Kuo svarbus bangos ilgis? Šviesos bangos ilgiai Elektromagnetinės spinduliuotės bangos ilgis

Taip pat galima nustatyti bangos ilgį:

kaip atstumas, išmatuotas bangos sklidimo kryptimi, tarp dviejų erdvės taškų, kuriuose svyravimo proceso fazė skiriasi 2π;
kaip kelias, kurį bangos frontas nukeliauja per laiko intervalą, lygų svyravimo proceso periodui;
Kaip erdvinis laikotarpis bangų procesas.

Įsivaizduokime bangas, kylančias vandenyje iš tolygiai svyruojančios plūdės, ir mintyse sustabdykime laiką. Tada bangos ilgis yra atstumas tarp dviejų gretimų bangų keterų, matuojamas radialine kryptimi. Bangos ilgis yra viena iš pagrindinių bangos charakteristikų, kartu su dažniu, amplitude, pradine faze, sklidimo kryptimi ir poliarizacija. Graikiška raidė naudojama bangos ilgiui žymėti λ (\displaystyle \lambda), bangos ilgio matmuo yra metras.

Paprastai bangos ilgis naudojamas harmoninių arba kvaziharmoninių (pvz., slopinamųjų arba siaurajuosčių moduliuotų) bangų procesui vienalytėje, beveik homogeniškoje arba lokaliai vienalytėje terpėje. Tačiau formaliai bangos ilgį galima nustatyti pagal analogiją bangos procesui su neharmonine, bet periodine priklausomybe nuo erdvės ir laiko, turinčio spektro harmonikų rinkinį. Tada bangos ilgis sutaps su pagrindinės (žemiausio dažnio, pagrindinės) spektro harmonikos bangos ilgiu.

Enciklopedinis „YouTube“.

1 / 5

Periodinių bangų amplitudė, periodas, dažnis ir bangos ilgis

Garso virpesiai – bangos ilgis

5.7 Bangos ilgis. Bangos greitis

Pamoka 370. Bangos fazės greitis. Šlyties bangos greitis stygoje

Pamoka 369. Mechaninės bangos. Matematinis keliaujančios bangos aprašymas

Subtitrai

Paskutiniame vaizdo įraše aptarėme, kas bus, jei paimsi, tarkime, virvę, patrauksi kairįjį galą – tai, žinoma, gali būti dešinysis galas, bet tegul kairysis – taigi, patraukite aukštyn, o tada žemyn. ir tada grįžkite į pradinę padėtį. Perduodame virvei tam tikrą trikdymą. Šis trikdymas gali atrodyti maždaug taip, jei vieną kartą trūkčiosiu virve aukštyn ir žemyn. Trikdymas bus perduodamas išilgai virvės maždaug tokiu būdu. Nudažykime juodai. Iš karto po pirmojo ciklo – trūkčiojimo aukštyn ir žemyn – virvė atrodys maždaug taip. Bet jei šiek tiek palauksite, tai atrodys maždaug taip, turint omeny, kad traukėme vieną kartą. Impulsas perduodamas toliau virve. Paskutiniame vaizdo įraše šį trikdymą apibrėžėme kaip perduodamą lynu arba tam tikroje aplinkoje, nors aplinka nėra būtina sąlyga. Mes tai vadinome banga. Ir ypač ši banga yra impulsas. Tai impulsinė banga, nes iš esmės buvo tik vienas lyno sutrikimas. Bet jei ir toliau periodiškai tempsime virvę aukštyn ir žemyn reguliariais intervalais, tai atrodys maždaug taip. Stengsiuosi kuo tiksliau pavaizduoti. Tai atrodys taip, ir vibracijos, arba trikdžiai, bus perduodami į dešinę. Jie bus perduodami į dešinę tam tikru greičiu. Ir šiame vaizdo įraše noriu pažvelgti į tokio tipo bangas. Įsivaizduokite, kad aš periodiškai trūkčioju kairįjį virvės galą aukštyn ir žemyn, aukštyn ir žemyn, sukurdamas periodines vibracijas. Vadinsime jas periodinėmis bangomis. Tai yra periodinė banga. Judėjimas kartojamas vėl ir vėl. Dabar norėčiau aptarti kai kurias periodinės bangos savybes. Pirma, galite pastebėti, kad judant virvė pakyla ir nukrenta tam tikru atstumu nuo pradinės padėties, štai. Kokiu atstumu yra aukščiausias ir žemiausias taškai nuo pradinės padėties? Tai vadinama bangos amplitude. Šis atstumas (pasižymėsiu violetine spalva) – šis atstumas vadinamas amplitude. Buriuotojai kartais kalba apie bangų aukštį. Aukštis paprastai reiškia atstumą nuo bangos pagrindo iki jos keteros. Mes kalbame apie amplitudę arba atstumą nuo pradinės, pusiausvyros padėties iki didžiausios. Pažymime maksimumą. Tai aukščiausias taškas. Aukščiausias bangos taškas arba jos viršūnė. Ir tai yra vienintelis. Jei sėdėtumėte valtyje, jus domintų bangos aukštis, visas atstumas nuo jūsų valties iki aukščiausio bangos taško. Gerai, nenukrypkime nuo temos. Štai kas įdomu. Ne visos bangos susidaro man tempiant kairįjį virvės galą. Bet manau, kad jūs suprantate, kad ši grandinė gali rodyti daugybę skirtingų bangų tipų. Ir tai iš esmės yra nukrypimas nuo vidutinės arba nulinės padėties, amplitudės. Kyla klausimas. Mes dalijame 1 iš 10 sekundžių, o tai yra gana logiška. Jei virvė gali pakilti, kristi ir grįžti į neutralią padėtį 10 kartų per sekundę, tai per 1/10 sekundės ji tai padarys vieną kartą. Taip pat mus domina, kaip greitai banga šiuo atveju sklinda į dešinę? Jei traukiu už kairiojo virvės galo, kaip greitai jis pasislenka į dešinę? Tai greitis. Norėdami tai išsiaiškinti, turime apskaičiuoti, kiek toli banga nukeliauja per vieną ciklą. Arba per vieną laikotarpį. Kai vieną kartą patrauksiu, kiek nueis banga? Koks atstumas nuo šio taško neutraliame lygyje iki šio taško? Tai vadinama bangos ilgiu. Bangos ilgis. Tai bus bangos ilgis. Taigi mes einame šį atstumą ir kiek laiko tai užtrunka? Šis atstumas įveikiamas per tam tikrą laikotarpį. Tai yra, tai yra bangos ilgis, padalintas iš periodo. Bangos ilgis padalintas iš periodo. Bet mes jau žinome, kad vieneto ir periodo santykis yra toks pat kaip dažnis. Taigi galime tai parašyti kaip bangos ilgį... Ir, beje, svarbus momentas. Bangos ilgis paprastai žymimas graikiška raide lambda. Taigi, galime sakyti, kad greitis lygus bangos ilgiui, padalytam iš periodo. Kuris yra lygus bangos ilgiui, padaugintam iš vieneto, padalijus iš periodo. Ką tik sužinojome, kad vieneto ir laikotarpio santykis yra toks pat kaip dažnis. Taigi greitis yra lygus bangos ilgio ir dažnio sandaugai. Taip išspręsite visas pagrindines problemas, su kuriomis galite susidurti bangų temoje. Pavyzdžiui, jei mums duota, kad greitis yra 100 metrų per sekundę ir nukreiptas į dešinę... Darykime tokią prielaidą. Greitis yra vektorius, ir jūs turite nurodyti jo kryptį. Tegul dažnis yra, tarkime, 20 ciklų per sekundę, tai yra tas pats, kas 20 Hz. Taigi vėlgi dažnis bus 20 ciklų per sekundę arba 20 Hz. Įsivaizduokite, žiūrite pro mažą langą ir matote tik šią bangos dalį, tik šią mano virvės dalį. Jei žinote apie 20 Hz, tai žinote, kad per 1 sekundę pamatysite 20 nusileidimų ir pakilimų. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13... Per 1 sekundę pamatysite, kaip banga kyla ir nukrenta 20 kartų. Štai ką reiškia 20 Hz dažnis arba 20 ciklų per sekundę. Taigi, mums duotas greitis, duotas dažnis. Koks bus bangos ilgis? Šiuo atveju jis bus lygus... Grįžkime prie greičio: greitis lygus bangos ilgio ir dažnio sandaugai, tiesa? Abi puses padalinkime iš 20. Beje, patikrinkime matavimo vienetus: tai metrai per sekundę. Pasirodo: λ padaugintas iš 20 ciklų per sekundę. λ padaugintas iš 20 ciklų per sekundę. Jei padalysime abi puses iš 20 ciklų per sekundę, gausime 100 metrų per sekundę iš karto 1/20 sekundės per ciklą. Čia lieka 5. Čia 1. Gauname 5, sekundės sumažinamos. Ir mes gauname 5 metrus per ciklą. 5 metrai per ciklą šiuo atveju bus bangos ilgis. 5 metrai per ciklą. Nuostabu. Laikotarpis gali būti skaičiuojamas taip pat. Laikotarpis lygus vienybės ir dažnio santykiui. Jis lygus 1/20 sekundės per ciklą. 1/20 sekundės per ciklą. Nenoriu, kad išmoktum mintinai formules, noriu, kad suprastum jų logiką. Tikiuosi, kad šis vaizdo įrašas jums padėjo. Naudodami formules galite atsakyti beveik į bet kurį klausimą, jei turite 2 kintamuosius ir reikia apskaičiuoti trečiąjį. Tikiuosi, kad tai jums bus naudinga. Subtitrus pateikė Amara.org bendruomenė

