Как найти длину волны зная показатель преломления


Загрузить PDF


Загрузить PDF

Длина волны – это расстояние между двумя соседними точками, которые колеблются в одной фазе; как правило, понятие “длина волны” ассоциируется с электромагнитным спектром.[1]
Метод вычисления длины волны зависит от данной информации. Воспользуйтесь основной формулой, если известны скорость и частота волны. Если нужно вычислить длину световой волны по известной энергии фотона, воспользуйтесь соответствующей формулой.

  1. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 1

    1

    Воспользуйтесь формулой для вычисления длины волны. Чтобы найти длину волны, разделите скорость волны на частоту. Формула: lambda ={frac  {v}{f}}[2]

  2. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 2

    2

    Используйте соответствующие единицы измерения. Скорость измеряется в единицах метрической системы, например, в километрах в час (км/ч), метрах в секунду (м/с) и так далее (в некоторых странах скорость измеряется в британской системе, например, в милях в час). Длина волны измеряется в нанометрах, метрах, миллиметрах и так далее. Частота, как правило, измеряется в герцах (Гц).[3]

    • Единицы измерения конечного результата должны соответствовать единицам измерения исходных данных.
    • Если частота дана килогерцах (кГц), или скорость волны в километрах в секунду (км/с), преобразуйте данные значения в герцы (10 кГц = 10000 Гц) и в метры в секунду (м/с).
  3. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 3

    3

    Известные значения подставьте в формулу и найдите длину волны. В приведенную формулу подставьте значения скорости и частоты волны. Разделив скорость на частоту, вы получите длину волны.[4]

    • Например. Найдите длину волны, распространяющейся со скоростью 20 м/с при частоте колебаний 5 Гц.
  4. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 4

    4

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 5

    1

  2. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 6

    2

    Перепишите представленную формулу, чтобы найти длину волны. Для этого проделайте ряд математических операций. Обе стороны формулы умножьте на длину волны, а затем обе стороны разделите на энергию; вы получите формулу: lambda ={frac  {hc}{E}}. Если энергия фотона известна, можно вычислить длину световой волны.[7]

    • Эту формулу можно использовать для вычисления максимальной длины световой волны, необходимой для ионизации металлов. В формулу подставьте энергию, необходимую для ионизации, и вычислите длину волны.[8]
  3. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 7

    3

    В полученную формулу подставьте известные значения и вычислите длину волны. В формулу подставьте только значение энергии, потому что две константы являются постоянными величинами, то есть не меняются. Чтобы найти длину волны, перемножьте константы, а затем результат разделите на энергию.[9]

    • Например. Найдите длину световой волны, если энергия фотона равна 2,88 x 10-19 Дж.

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 8

    1

    Проверьте ответ. Для этого умножьте длину волны на частоту. Если вы получите данное значение скорости, решение правильное; в противном случае проверьте вычисления. Если вы пользуетесь калькулятором, правильно вводите числа.

    • Например. Найдите длину волны, которая распространяется со скоростью 343 м/с при частоте колебаний 70 Гц.
      • Решите эту задачу как описано выше и получите значение 4,9 м.
      • Проверьте ответ: 4,9 м х 70 Гц = 343 м/сек. Это данная в условии задачи скорость, поэтому решение верное.
  2. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 9

    2

    Используйте экспоненциальную запись чисел, чтобы избежать ошибок при округлении чисел (в калькуляторе). Порой в вычислении длины волны участвуют очень большие числа, особенно когда присутствует скорость света. Это может привести к ошибкам округления чисел. Поэтому используйте экспоненциальную запись чисел.[10]

    • Например. Свет проходит сквозь воду со скоростью 225000000 м/с. Найдите длину световой волны, если ее частота равна 4 x 1014 Гц.
  3. Изображение с названием Calculate Wavelength Step 10

    3

    Помните, что частота волны не меняется при изменении среды ее распространения. Во многих задачах волна распространяется в двух средах, и некоторые учащиеся пытаются вычислить две длины волны. Это ошибка, потому что в отличие от скорости распространения и длины волны частота волны не меняется при изменении среды ее распространения.[11]

    • Например, световая волна длиной λ, распространяющаяся со скоростью v при частоте f, переходит из воздушного пространства в некоторую среду, показатель преломления которой равен 1,5. Как изменятся указанные три величины?

