахь орчин дахь гэрлийн хурдтай харьцуулсан харьцаа юм. Хугарлын илтгэгчийг n=sin i/sin r хамаарлаас тодорхойлно. Харьцангуй хугарлын илтгэгч нь ямар ч хэмжээсгүй бөгөөд тунгалаг зөөвөрлөгчийн хувьд агаарын шил нь үргэлж нэгдлээс их байдаг. Жишээлбэл, харьцангуй хугарлын үзүүлэлтүүд (агаартай харьцуулахад): ус - 1.33, болор шил - 1.6, - 2.47.

Цагаан будаа. 6. Хавтгай-параллель шилэн хавтангаар дам нуруу дамжих схем

Цагаан будаа. 7. Призматик (тархах) спектр a - гэрлийн цацрагийг призмээр задлах; b- харагдах хэсгийн өнгөний хүрээ

Гэрлийн тархалтнь гэрлийн давтамжаас (долгионы урт) хугарлын илтгэгчийн хамаарал юм. Хэвийн дисперс нь давтамж нэмэгдэх эсвэл долгионы урт буурах үед хугарлын илтгэгчийн өсөлтөөр тодорхойлогддог.

Тархалтын улмаас шилэн призмээр дамжин өнгөрч буй гэрлийн цацраг нь призмийн ард суурилуулсан дэлгэц дээр солонго судал үүсгэдэг - призмийн (тархалтын) спектр (Зураг 7а). Спектрийн хувьд өнгө нь нил ягаанаас эхлээд улаанаар төгссөн тодорхой дарааллаар байрлана (Зураг 7.6).

Гэрлийн задралын шалтгаан (тархалт) нь хугарлын илтгэгчийн гэрлийн давтамж (долгионы урт) -аас хамааралтай байдаг: гэрлийн давтамж өндөр байх тусам хугарлын илтгэгч өндөр байна. Призмийн спектрт ягаан туяа нь хамгийн их давтамжтай, хамгийн богино долгионы урттай, хамгийн бага давтамжтай, хамгийн урт уртдолгион нь улаан туяа тул ягаан туяа нь улаанаас илүү хугардаг.

Хугарлын илтгэгч ба тархалт нь шилний найрлагаас, хугарлын илтгэгч нь нягтралаас хамаарна. Нягт өндөр байх тусам хугарлын илтгэгч өндөр байна. CaO, Sb 2 O 3, PbO, BaO, ZnO, шүлтлэг исэлүүд нь хугарлын илтгэгчийг нэмэгдүүлж, SiO 2 нэмэх нь үүнийг бууруулдаг. Sb 2 O 3 ба PbO-ийг нэвтрүүлэхэд тархалт нэмэгддэг. CaO болон BaO нь хугарлын илтгэгчид дисперсээс илүү хүчтэй нөлөө үзүүлдэг. Нунтаглах зориулалттай өндөр чанартай бүтээгдэхүүн, өндөр чанартай ширээний хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд 30% хүртэл PbO агуулсан шилийг голчлон ашигладаг, учир нь PbO нь хугарлын илтгэгч, тархалтыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.

Гэрлийн тусгал- оптикийн хувьд ялгаатай хоёр орчны интерфейс дээр гэрэл тусах үед ажиглагддаг үзэгдэл бөгөөд интерфэйсээс ирж буй долгион ирж буй ижил орчинд тархах ойсон долгион үүсэхээс бүрддэг. Тусгал нь тусгалын коэффициентээр тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь харьцаатай тэнцүү байнатуссан гэрлийн урсгал.

Гэрлийн 4% орчим нь шилний гадаргуугаас тусдаг. Олон тооны өнгөлсөн гадаргуу (алмазан сийлбэр, өнгөлгөө) байгаа тул тусгалын нөлөөг сайжруулдаг.