Bangos ilgis – erdvinis bangavimo proceso periodas

Bangos ilgis terpėje

Optiškai tankesnėje terpėje (sluoksnis paryškintas tamsia spalva) elektromagnetinės bangos ilgis sumažėja. Mėlyna linija – momentinio ( t= const) bangos lauko stiprumo reikšmės sklidimo kryptimi. Lauko stiprumo amplitudės pokytis dėl atspindžio nuo sąsajų ir krintančių bei atspindėtų bangų trukdžių paveiksle nepavaizduotas.

Pagal bangos greitis suprasti trikdžių plitimo greitį. Pavyzdžiui, smūgis į plieninio strypo galą sukelia jame vietinį suspaudimą, kuris vėliau plinta išilgai strypo maždaug 5 km/s greičiu.

Bangos greitį lemia terpės, kurioje banga sklinda, savybės. Kai banga pereina iš vienos terpės į kitą, jos greitis pasikeičia.

Bangos ilgis yra atstumas, per kurį banga sklinda per laiką, lygų jos virpesių periodui.

Kadangi bangos greitis yra pastovi reikšmė (tam tikros terpės), bangos nukeliautas atstumas lygus greičio ir jos sklidimo laiko sandaugai. Taigi, norėdami rasti bangos ilgį, turite padauginti bangos greitį iš svyravimų periodo:

Kur v- bangos greitis, T- bangos svyravimų periodas, λ (graikiška raidė lambda) – bangos ilgis.

Formulė išreiškia ryšį tarp bangos ilgio ir jos greičio bei periodo. Atsižvelgiant į tai, kad bangos virpesių periodas yra atvirkščiai proporcingas dažniui v, t.y. T= 1/ v, galime gauti formulę, išreiškiančią ryšį tarp bangos ilgio ir jos greičio bei dažnio:

kur

Gauta formulė rodo, kad bangos greitis yra lygus bangos ilgio ir svyravimų joje dažnio sandaugai.

Bangos ilgis yra erdvinis bangos periodas. Bangų grafike (pav. aukščiau) bangos ilgis apibrėžiamas kaip atstumas tarp dviejų artimiausių harmoninių taškų keliaujanti banga, būdamas toje pačioje svyravimų fazėje. Tai tarsi momentinės bangų nuotraukos svyruojančioje elastingoje terpėje tam tikru momentu t Ir t + Δt. Ašis X sutampa su bangos sklidimo kryptimi, ordinačių ašyje brėžiami poslinkiai s vibruojančios terpės dalelės.

Bangos virpesių dažnis sutampa su šaltinio virpesių dažniu, kadangi dalelių svyravimai terpėje yra priverstiniai ir nepriklauso nuo terpės, kurioje banga sklinda, savybių. Kai banga pereina iš vienos terpės į kitą, jos dažnis nekinta, kinta tik greitis ir bangos ilgis.