    Реклама

Об этой статье

Эту страницу просматривали 158 038 раз.

Была ли эта статья полезной?

Содержание:

  • Определение и формула длины волны
  • Длина стоячей волны
  • Длина бегущей волны
  • Длина бегущей волны
  • Длина электромагнитной волны
  • Единицы измерения длины волны
  • Примеры решения задач

Определение и формула длины волны

Определение

Длиной волны называют кратчайшее пространственное расстояние между ее точками, совершающими колебания в одной фазе.
Обозначают длину волны, чаще всего буквой $lambda$ .

Для синусоидальных волн $lambda$ – это расстояние, на которое волна распространяется за один период
(T). Длину волны в этом случае еще называют пространственным периодом. Тогда формулой длины волны можно считать выражение:

$$lambda=v T=frac{v}{nu}=frac{2 pi}{k}$$

где v – скорость распространения волны, $nu=frac{1}{T}$ – частота колебаний,
$k=frac{omega}{v}$ – волновое число,
$T=frac{2 pi}{omega}$ – период волны,
$omega$ – циклическая частота волны.

Длина стоячей волны

Длиной стоячей волны($lambda_{st}$) называют расстояние в пространстве между
двумя пучностями (или узлами):

$$lambda_{s t}=frac{pi}{k}=frac{lambda}{2}(2)$$

где $lambda$ – длина бегущей волны. Надо заметить, что расстояние между соседними пучностью и
узлом связывает равенство:

$$frac{lambda_{s t}}{2}=frac{lambda}{4}(3)$$

Длина бегущей волны

В бегущей волне длина волны связана с фазовой скоростью (vph) формулой:

$$lambda=frac{v_{p h}}{nu}(4)$$

Длина бегущей волны

Разность фаз и длина волны

Две точки волны находящиеся на расстоянии
$Delta x$ имеют при колебании разность
фаз ($Delta varphi$), которая равна:

$$Delta varphi=frac{2 pi Delta x}{lambda}(5)$$

Длина электромагнитной волны

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна скорости света в вакууме
($c approx 3 cdot 10^{8}$ м/с), следовательно, длина электромагнитной волны в
вакууме, может быть рассчитана при помощи формулы:

$$lambda=c T=frac{c}{nu}(6)$$

Длина электромагнитной волны в веществе равна:

$$lambda=frac{c}{n nu}(7)$$

где $n=sqrt{varepsilon mu}$ – показатель преломления вещества,
$varepsilon$ – диэлектрическая проницаемость вещества,
$mu$ – магнитная проницаемость вещества.

Отметим, что все рассматриваемые формулы относят к случаю T=const.

Единицы измерения длины волны

Основной единицей измерения длины волны в системе СИ является: [$lambda$]=м

В СГС: [$lambda$]=см

Примеры решения задач

Пример

Задание. Каково приращение длины электромагнитной волны, имеющей частоту v=1 МГц при ее переходе в немагнитную среду,
которая имеет диэлектрическую проницаемость $varepsilon$=2?

Решение. Так как речь в условии задачи идет о немагнитной среде, в которую переходит волна, то считаем магнитную
проницаемость вещества равной единице ($mu$=1).

Длина рассматриваемой нами волны в вакууме равна:

$$lambda_{1}=frac{c}{nu}(1.1)$$

Длина волны в веществе:

$$lambda_{2}=frac{c}{n nu}=frac{c}{sqrt{varepsilon mu} cdot nu}(1.2)$$

Используя выражения (1.1) и (1.2) найдем изменение длины волны:

$$Delta lambda=lambda_{2}-lambda_{1}=frac{c}{sqrt{varepsilon mu} cdot nu}-frac{c}{nu}=frac{c}{nu}left(frac{1}{sqrt{varepsilon mu}}-1right)$$

Проведем вычисления, если нам известно помимо данных приведенных в условии задачи, что
$c approx 3 cdot 10^{8}$ м/с- скорость света в вакууме, и v=1 МГц=106 Гц:

$$Delta lambda=frac{3 cdot 10^{8}}{10^{6}}left(frac{1}{sqrt{4 cdot 1}}-1right)=-1,5 cdot 10^{2}(mathrm{~m})$$

Ответ. Длина волны уменьшится на 150 м

236

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

Пример

Задание. Какова длина плоской синусоидальной волны, которая распространяется по оси X. Две точки, которые
находятся на оси X расположенные на расстояниях 2 м и 3 м от источника совершают колебания с разностью фаз равной
$Delta varphi=frac{3 pi}{5}$ . Каким будет период колебаний в волне, если ее скорость в данной среде равна v=2м/с?