Хэрэв интерфэйсийн жигд бус байдал нь ирж буй гэрлийн долгионы урттай харьцуулахад бага байвал тэгш бус байдал нь долгионы уртаас их байвал гэрэл тусгал нь бүх боломжит чиглэлд гадаргуу дээр тархдаг. Өөр өөр долгионы урттай гэрлийн тусгал нь ижил биш байвал тусгалыг сонгомол гэж нэрлэдэг. Сонгомол тусгал нь тунгалаг биетүүдийн өнгийг тайлбарладаг.

Гэрлийн тархалт- санамсаргүй байдлаар тархсан нэгэн төрлийн бус орчинд гэрлийн долгион тархах явцад ажиглагдаж, боломжит бүх чиглэлд тархдаг хоёрдогч долгион үүсэхээс бүрдэх үзэгдэл.

Энгийн тунгалаг шилэнд гэрлийн тархалт бараг тохиолддоггүй. Хэрэв шилний гадаргуу тэгш бус (царцсан шил) эсвэл нэг төрлийн бус байдал (талст, оруулга) шилэнд жигд тархсан бол гэрлийн долгионшилээр дамжин тархах боломжгүй тул ийм шил нь тунгалаг байдаг.

Гэрлийн дамжуулалт ба шингээлтдараах байдлаар тайлбарлав. I 0 эрчмийн гэрлийн туяа тунгалаг орчин (бодис) дамжин өнгөрөхөд анхны урсгалын эрч хүч суларч, дундаас гарч буй гэрлийн туяа I эрчтэй байх болно.< I 0 . Ослабление светового потока связано частично с явлениями отражения и рассеяния света, что главным образом происходит за счет поглощения световой энергии, обусловленного взаимодействием света с частицами среды.

Шингээлт нь шилний нийт тунгалаг чанарыг бууруулдаг бөгөөд энэ нь тунгалаг сод-шохойн шилний хувьд ойролцоогоор 93% байдаг. Өөр өөр долгионы урттай гэрлийн шингээлт нь өөр өөр байдаг тул өнгөт шил өөр өөр өнгөтэй байдаг. Нүдэнд мэдрэгддэг шилний өнгийг (Хүснэгт 2) шилэнд шингэээгүй шилээр дамжсан гэрлийн цацрагийн тухайн хэсгийн өнгөөр ​​тодорхойлно.

Спектрийн харагдах бүс дэх дамжуулах (шингээх) үзүүлэлтүүд нь сорт, дохионы болон бусад өнгөт шилний өнгийг, хэт улаан туяаны бүсэд - шил хайлуулах, цутгах технологийн процесст (шилний дулааны ил тод байдал), хэт ягаан туяа - нүдний шилний гүйцэтгэлийн шинж чанарын хувьд (uviol шилээр хийсэн бүтээгдэхүүн нь хэт ягаан туяаг дамжуулж, савыг хаах ёстой).

Хос хугарал- оптик анизотроп орчинд, өөрөөр хэлбэл янз бүрийн чиглэлд өөр өөр шинж чанартай орчин (жишээлбэл, ихэнх талстууд) дамжин өнгөрөх үед гэрлийн цацрагийн салаалалт. Хугарлын илтгэгч нь гэрлийн долгионы цахилгаан векторын чиглэлээс хамаардаг тул энэ үзэгдэл үүсдэг. Кристалд орж буй гэрлийн туяа нь ердийн ба ер бусын гэсэн хоёр туяанд хуваагддаг. Эдгээр цацрагийн тархалтын хурд өөр өөр байдаг. Хос хугаралтыг цацрагийн замын зөрүү, нм/см-ээр хэмждэг.

Шилийг жигд бус хөргөх эсвэл халаах үед дотоод стресс, хос хугаралтыг үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл шилийг хос хугаралттай болортой зүйрлэдэг, жишээ нь кварц, гялтгануур, гипс. Энэ үзэгдлийг шилэн дулааны боловсруулалтын чанарыг хянах, голчлон зөөлрүүлэх, зөөлрүүлэхэд ашигладаг.