Pamokos metu galėsite savarankiškai studijuoti temą „Bangos ilgis. Bangos sklidimo greitis“. Šioje pamokoje sužinosite apie ypatingas bangų savybes. Pirmiausia sužinosite, kas yra bangos ilgis. Pažiūrėsime į jo apibrėžimą, kaip jis žymimas ir matuojamas. Tada taip pat atidžiau pažvelgsime į bangų sklidimo greitį.

Pirmiausia prisiminkime tai mechaninė banga yra vibracija, kuri laikui bėgant sklinda elastingoje terpėje. Kadangi tai yra svyravimas, banga turės visas svyravimą atitinkančias charakteristikas: amplitudę, virpesių periodą ir dažnį.

Be to, banga turi savo ypatingų savybių. Viena iš šių savybių yra bangos ilgis. Bangos ilgis žymimas graikiška raide (lambda arba jie sako „lambda“) ir matuojamas metrais. Išvardinkime bangos ypatybes:

Kas yra bangos ilgis?

bangos ilgis - tai mažiausias atstumas tarp dalelių, vibruojančių ta pačia faze.

Ryžiai. 1. Bangos ilgis, bangos amplitudė

Išilginėje bangoje kalbėti apie bangos ilgį yra sunkiau, nes ten daug sunkiau stebėti daleles, atliekančias vienodus virpesius. Tačiau yra ir savybė - bangos ilgis, kuris nustato atstumą tarp dviejų dalelių, atliekančių tą pačią vibraciją, vibraciją su ta pačia faze.

Taip pat bangos ilgiu galima vadinti atstumą, kurį banga nukeliauja per vieną dalelės svyravimo periodą (2 pav.).

Ryžiai. 2. Bangos ilgis

Kita charakteristika yra bangos sklidimo greitis (arba tiesiog bangos greitis). Bangos greitisžymimas taip pat, kaip ir bet kuris kitas greitis, raide ir matuojamas . Kaip aiškiai paaiškinti, kas yra bangos greitis? Lengviausias būdas tai padaryti naudojant skersinės bangos pavyzdį.

Skersinė banga yra banga, kurioje trikdžiai orientuoti statmenai jos sklidimo krypčiai (3 pav.).

Ryžiai. 3. Skersinė banga

Įsivaizduokite žuvėdrą, skrendančią virš bangos keteros. Jo skrydžio greitis virš keteros bus lygus pačios bangos greičiui (4 pav.).

Ryžiai. 4. Bangos greičio nustatymo link

Bangos greitis priklauso nuo to, koks terpės tankis, kokios šios terpės dalelių sąveikos jėgos. Užrašykime ryšį tarp bangos greičio, bangos ilgio ir bangos periodo: .

Greitis gali būti apibrėžtas kaip bangos ilgio, atstumo, kurį banga nukeliauja per vieną periodą, ir terpės, kurioje banga sklinda, dalelių vibracijos periodo santykis. Be to, atminkite, kad laikotarpis yra susijęs su dažnumu tokiu ryšiu:

Tada gauname ryšį, jungiantį greitį, bangos ilgį ir virpesių dažnį: .

Žinome, kad banga kyla dėl išorinių jėgų veikimo. Svarbu pažymėti, kad bangai pereinant iš vienos terpės į kitą, keičiasi jos charakteristikos: bangų greitis, bangos ilgis. Tačiau virpesių dažnis išlieka toks pat.

Bibliografija

Sokolovič Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: žinynas su problemų sprendimo pavyzdžiais. - 2-ojo leidimo perskirstymas. - X.: Vesta: leidykla "Ranok", 2005. - 464 p.
Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9 klasė: bendrojo lavinimo vadovėlis. institucijos / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnikas. – 14 leid., stereotipas. - M.: Bustard, 2009. - 300 p.

Interneto portalas "eduspb" ()
Interneto portalas "eduspb" ()
Interneto portalas „class-fizika.narod.ru“ ()

Namų darbai

Ilgio ir atstumo keitiklis Masės keitiklis Birių produktų ir maisto produktų tūrio matų keitiklis Ploto keitiklis Tūrio ir matavimo vienetų keitiklis kulinarijos receptuose Temperatūros keitiklis Slėgio, mechaninio įtempio, Youngo modulio keitiklis Energijos ir darbo keitiklis Galios keitiklis Jėgos keitiklis Laiko keitiklis Linijinis greičio keitiklis Plokščiojo kampo keitiklis šiluminis efektyvumas ir degalų efektyvumas Skaičių keitiklis įvairiose skaičių sistemose Informacijos kiekio matavimo vienetų keitiklis Valiutų kursai Moteriški drabužiai ir batų dydžiai Vyriški drabužiai ir batų dydžiai Kampinio greičio ir sukimosi dažnio keitiklis Pagreičio keitiklis Kampinio pagreičio keitiklis Tankio keitiklis Specifinio tūrio keitiklis Inercijos momento keitiklio jėgos momento keitiklio Sukimo momento keitiklis Savitoji degimo šiluma (pagal masę) Energijos tankis ir savitoji degimo šiluma (pagal tūrį) Temperatūros skirtumo keitiklis Šiluminio plėtimosi keitiklio koeficientas Šiluminės varžos keitiklis Šilumos laidumo keitiklis Specifinės šiluminės talpos keitiklis Energijos poveikio ir šiluminės spinduliuotės galios keitiklis Šilumos srauto tankio keitiklis Šilumos perdavimo koeficiento keitiklis Tūrio srauto keitiklis Masės srauto keitiklis Molinis srauto keitiklis Masės srauto tankio keitiklis Molinės koncentracijos keitiklis Masės koncentracija tirpale keitiklis Dinaminis (absoliutus) klampos keitiklis Kinematinis klampos keitiklis Paviršiaus įtempio keitiklis Garų pralaidumo keitiklis Vandens garų srauto tankio keitiklis Garso lygio keitiklis Mikrofono jautrumo keitiklis Garso slėgio lygio keitiklis (SPL) Garso slėgio lygio keitiklis su pasirenkamu etaloninio slėgio skaisčio keitiklis Šviesos intensyvumo keitiklis Kompiuteris Šviesos intensyvumo keitiklis Šviesos intensyvumo keitiklis Kompiuterio šviesos stiprumo keitiklis Bangos ilgio keitiklis Dioptrijų galia ir židinio ilgio dioptrijų galia ir objektyvo didinimas (×) Keitiklis elektros krūvis Linijinio krūvio tankio keitiklis Paviršinio krūvio tankio keitiklis Tūrinio krūvio tankio keitiklis Elektros srovės keitiklis Linijinio srovės tankio keitiklis Paviršiaus srovės tankio keitiklis Elektrinio lauko stiprumo keitiklis Elektrostatinio potencialo ir įtampos keitiklis Elektros varžos keitiklis Elektros savitumo keitiklis Elektros laidumo keitiklis Elektros laidumo keitiklis Elektros talpos Induktyvumo keitiklis Amerikietiškas laidų matuoklio keitiklis Lygiai dBm (dBm arba dBm), dBV (dBV), vatais ir kt. vienetai Magnetovaros jėgos keitiklis Magnetinio lauko stiprio keitiklis Magnetinio srauto keitiklis Magnetinės indukcijos keitiklis Radiacija. Jonizuojančiosios spinduliuotės sugertos dozės galios keitiklis Radioaktyvumas. Radioaktyvaus skilimo keitiklis Radiacija. Ekspozicijos dozės keitiklis Radiacija. Absorbuotos dozės keitiklis Dešimtainio priešdėlio keitiklis Duomenų perdavimas Tipografijos ir vaizdo apdorojimo vienetų keitiklis Medienos tūrio vienetų keitiklis Molinės masės skaičiavimas D. I. Mendelejevo cheminių elementų periodinė lentelė