Решение. Сделаем рисунок.

Основой для решения задачи будет формула:

$$Delta varphi=frac{2 pi Delta x}{lambda}=frac{2 pileft(x_{2}-x_{1}right)}{lambda}(2.1)$$

Выразим из (2.1) искомую длину волны, получим:

$$lambda=frac{2 pileft(x_{2}-x_{1}right)}{Delta varphi}(2.2)$$

Период колебаний связан с длиной волны формулой:

$$T=frac{lambda}{v}(2.3)$$

C учетом (2.2), имеем:

$$T=frac{2 pileft(x_{2}-x_{1}right)}{Delta varphi v}$$

Проведем вычисления:

$$
begin{array}{c}
lambda=frac{2 pi(3-2)}{3 pi} cdot 5=frac{10}{3}(m) \
T=frac{10}{3 cdot 2}=1,67(c)
end{array}
$$

Ответ. $lambda approx 3,3 mathrm{~m} ; T approx 1,67 mathrm{c}$

Читать дальше: Формула количества теплоты.

как найти длинну волны?

Татьяна Никитина



Ученик

(202),
закрыт



13 лет назад

если в вакууме длина волны составляет 450 нм, то в среде с показателем преломления, равным 1.5, она равна:….

Gillery

Знаток

(379)


13 лет назад

Отношение фазовой скорости света в вакууме к скорости света в среде называется показателем преломления среды. То есть скорость распространения в этой среде меньше в 1.5 раза и длина волны равна тоже меньше в 1.5 раза – 300 нм.

Expert

Знаток

(360)


13 лет назад

насколько я помню:

V1/V2 = n2/n1
v1 – скорость волны в вакууме, V2 – в среде с n2 =1.5 (для вакуума показатель преломления n1 = 1)

V = L/t

V1/V2 = L1/L2 = n2 отсюда L2 = L1/n2 = 450/1.5 = 300 нм

Источник: школьные знания

Решение. При попадании света на тонкий стеклянный клин свет частично преломляется, частично отражается как от верхней, так и от нижней поверхности. Световые пучки приобретают разность хода, которая зависит от толщины клина и показателя преломления. Свет падает нормально толщина клина мала, интерференционная картина в отраженном свете локализована на верхней поверхности клина.
При вычислении разности фаз между колебаниями в лучах 1 и 2 нужно, кроме оптической разности хода δ учесть изменение фазы при отражении в т. С
 Так как вокруг клина воздух, то показатель преломления клина n > n0 = 1 (n0 – показатель преломления воздуха). Поэтому луч 1 при отражении теряет полволны λ/2, а луч 2 нет. 
Определим оптическую разность хода для лучей 1 и 2 в точке С. Запишем формулы для определения оптической разницы для смежных интерференционных минимумов.

[ begin{align}
  & delta =2cdot dcdot sqrt{n_{2}^{2}-{{sin }^{2}}alpha }-frac{lambda }{2} (1). alpha =90, delta =2cdot dcdot n-frac{lambda }{2} (2). \
 & {{delta }_{1}}=2cdot {{d}_{1}}cdot n-frac{lambda }{2} (3), {{delta }_{2}}=2cdot {{d}_{2}}cdot n-frac{lambda }{2} (4). \
end{align} ]

[ begin{align}
  & delta =(2cdot k+1)cdot frac{lambda }{2} (5), {{delta }_{1}}=(2cdot k+1)cdot frac{lambda }{2} (6), {{delta }_{2}}=(2cdot (k+1)+1)cdot frac{lambda }{2}, \
 & {{delta }_{2}}=(2cdot k+3)cdot frac{lambda }{2} (6). \
 & (2cdot k+1)cdot frac{lambda }{2} =2cdot {{d}_{1}}cdot n-frac{lambda }{2} , {{d}_{1}}=frac{lambda cdot k}{2cdot n}+frac{lambda }{2cdot n} (7),  \
 & (2cdot k+3)cdot frac{lambda }{2} =2cdot {{d}_{2}}cdot n-frac{lambda }{2}, {{d}_{2}}=frac{lambda cdot k}{2cdot n}+frac{2cdot lambda }{2cdot n} (8). \
end{align}
 ]

Где: d1 и d2 толщины клина, соответствую¬щие соседним полосам.
 Вычтем из (8 ) (7):

[ begin{align}
  & Delta d={{d}_{2}}-{{d}_{1}}=frac{lambda }{2cdot n} (9), frac{Delta d}{l}=sin alpha approx tgalpha (10), frac{lambda }{2cdot ncdot l}=tgalpha ,lambda =2cdot ncdot lcdot tgalpha . \
 & lambda =2cdot 1,4cdot 0,25cdot {{10}^{-2}}cdot tg20=0,2548cdot {{10}^{-2}}cdot 5,81cdot {{10}^{-3}}=4,067cdot {{10}^{-5}}. \
end{align}
 ]

Если угол 20”, то ответ 6,755∙10-7 м.
Ответ: если 20’, то ответ 4,067∙10-5 м, если 20”, то ответ 6,755∙10-7 м.

Введите данные в какое-либо поле, остальные параметры будут расчитаны автоматически.Если в какой-либо области изменения данных, другие автоматически пересчитываются. В качестве десятичной запятой можно использовать как запятую, так и точку.

Обнаруженны NaN, проверьте, что вы ввели в поле корректные данные, то есть без букв и других символов.

Коэффициент укорочения

Для расчета петель симметризационных и окурки коаксиального кабеля должны быть приняты во внимание коэффициент укорочения k. Для коаксиальный кабель с пеной диэлектрика k = 0,81 и для кабеля с полиэтиленовым диэлектриком составляет k = 0,66. Коэффициент укорочения не может быть равен нулю. Если вы не понимаете антенная технологии, оставить укорочение фактора всегда 1.

[custom_ads_shortcode1]

Точность расчета

Расчет зависит от скорости распространения электромагнитных волн = скорость света. Для иллюстративных целей, расчет подсчитывает только округленное значение (в вакууме)     c = 300 000 000 m/s Для точных расчетов распространения в вакууме должны ввести:     c = 299 792 458 m/s Скорость распространения электромагнитных волн различных материалов ниже.

[custom_ads_shortcode2]

Формулы

Длина волны (лямбда) λ = 300 / f [m]
Частота f = 300 / λ [MHz]

λ … длина одной волныT … время

[custom_ads_shortcode3]

Длина волны и частота

Дополнительная информация для расчета длины волны и частоты. можно найти в Википедии в соответствующих паролей (см ссылки ниже).

[custom_ads_shortcode1]

Расчет длины волны онлайн

[custom_ads_shortcode2]

Ссылки

  • Википедия – Длина волны
  • Википедия – Частота

В физике звуковая энергия передается посредством волн, которые имеют уникальную способность распространяться в абсолютно любой среде. Разнообразие и огромное количество волновых процессов не позволяют ученым выделить основные свойства волн, так как среди них есть и простые типы, уделяющие внимание энергии. Они уникальны тем, что могут простираться сквозь абсолютную пустоту.

Рисунок 1. Длина волны. Автор24 — интернет-биржа студенческих работОпределение 1Длина волны — это определенное расстояние между двумя близко расположенными волнами сигнала.

Чтобы точно определить полную длину волновых процессов, необходимо изначально измерить расстояние между двумя соседними точками двух волн. Зачастую физики определяют эту величину с помощью промежутка между пиками волн, которые находятся на близком расстоянии друг к другу.

Длина волны имеет прямое отношение с частотой потока, исходящего от сигнала. Чем больше постоянство данного элемента, тем меньше будет в итоге длина волнового процесса. Такая подвластность обусловлена стремительным увеличением общего количества повторений волны сигнала в течение определенного периода времени с уменьшением нестабильной длины волны.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателямДля волн Де Бройля этот показатель можно рассчитать таким образом: $LARGE lambda =frac{h}{p }$А если вам необходимо определить более точную формулу переменного элемента электромагнитном поле или воздухе, то можно воспользоваться такой теорией, где $LARGE lambda =frac{c}{nu }=frac{299792458}{nu }$Здесь используется:

  • $lambda$ — длина самой волны;
  • $upsilon$ — постоянная скорость волны;
  • $T$ — определенный период волны;
  • $nu$ — частота общих колебаний;
  • $h$ — стабильная планка;
  • $p$ — импульс элемента;
  • $c$ — скорость света.