Pradinė vertė

Konvertuota vertė

hercų eksahercų petahercų terahercų gigahercų megahercų kilohercų hektohercų dekahercų dekahercų milihercų nanohercų pikohercų femtohercų atohercų ciklai per sekundę bangos ilgis, išreikštas bangos metrais, bangų metrais ilgis kilometrais bangos ilgis hektometrais bangos dekametrais bangos ilgis metrais bangos ilgis decimetrais bangos ilgis centimetrais bangos ilgis milimetrais bangos ilgis mikrometrais Komptono bangos ilgis elektrono Komptono bangos ilgis protono Komptono bangos ilgis neutrono apsisukimų per sekundę apsisukimų per minutę apsisukimų per valandą apsisukimų per dieną

Specifinė šiluma

Daugiau apie dažnį ir bangos ilgį

Bendra informacija

Dažnis

Dažnis yra dydis, rodantis, kaip dažnai kartojamas tam tikras periodinis procesas. Fizikoje dažnis naudojamas banginių procesų savybėms apibūdinti. Bangos dažnis yra pilnų bangos proceso ciklų skaičius per laiko vienetą. SI dažnio vienetas yra hercas (Hz). Vienas hercas yra lygus vienai vibracijai per sekundę.

Bangos ilgis

Gamtoje yra daugybė skirtingų bangų tipų – nuo vėjo varomų jūros bangų iki elektromagnetinių bangų. Elektromagnetinių bangų savybės priklauso nuo bangos ilgio. Tokios bangos skirstomos į keletą tipų:

Gama spinduliai kurių bangos ilgis yra iki 0,01 nanometro (nm).
rentgeno spinduliai kurių bangos ilgis - nuo 0,01 nm iki 10 nm.
Bangos ultravioletinių spindulių diapazonas, kurių ilgis yra nuo 10 iki 380 nm. Žmogaus akiai jie nematomi.
Apšvieskite matoma spektro dalis kurių bangos ilgis 380–700 nm.
Žmonėms nematomas infraraudonoji spinduliuotė kurių bangos ilgiai nuo 700 nm iki 1 milimetro.
Po to seka infraraudonųjų spindulių bangos mikrobangų krosnelė, kurių bangos ilgis nuo 1 milimetro iki 1 metro.
Ilgiausias - Radio bangos. Jų ilgis prasideda nuo 1 metro.

Šis straipsnis yra apie elektromagnetinę spinduliuotę, o ypač šviesą. Jame aptarsime, kaip bangos ilgis ir dažnis veikia šviesą, įskaitant matomą spektrą, ultravioletinę ir infraraudonąją spinduliuotę.

Elektromagnetinė radiacija

Elektromagnetinė spinduliuotė yra energija, kurios savybės yra panašios į bangų ir dalelių savybes. Ši savybė vadinama bangos ir dalelės dvilypu. Elektromagnetinės bangos susideda iš magnetinės bangos ir jai statmenos elektros bangos.

Elektromagnetinės spinduliuotės energija yra dalelių, vadinamų fotonais, judėjimo rezultatas. Kuo didesnis spinduliuotės dažnis, tuo jie aktyvesni ir gali padaryti daugiau žalos gyvų organizmų ląstelėms ir audiniams. Taip nutinka todėl, kad kuo didesnis spinduliuotės dažnis, tuo daugiau energijos jie neša. Didesnė energija leidžia jiems pakeisti medžiagų, kurias jie veikia, molekulinę struktūrą. Štai kodėl ultravioletinė, rentgeno ir gama spinduliuotė yra tokia žalinga gyvūnams ir augalams. Didelė šios spinduliuotės dalis yra erdvėje. Jo yra ir Žemėje, nepaisant to, kad aplink Žemę esantis atmosferos ozono sluoksnis blokuoja didžiąją jo dalį.

Elektromagnetinė spinduliuotė ir atmosfera

Žemės atmosfera tam tikru dažniu praleidžia tik elektromagnetinę spinduliuotę. Daugumą gama spindulių, rentgeno spindulių, ultravioletinių spindulių, kai kuriuos infraraudonuosius spindulius ir ilgas radijo bangas blokuoja Žemės atmosfera. Atmosfera juos sugeria ir nepraleidžia toliau. Kai kurios elektromagnetinės bangos, ypač trumpųjų bangų spinduliuotė, atsispindi iš jonosferos. Visa kita radiacija patenka į Žemės paviršių. Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, tai yra toliau nuo Žemės paviršiaus, yra daugiau spinduliuotės nei apatiniuose sluoksniuose. Todėl kuo aukščiau, tuo pavojingiau gyviems organizmams ten būti be apsauginių kostiumų.