Стоит отметить, что раздел физики, который занимается изучением звуковых волн, называется акустикой. Для людей, звук выступает в роли главного источника получения важной информации. Определение 2Звук — это конкретный период волны, имеющий механическое происхождение и распространяющийся в газообразном и твердом пространстве. Их невозможно увидеть, однако они очень восприимчивы для человеческого уха.

[custom_ads_shortcode3]

Скорость волны в физике

Рисунок 2. Скорость и длина волны. Автор24 — интернет-биржа студенческих работЛюбой волновой процесс распространяется с определенной скоростью. Под быстротой волны считают общий показатель распространения противодействия. Например, удар по торцу металлического стержня образует в нем местное прочное сжатие, которое затем будет двигаться вдоль выколотки со скоростью примерно 10 км/с.

Скорость волны можно определить свойствами окружающей среды, в которой этот процесс происходит. При трансформации волны из одного пространства в другое ее скорость кардинально изменяется. В физике под длиной волны подразумевают расстояние, на которое может распространиться волна за время, равное общему периоду колебаний в ней.

None Таким образом, чтобы измерить длину волны, надо скорость волнового процесса умножить на фазу его колебаний в ней: где $v$ — скорость конкретной волны, $T$ — период общих колебаний в волне, $lambda$ — длина самой волны.

Указанная формула определяет связь длины волны с ее скоростью и фазой. Учитывая, что промежуток колебаний в волновых процессах всегда пропорционален частоте, можно утверждать, что что скорость волны равна созданию длины на стабильную частоту колебаний в ней.

Замечание 1Волны способны передавать силу и энергию, а также обладают конкретикой, что способствует одному волновому процессу не влиять на колебания другого. В результате, эти две гранитизации могут легко проходить параллельно и не мешать друг другу.

[custom_ads_shortcode1]

Виды волн

Волны с точки зрения физики передают общую звуковую энергию, которая легко может существовать в любой среде. Благодаря разнообразию существующих волновых процессов, их невозможно точно определить и выделить основные характеристики, присущи только этому явлению.

Волновой процесс имеет многогранную природу в физике, сюда относят:

  • химическую;
  • механическую;
  • электромагнитную;
  • спиновую волны;
  • гравитационную;
  • плотность вероятности.

Американские ученые два года назад получили Нобелевскую премию за изобретение уникального детектора, которые способен с точностью измерить указанные показатели. Устройство в лазерной гравитационно-волновой обсерватории в первый раз зафиксировало гравитационную волну. Чтобы указанный вид волн долететь до нашей планеты, ему понадобилось более одного миллиарда лет. Далеко за видимым горизонтом галактики произошло мощное столкновение двух черных дыр, после чего прошло уже полтора миллиарда лет.

Звуковыми волнами принято считать волны, которые легко воспринимаются человеческим ухом. Диапазон этих частот находятся в границах примерно от 20 Гц до 20 кГц, а волновые процессы с частотой менее указанных показателей называются инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком. Волны звукового диапазона могут находится не только в газе, но и в жидкости, и в других состояниях. Однако волны в газообразном пространстве – среде нашего обитания – представляют собой особый интерес.

[custom_ads_shortcode2]

Типы волн

Все звуковые колебания оснащены постоянной амплитудой, фазой и частотой. Звуки могут проходить абсолютно разные расстояния, а затем передаваться в пространстве в виде неких механических колебаний молекул конкретного вещества. Они распространяются постепенно, а с определенной скоростью, а после мгновенно исчезают. Их скорость непосредственно зависит от среды, в которой они расположены: в жидких и твердых состояниях звуковой процесс простирается лучше и быстрее, чем в воздухе.

Типы волн бывают следующими:

  • бегущая – обуславливается периодом, скоростью и длиной, а также характеризуется распространением фаз в пространственном времени, зависящим от частоты и среды;
  • стоячая – подразумевает суммарность двух волн: отраженной и падающей, для образования которых необходима одинаковая интенсивность волновых процессов;
  • звуковая – характеризуется важным фактором, так как только благодаря этому типу волны люди могут общаться и получать необходимую информацию.

В целом, можно сделать вывод, что причиной всех звуковых процессов являются вибрации, для стабильного распространения звука требуется определенное пространство, источником данного явления выступает тело, имеющее свойство колебаться и вибрировать с правильной, постоянной частотой.

Однако не каждые физические тела, которые перемещаются, могут быть источниками звука. Интересным фактом из истории считается то, что расширение инфразвука на огромные расстояния дает возможность более точно предсказывать стихийные бедствия. А морские животные, такие как раки или медузы, крайне чувствительны к указанным процессам, поэтому способны еще за несколько дней до наступления шторма предвидеть его и спрятаться в безопасное место. Звуки также представляют собой частоту гармонических и абсолютных колебаний.

Длина волны λ может быть измерена между любыми двумя точками волны с одинаковой фазой, максимумами, минимумами или узлами волны.

Длина́ волны́ — расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах, обычно длина волны обозначается греческой буквой .[1] По аналогии с волнами, возникающими в воде от брошенного камня, длиной волны является расстояние между двумя соседними гребнями волны. Одна из основных характеристик колебаний. Измеряется в единицах расстояния (метры, сантиметры и т. п.). Величина , обратная длине волны, называется волновым числом и имеет смысл пространственной частоты.

Получить соотношение, связывающее длину волны с фазовой скоростью () и частотой () можно из определения. Длина волны соответствует пространственному периоду волны, то есть расстоянию, которое точка с постоянной фазой проходит за время, равное периоду колебаний , поэтомуВолнам де Бройля также соответствует определенная длина волны. Частице с энергией Е и импульсом p, соответствуют:

  • частота:
  • длина волны:

где h — постоянная Планка.

[custom_ads_shortcode3]

Примеры

None Точная формула для расчёта длины волны электромагнитного излучения в вакууме выглядит так:

где — скорость света, равная в Международной системе единиц (СИ) 299 792 458 м/с точно.

Для определения длины волны электромагнитного излучения в какой-либо среде следует использовать формулу:

где — показатель преломления среды для излучения с данной частотой.

[custom_ads_shortcode1]

Примечания

  1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б. Колебания и волны // Физика. Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. — 12-е изд. — М.: Просвещение, 2004. — С. 121. — 336 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-09-013165-1

Расстояние между соседними волновыми фронтаминазывается длиной волны λ. Длина волныесть расстояние между частицами, колеблющимися с одинаковой фазой. Длина волны не зависит от координат и времени.

Длина волныЕсли

с.

фазовая скорость, или скорость распространения волны,.

метр/секунда.

f.

частота, с которой колеблется каждая частица в волне,.

Герц.

T=1/f.

период, продолжительность полного колебания частицы,.

Секунда.

λ.

длина волны, расстояние между частицами, колеблющимися с одинаковой фазой,.

Метр. то в соответствии с формулой равномерного поступательного движенияФормула 1 справедлива для всех волн, в том числе и электромагнитных.

ФОТОПРОВОДИМОСТЬ(фоторезистивный эффект) – изменение электропроводности среды, обусловленное действием электромагнитногоизлучения. Ярко выражена в полупроводниках и диэлектриках. Фотопроводимость. возникает из-за изменения либо концентрации носителейзаряда(концентрационная фотопроводимость.), либо их подвижности под действием излучения (см.Подвижность носителей заряда). В зависимости от механизма поглощения излучения различают Фотопроводимость собственную, примесную и внутризонную.