Atmosfera leidžia Žemę pasiekti nedideliam ultravioletinių spindulių kiekiui, o tai kenkia odai. Būtent dėl ultravioletinių spindulių žmonės nudega saulėje ir netgi gali susirgti odos vėžiu. Kita vertus, kai kurie atmosferos perduodami spinduliai yra naudingi. Pavyzdžiui, infraraudonieji spinduliai, patekę į Žemės paviršių, naudojami astronomijoje – infraraudonieji teleskopai stebi astronominių objektų skleidžiamus infraraudonuosius spindulius. Kuo aukščiau esate nuo Žemės paviršiaus, tuo daugiau infraraudonųjų spindulių, todėl teleskopai dažnai įrengiami kalnų viršūnėse ir kitose aukštumose. Kartais jie siunčiami į kosmosą, kad pagerintų infraraudonųjų spindulių matomumą.

Ryšys tarp dažnio ir bangos ilgio

Dažnis ir bangos ilgis yra atvirkščiai proporcingi vienas kitam. Tai reiškia, kad didėjant bangos ilgiui, dažnis mažėja ir atvirkščiai. Nesunku įsivaizduoti: jei bangų proceso virpesių dažnis yra didelis, tai laikas tarp svyravimų yra daug trumpesnis nei bangoms, kurių virpesių dažnis yra mažesnis. Jei grafike įsivaizduosite bangą, atstumas tarp jos smailių bus mažesnis, tuo daugiau svyravimų ji padarys per tam tikrą laikotarpį.

Norint nustatyti bangos sklidimo greitį terpėje, reikia padauginti bangos dažnį iš jos ilgio. Elektromagnetinės bangos vakuume visada sklinda tuo pačiu greičiu. Šis greitis žinomas kaip šviesos greitis. Jis lygus 299 792 458 metrams per sekundę.

Šviesa

Matoma šviesa yra elektromagnetinės bangos, kurių dažnis ir bangos ilgis lemia jos spalvą.

Bangos ilgis ir spalva

Trumpiausias matomos šviesos bangos ilgis yra 380 nanometrų. Tai violetinė spalva, po kurios seka mėlyna ir žalsvai mėlyna, tada žalia, geltona, oranžinė ir galiausiai raudona. Balta šviesa susideda iš visų spalvų vienu metu, tai yra, balti objektai atspindi visas spalvas. Tai galima pamatyti naudojant prizmę. Į ją patenkanti šviesa lūžta ir išsidėsto į spalvų juostą ta pačia seka kaip ir vaivorykštėje. Ši seka yra nuo spalvų su trumpiausiu bangos ilgiu iki ilgiausio. Šviesos sklidimo medžiagoje greičio priklausomybė nuo bangos ilgio vadinama dispersija.

Panašiai formuojamos ir vaivorykštės. Po lietaus atmosferoje išsibarstę vandens lašai elgiasi taip pat kaip prizmė ir laužo kiekvieną bangą. Vaivorykštės spalvos yra tokios svarbios, kad daugelis kalbų turi mnemoniką, tai yra vaivorykštės spalvų prisiminimo techniką, kuri yra tokia paprasta, kad net vaikai jas gali prisiminti. Daugelis vaikų, kalbančių rusiškai, žino: „Kiekvienas medžiotojas nori žinoti, kur sėdi fazanas“. Kai kurie žmonės sugalvoja savo mnemoniką, o tai ypač naudingas pratimas vaikams, nes sugalvoję savo vaivorykštės spalvų atsiminimo metodą, jie jas įsimins greičiau.

Šviesa, kuriai žmogaus akis yra jautriausia, yra žalia, jos bangos ilgis yra 555 nm šviesioje aplinkoje ir 505 nm prieblandoje ir tamsoje. Ne visi gyvūnai gali atskirti spalvas. Pavyzdžiui, katės neturi išsivysčiusio spalvų matymo. Kita vertus, kai kurie gyvūnai spalvas mato daug geriau nei žmonės. Pavyzdžiui, kai kurios rūšys mato ultravioletinę ir infraraudonąją šviesą.

Šviesos atspindys

Objekto spalvą lemia nuo jo paviršiaus atsispindinčios šviesos bangos ilgis. Balti objektai atspindi visas matomo spektro bangas, o juodi objektai, priešingai, sugeria visas bangas ir nieko neatspindi.

Viena iš natūralių medžiagų, turinčių didelį dispersijos koeficientą, yra deimantas. Tinkamai apdoroti deimantai atspindi šviesą tiek iš išorinio, tiek iš vidinio paviršiaus, laužydami ją, kaip ir prizmė. Svarbu, kad didžioji dalis šios šviesos atsispindėtų aukštyn, link akies, o ne, pavyzdžiui, žemyn, kadro viduje, kur jos nematyti. Dėl didelės sklaidos deimantai labai gražiai šviečia saulėje ir dirbtinėje šviesoje. Taip pat kaip deimantas išpjautas stiklas taip pat šviečia, bet ne tiek. Taip yra todėl, kad dėl savo cheminės sudėties deimantai daug geriau atspindi šviesą nei stiklas. Pjaunant deimantus naudojami kampai yra nepaprastai svarbūs, nes per aštrūs arba per buki kampai neleidžia šviesai atsispindėti nuo vidinių sienų arba atspindi šviesą į aplinką, kaip parodyta paveikslėlyje.

Spektroskopija

Cheminei medžiagos sudėčiai nustatyti kartais naudojama spektrinė analizė arba spektroskopija. Šis metodas yra ypač geras, jei cheminės medžiagos analizės negalima atlikti tiesiogiai dirbant su ja, pavyzdžiui, nustatant žvaigždžių cheminę sudėtį. Žinant, kokią elektromagnetinę spinduliuotę sugeria kūnas, galima nustatyti, iš ko jis susideda. Absorbcijos spektroskopija, kuri yra viena iš spektroskopijos šakų, nustato, kokią spinduliuotę sugeria kūnas. Tokią analizę galima atlikti per atstumą, todėl ji dažnai naudojama astronomijoje, taip pat dirbant su toksiškomis ir pavojingomis medžiagomis.

Elektromagnetinės spinduliuotės buvimo nustatymas

Matoma šviesa, kaip ir visa elektromagnetinė spinduliuotė, yra energija. Kuo daugiau energijos išspinduliuojama, tuo lengviau išmatuoti šią spinduliuotę. Didėjant bangos ilgiui, išskiriamos energijos kiekis mažėja. Regėjimas įmanomas būtent todėl, kad žmonės ir gyvūnai atpažįsta šią energiją ir jaučia skirtumą tarp skirtingo bangos ilgio spinduliuotės. Skirtingo ilgio elektromagnetinę spinduliuotę akis suvokia kaip skirtingų spalvų. Šiuo principu veikia ne tik gyvūnų ir žmonių akys, bet ir žmonių sukurtos technologijos elektromagnetinei spinduliuotei apdoroti.

Matoma šviesa

Žmonės ir gyvūnai mato platų elektromagnetinės spinduliuotės spektrą. Pavyzdžiui, dauguma žmonių ir gyvūnų reaguoja į matoma šviesa o kai kurie gyvūnai taip pat reaguoja į ultravioletinius ir infraraudonuosius spindulius. Gebėjimas atskirti spalvas būdingas ne visiems gyvūnams – kai kurie mato skirtumą tik tarp šviesių ir tamsių paviršių. Mūsų smegenys spalvas nustato taip: elektromagnetinės spinduliuotės fotonai patenka į akį į tinklainę ir, eidami pro ją, sužadina kūgius, akies fotoreceptorius. Dėl to signalas perduodamas per nervų sistemą į smegenis. Be kūgių, akys turi ir kitų fotoreceptorių, lazdelių, tačiau jie nesugeba atskirti spalvų. Jų paskirtis – nustatyti šviesos ryškumą ir intensyvumą.

Paprastai akyje yra kelių tipų kūgiai. Žmonės turi tris tipus, kurių kiekvienas sugeria tam tikro bangos ilgio šviesos fotonus. Kai jie absorbuojami, įvyksta cheminė reakcija, kurios metu į smegenis siunčiami nerviniai impulsai su informacija apie bangos ilgį. Šiuos signalus apdoroja regimoji smegenų žievė. Tai smegenų sritis, atsakinga už garso suvokimą. Kiekvienas kūgio tipas yra atsakingas tik už tam tikro ilgio bangos ilgius, todėl norint gauti išsamų spalvų vaizdą, informacija, gauta iš visų kūgių, yra sudedama.

Kai kurie gyvūnai turi dar daugiau spurgų rūšių nei žmonės. Pavyzdžiui, kai kurios žuvų ir paukščių rūšys turi keturis ar penkis tipus. Įdomu tai, kad kai kurių gyvūnų patelės turi daugiau spurgų rūšių nei patinai. Kai kurių paukščių, pavyzdžiui, kirų, gaudančių grobį vandens paviršiuje arba ant jo, kūgiuose yra geltonų arba raudonų aliejaus lašelių, kurie veikia kaip filtras. Tai padeda jiems pamatyti daugiau spalvų. Panašiai sukurtos ir roplių akys.

Infraraudonųjų spindulių šviesa

Gyvatės, skirtingai nei žmonės, turi ne tik regos receptorius, bet ir jutimo organus, kurie reaguoja į infraraudonoji spinduliuotė. Jie sugeria infraraudonųjų spindulių energiją, tai yra, reaguoja į šilumą. Kai kurie prietaisai, pavyzdžiui, naktinio matymo prietaisai, taip pat reaguoja į infraraudonųjų spindulių skleidėjo skleidžiamą šilumą. Tokius įrenginius naudoja kariškiai, taip pat patalpų ir teritorijos saugumui ir saugumui užtikrinti. Gyvūnai, kurie mato infraraudonąją šviesą, ir prietaisai, galintys ją atpažinti, mato ne tik objektus, kurie šiuo metu yra jų regėjimo lauke, bet ir anksčiau ten buvusių daiktų, gyvūnų ar žmonių pėdsakus, jei nepraėjo per daug laiko. . daug laiko. Pavyzdžiui, gyvatės gali pamatyti, ar graužikai iškasė duobę žemėje, o naktinio matymo prietaisus naudojantys policijos pareigūnai gali pamatyti, ar žemėje neseniai buvo paslėpti nusikaltimo įrodymai, tokie kaip pinigai, narkotikai ar kažkas kita. . Infraraudonosios spinduliuotės fiksavimo prietaisai naudojami teleskopuose, taip pat konteinerių ir kamerų sandarumui tikrinti. Jų pagalba galima aiškiai matyti šilumos nuotėkio vietą. Medicinoje infraraudonųjų spindulių vaizdai naudojami diagnostikos tikslais. Meno istorijoje – nustatyti, kas pavaizduota po viršutiniu dažų sluoksniu. Patalpoms apsaugoti naudojami naktinio matymo prietaisai.

Ultravioletinė šviesa

Kai kurios žuvys mato ultravioletinė šviesa. Jų akyse yra pigmento, jautraus ultravioletiniams spinduliams. Žuvies odoje yra ultravioletinę šviesą atspindinčių vietų, nematomų žmonėms ir kitiems gyvūnams – tai dažnai naudojama gyvūnų karalystėje gyvūnų lyčiai pažymėti, taip pat socialiniais tikslais. Kai kurie paukščiai mato ir ultravioletinę šviesą. Šis įgūdis ypač svarbus poravimosi sezono metu, kai paukščiai ieško potencialių porų. Kai kurių augalų paviršiai taip pat gerai atspindi ultravioletinę šviesą, o galimybė ją matyti padeda ieškant maisto. Be žuvų ir paukščių, kai kurie ropliai mato ultravioletinę šviesą, pavyzdžiui, vėžliai, driežai ir žaliosios iguanos (parodyta iliustracijoje).