Собственная и примесная фотопроводимости. В основе собств. и примесной Ф. лежит внутр.фотоэффект, т. е. либо оптическая генерация пар электрон – дырка (при собственной Ф.), либо фотоотрыв носителя заряда от заряженного примесного центра (при примесной фотопроводимости). Генерируемые при внутреннем фотоэффекте свободные носители заряда наз. фотоносителями. Изменение удельной электропроводности однородногополупроводникапод действием излучения равно где Δn, Δp- изменения концентраций электронов проводимости (п) и дырок (p), μn, μp-их подвижности. Величины Δn, Δp определяютсяквантовым выходом Yвнутреннего фотоэффекта, т. е. числом генерируемых электронно-дырочных пар (при собственной фотопроводимости) или числом генерируемых носителей (при примесной фотопроводимости) в расчёте на один поглощённый фотон, а также временем жизни фотоносителей (до их рекомбинации или захвата примесными центрами). Если фотопроводимость (собственная) определяется подвижными фотоносителями обоих знаков, её называют биполярной. В тех случаях, когда хотя и генерируются фотоносители обоих знаков, но фотоносители одного типа имеют ничтожные подвижность и время жизни, а также при примесной фотопроводимости, когда генерируются фотоносители только одного знака, фотопроводимость называется монополярной.

Так как импульс фотона, как правило, пренебрежимо мал по сравнению с импульсом электрона, требование одновременного выполнения законов сохранения энергии и импульса приводит к тому, что переходы электронов с участием только одного фотона оказываются возможными лишь между состояниями, в которых импульс электрона практически один и тот же (“прямые”, или “вертикальные”, переходы). Однако этот запрет может нарушаться за счёт взаимодействия электронов или дырок с фононами. Последнее приводит к “непрямым” переходам с изменением как энергии, так и импульса электрона и испусканием или поглощением фонона. Исследования зависимости фотопроводимости от энергии фотоновhν позволяют по их минимальной энергии, ещё вызывающей фотопроводимость, определять энергетические щели между уровнями или зонами.

11•Чему равен характерный размер длины волны рентгеновского спектра?

Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10 до 10 Å (от 10 до 10 м). Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются в широкой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов – эквивалентны. Терминологическое различие лежит в способе возникновения – рентгеновские лучи испускаются при участии электронов (либо связанных в атомах, либо свободных), в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозбуждения атомных ядер. Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3·10 до 6·10 Гц и длиной волны 0,005 – 10 нм(общепризнанного определения нижней границы диапазона рентгеновских лучей в шкале длин волн не существует). Мягкое рентгеновское излучение характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (и наибольшей длиной волны), а жёсткое рентгеновское излучение обладает наибольшей энергией фотона и частотой излучения (и наименьшей длиной волны). Жёсткое рентгеновское излучение используется преимущественно в промышленных целях. Можно написать пример применения, например медицина – рентгеновский снимок.

Какое излучение приводит к запаху озона, образованию сильных ожогов и ослеплению?

Ультрафиолетовое излучение приводит к запаху озона при горении кварцевых ламп в физиотерапевтическом кабинете, образованию сильных ожогов при продолжительном нахождении под солнцем, также к ослеплению, например если смотреть долго на электрическую дугу без специальных темных очков. Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение) — электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400нм (7,5·1014—3·1016 Гц). Термин происходит от лат.ultra — сверх, за пределами и фиолетовый. В разговорной речи может использоваться также наименование «ультрафиолет». После того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета. В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также актиническим излучением. Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Мачедонио Меллони и др.

Действие на кожу Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам.Ультрафиолетовое излучение может приводить к образованию мутаций (ультрафиолетовый мутагенез). Образование мутаций, в свою очередь, может вызывать рак кожи,меланомукожи и преждевременное старение.

Ультрафиолет коротковолнового диапазона (100—280 нм) может проникать до сетчатки глаза. Так как ультрафиолетовое коротковолновое излучение обычно сопровождается ультрафиолетовым излучением других диапазонов, то при интенсивном воздействии на глаза гораздо ранее возникнет ожог роговицы (электроофтальмия), что исключит воздействие ультрафиолета на сетчатку по вышеуказанным причинам. В клинической офтальмологической практике основным видом поражения глаз ультрафиолетом является ожог роговицы (электроофтальмия).

13•В каком диапазоне частот находится видимый свет? Какому цвету соответствует наибольшая длина волны?

Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Чувствительность человеческого глаза к электромагнитному излучению зависит от длины волны (частоты) излучения, при этом максимум чувствительности приходится на 555нм, в зелёной части спектра. Обычно в качестве коротковолновой границы принимают участок 380 – 400 нм (750 – 790 ТГц), а в качестве длинноволновой 760 -780 нм (385 – 395 ТГц). Диапазон длин волн видимого свет равен 380 – 780 нм. В частотном диапазоне, видимый свет занимает следующий диапазон частот (385 – 790 ТГц). Самая длинная волна видимого света принадлежит красному цвету625 – 740 нм (385 – 480 ТГц). Следующим принято называть оранжевый цвет, диапазон длин волн которого равен 590 – 625 нм (480 – 510 ТГц). Далее, будут указаны цвета, с уменьшением длин волн и увеличением частоты. Желтый цвет 565 – 590 нм (510 – 530 ТГц). Зеленый 500 – 565 нм (530 – 600 ТГц). Голубой 485 – 500 нм (600 – 620 ТГц). Синий 440 – 485 нм (620 – 680 ТГц). Фиолетовый 380 – 440 нм (680 – 790 ТГц). КАЖДЫЙ ОХОТНИК ЖЕЛАЕТ ЗНАТЬ ГДЕ СИДИТ ФАЗАН.

14•Свет какого цвета обладает наименьшим показателем преломления при переходе из воздуха в стекло? Показатель преломления кремния, арсенида галлия, двуокись кремния.

Показатель преломления стекла, из которого сделана призма, зависит от длины волны света и уменьшается с ростом длины волны от 380 нм до 780 нм, поэтому призма по-разному отклоняет свет разных длин волн.

По закону преломления Снеллиуса синус угла преломления равен синусу угла падения, деленному на показатель преломления. И чем больше показатель преломления, тем меньше угол преломления, таким образом, больше всего отклоняются фиолетовые лучи, меньше всего – красные.  Если   n=и   νкф,   следовательно,   nф > nк. Именно поэтому призма разлагает свет. Скорость распространения фиолетового цвета быстрее, чем красного, именно поэтому наименьший показатель преломления при переходе из воздуха в стекло наблюдается у красного цвета. Абсолютный показатель преломления (АПП) является одной из важнейших характеристик среды распространения электромагнитной волны и может быть представлен в виде где λ0— длина волны в вакууме; λ — длина волны в диэлектрике; ε— относительные диэлектрическая и μ – магнитная проницаемость диэлектрика. Существенной особенностью АПП является его зависимость от длины волны. Для беспримесной двуокиси кремния (SiO2) используемой для изготовления стекловолокон, указанная зависимость имеет вид, показанный на рис. справа. Показатель преломления для кремния равен 3,44 Показатель преломления для арсенида галлия = 3,62•15•Какое явление лежит в основе просветления оптики?

Явление интерференции лежит в основе просветления оптики. Просветление оптики — это нанесение на поверхность линз, граничащих своздухом, тончайшейплёнкиили нескольких плёнок одна поверх другой. Это необходимо для увеличения светопропусканияоптической системы.

Показатель преломлениятаких плёнок меньше показателя преломления стёкол линз(не всегда).

Просветляющие плёнки уменьшают отражение падающего света от поверхности оптического элемента, соответственно улучшая светопропускание системы и контраст оптического изображения. Просветлённый объектив требует бережного обращения, так как плёнки, нанесенные на поверхность линз, легко повредить. Кроме того, тончайшие плёнки загрязнений (жир, масло) на поверхности просветляющего покрытия нарушают его работу и резко увеличивают отражение света от загрязненной поверхности. Следует помнить, что следы пальцев со временем разрушают просветляющее покрытие.

По методике нанесения и составу просветляющего покрытия просветление бывает физическим (напыление в вакууме) и химическим (травление). Травление применяли на заре эпохи просветления.

Показатель преломления n и толщина пленки h подбираются так, чтобы суммарная интенсивность светового потока, отраженного от поверхности пленки и стекла вследствие интерференции света, была равна нулю. При просветлении оптики применяются многослойные пленки, рассчитанные на то, чтобы уничтожить отражение большей части света и впустить в оптическую систему лучи, к которым человеческий глаз особенно чувствителен. Вне этого условия остается, главным образом, фиолетовая часть спектра, почему входные линзы просветленных оптических приборов в отраженном свете и кажутся фиолетовыми.

16•Перечислите фотовольтаические эффекты и объясните их суть.

Источники:

  • dlina-volny.wikina.ru
  • spravochnick.ru
  • dic.academic.ru
  • studfiles.net

Добавить комментарий