Žmogaus akis, kaip ir gyvūnų akys, sugeria ultravioletinę šviesą, bet negali jos apdoroti. Žmonėms jis naikina akies ląsteles, ypač ragenoje ir lęšyje. Tai savo ruožtu sukelia įvairias ligas ir net aklumą. Nors ultravioletinė šviesa kenkia regėjimui, žmonėms ir gyvūnams reikia nedidelio kiekio vitamino D gamybai. Ultravioletinė spinduliuotė, kaip ir infraraudonoji spinduliuotė, naudojama daugelyje pramonės šakų, pavyzdžiui, medicinoje dezinfekcijai, astronomijoje stebint žvaigždes ir kitus objektus ir chemija skystoms medžiagoms kietinti, taip pat vizualizacijai, tai yra medžiagų pasiskirstymo tam tikroje erdvėje diagramoms kurti. Ultravioletinės šviesos pagalba aptinkami padirbti banknotai ir leidimai, jei ant jų yra specialiu rašalu atspausdinti simboliai, kuriuos galima atpažinti naudojant ultravioletinę šviesą. Dokumento klastojimo atveju UV lempa ne visada padeda, nes nusikaltėliai kartais panaudoja tikrą dokumentą ir jame pakeičia nuotrauką ar kitą informaciją, kad UV lempos ženklinimas išliktų. Taip pat yra daug kitų ultravioletinių spindulių naudojimo būdų.

Daltonizmas

Dėl regėjimo defektų kai kurie žmonės negali atskirti spalvų. Ši problema vadinama daltonizmu arba daltonizmu, pavadinta asmens, kuris pirmą kartą apibūdino šią regėjimo ypatybę, vardu. Kartais žmonės nemato spalvų tik tam tikru bangos ilgiu, o kartais nemato spalvų iš viso. Dažnai priežastis yra nepakankamai išvystyti arba pažeisti fotoreceptoriai, tačiau kai kuriais atvejais problema yra nervų takų, tokių kaip regos žievė, kurioje apdorojama spalvų informacija, pažeidimas. Daugeliu atvejų ši sąlyga sukelia nepatogumų ir problemų žmonėms ir gyvūnams, tačiau kartais nesugebėjimas atskirti spalvų, atvirkščiai, yra privalumas. Tai patvirtina faktas, kad, nepaisant daugelio metų evoliucijos, daugelis gyvūnų neturi išsivysčiusio spalvų matymo. Pavyzdžiui, daltonikai žmonės ir gyvūnai gali aiškiai matyti kitų gyvūnų kamufliažą.

Nepaisant daltonizmo privalumų, jis laikomas visuomenės problema, o kai kurios profesijos daltonistams yra uždaros. Paprastai jie negali gauti visų teisių skristi orlaiviu be apribojimų. Daugelyje šalių šiems žmonėms taikomi ir vairuotojo pažymėjimo apribojimai, o kai kuriais atvejais jie išvis negali gauti pažymėjimo. Todėl jie ne visada gali rasti darbo, kuriame reikia vairuoti automobilį, lėktuvą ar kitas transporto priemones. Jiems taip pat sunku rasti darbą, kuriame svarbu gebėti atpažinti ir naudoti spalvas. Pavyzdžiui, jiems sunku tapti dizaineriais arba dirbti aplinkoje, kurioje spalva naudojama kaip signalas (pavyzdžiui, apie pavojų).

Vykdomi darbai, siekiant sukurti palankesnes sąlygas daltonistams. Pavyzdžiui, yra lentelių, kuriose spalvos atitinka ženklus, o kai kuriose šalyse šie ženklai kartu su spalva naudojami įstaigose ir viešose vietose. Kai kurie dizaineriai nenaudoja arba riboja spalvų naudojimą, kad perteiktų svarbią informaciją savo darbe. Vietoj spalvų arba kartu su ja jie naudoja ryškumą, tekstą ir kitas informacijos paryškinimo priemones, kad net daltonikai galėtų visapusiškai gauti dizainerio perteikiamą informaciją. Daugeliu atvejų daltonistai negali atskirti raudonos ir žalios spalvos, todėl dizaineriai kartais pakeičia derinį „raudona = pavojus, žalia = gerai“ raudona ir mėlyna. Dauguma operacinių sistemų taip pat leidžia reguliuoti spalvas, kad daltonizmo žmonės matytų viską.

Mašininio matymo spalva

Spalvotas kompiuterinis matymas yra sparčiai auganti dirbtinio intelekto šaka. Dar visai neseniai didžioji dalis darbų šioje srityje buvo atliekama naudojant vienspalvius vaizdus, tačiau dabar vis daugiau mokslinių laboratorijų dirba su spalvomis. Kai kurie darbo su vienspalviais vaizdais algoritmai taip pat naudojami spalvotiems vaizdams apdoroti.

Taikymas

Kompiuterinis matymas naudojamas daugelyje pramonės šakų, pavyzdžiui, valdant robotus, savarankiškai važiuojančius automobilius ir nepilotuojamus orlaivius. Tai naudinga saugumo srityje, pavyzdžiui, atpažįstant žmones ir objektus iš nuotraukų, ieškant duomenų bazėse, sekant objektų judėjimą priklausomai nuo jų spalvos ir pan. Judančių objektų vietos nustatymas leidžia kompiuteriui nustatyti žmogaus žvilgsnio kryptį arba sekti automobilių, žmonių, rankų ir kitų objektų judėjimą.

Norint teisingai identifikuoti nepažįstamus objektus, svarbu žinoti apie jų formą ir kitas savybes, tačiau informacija apie spalvą nėra tokia svarbi. Dirbant su pažįstamais objektais spalva, priešingai, padeda juos greičiau atpažinti. Darbas su spalvomis taip pat patogus, nes informaciją apie spalvą galima gauti net iš mažos raiškos vaizdų. Norint atpažinti objekto formą, o ne spalvą, reikia didelės skiriamosios gebos. Darbas su spalvomis, o ne su objekto forma leidžia sutrumpinti vaizdo apdorojimo laiką ir naudoti mažiau kompiuterio resursų. Spalva padeda atpažinti tos pačios formos objektus, taip pat gali būti naudojama kaip signalas ar ženklas (pavyzdžiui, raudona yra pavojaus signalas). Tokiu atveju jums nereikia atpažinti šio ženklo formos ar ant jo užrašyto teksto. „YouTube“ svetainėje yra daug įdomių spalvoto mašininio matymo pavyzdžių.

Spalvos informacijos apdorojimas

Nuotraukas, kurias apdoroja kompiuteris, įkelia vartotojai arba daro įmontuota kamera. Skaitmeninės fotografijos ir filmavimo procesas yra gerai įvaldytas, tačiau šių vaizdų, ypač spalvotų, apdorojimas yra susijęs su daugybe sunkumų, kurių daugelis dar neišspręsti. Taip yra dėl to, kad žmonių ir gyvūnų spalvų matymas yra labai sudėtingas, o sukurti kompiuterinį regėjimą, kaip žmogaus regėjimą, nėra lengva. Regėjimas, kaip ir klausa, remiasi prisitaikymu prie aplinkos. Garso suvokimas priklauso ne tik nuo garso dažnio, garso slėgio ir trukmės, bet ir nuo kitų garsų buvimo ar nebuvimo aplinkoje. Tas pats ir su regėjimu – spalvos suvokimas priklauso ne tik nuo dažnio ir bangos ilgio, bet ir nuo aplinkos ypatybių. Pavyzdžiui, aplinkinių objektų spalvos turi įtakos mūsų spalvų suvokimui.

Evoliuciniu požiūriu toks prisitaikymas yra būtinas, kad padėtų mums priprasti prie aplinkos ir nustoti kreipti dėmesį į nereikšmingus elementus, o visą dėmesį nukreipti į tai, kas keičiasi aplinkoje. Tai būtina norint lengviau pastebėti plėšrūnus ir rasti maisto. Kartais dėl šio prisitaikymo atsiranda optinių iliuzijų. Pavyzdžiui, priklausomai nuo aplinkinių objektų spalvos, mes skirtingai suvokiame dviejų objektų spalvą, net kai jie atspindi vienodo bangos ilgio šviesą. Iliustracijoje parodytas tokios optinės iliuzijos pavyzdys. Rudas kvadratas vaizdo viršuje (antra eilutė, antras stulpelis) atrodo šviesesnis nei rudas kvadratas vaizdo apačioje (penkta eilutė, antras stulpelis). Tiesą sakant, jų spalvos yra vienodos. Net ir tai žinodami, mes vis tiek suvokiame jas kaip skirtingas spalvas. Kadangi mūsų spalvų suvokimas yra toks sudėtingas, programuotojams sunku apibūdinti visus šiuos kompiuterinio matymo algoritmų niuansus. Nepaisant šių sunkumų, šioje srityje jau daug pasiekėme.

„Unit Converter“ straipsnius redagavo ir iliustravo Anatolijus Zolotkovas

Ar jums sunku išversti matavimo vienetus iš vienos kalbos į kitą? Kolegos pasiruošusios jums padėti. Paskelbkite klausimą TCTerminuose ir per kelias minutes gausite atsakymą.

Bangos ilgis – atstumas tarp dviejų gretimų taškų, kurie svyruoja toje pačioje fazėje; Paprastai „bangos ilgio“ sąvoka siejama su elektromagnetiniu spektru. Bangos ilgio apskaičiavimo metodas priklauso nuo šios informacijos. Naudokite pagrindinę formulę, jei žinomas bangos greitis ir dažnis. Jei reikia apskaičiuoti šviesos bangos ilgį pagal žinomą fotono energiją, naudokite atitinkamą formulę.

Žingsniai

1 dalis

Bangos ilgio apskaičiavimas pagal žinomą greitį ir dažnį

Bangos ilgiui apskaičiuoti naudokite formulę. Norėdami sužinoti bangos ilgį, padalykite bangos greitį iš dažnio. Formulė: λ = v f (\displaystyle \lambda =(\frac (v)(f)))

Naudokite tinkamus matavimo vienetus. Greitis matuojamas metriniais vienetais, tokiais kaip kilometrai per valandą (km/h), metrai per sekundę (m/s) ir tt (kai kuriose šalyse greitis matuojamas imperine sistema, pvz., mylios per valandą ). Bangos ilgis matuojamas nanometrais, metrais, milimetrais ir pan. Dažnis paprastai matuojamas hercais (Hz).

Galutinio rezultato matavimo vienetai turi atitikti pradinių duomenų matavimo vienetus.
Jei dažnis nurodytas kilohercais (kHz) arba bangos greitis kilometrais per sekundę (km/s), gautas vertes konvertuokite į hercus (10 kHz = 10000 Hz) ir į metrus per sekundę (m/s). ).

Prijunkite žinomas reikšmes į formulę ir suraskite bangos ilgį. Pakeiskite bangos greičio ir dažnio reikšmes į pateiktą formulę. Padalijus greitį iš dažnio, gausite bangos ilgį.

Norėdami apskaičiuoti greitį arba dažnį, naudokite pateiktą formulę. Formulę galima perrašyti kita forma ir apskaičiuoti greitį arba dažnį, jei nurodytas bangos ilgis. Norėdami sužinoti greitį pagal žinomą dažnį ir bangos ilgį, naudokite formulę: v = λ f (\displaystyle v=(\frac (\lambda )(f))). Norėdami sužinoti dažnį pagal žinomą greitį ir bangos ilgį, naudokite formulę: f = v λ (\displaystyle f=(\frac (v)(\lambda ))).

2 dalis
Bangos ilgio apskaičiavimas pagal žinomą fotono energiją
1. Apskaičiuokite bangos ilgį naudodami fotono energijos skaičiavimo formulę. Fotonų energijos apskaičiavimo formulė: E = h c λ (\displaystyle E=(\frac (hc)(\lambda ))), Kur E (\displaystyle E)– fotono energija, matuojama džauliais (J), h (\displaystyle h)– Planko konstanta lygi 6,626 x 10 -34 J∙s, c (\displaystyle c)– šviesos greitis vakuume, lygus 3 x 108 m/s, λ (\displaystyle \lambda)– bangos ilgis, matuojamas metrais.
  - Problemoje bus pateikta fotono energija.
2. Perrašykite pateiktą formulę, kad surastumėte bangos ilgį. Norėdami tai padaryti, atlikite keletą matematinių operacijų. Padauginkite abi formulės puses iš bangos ilgio ir padalykite abi puses iš energijos; gausite formulę: λ = h c E (\displaystyle \lambda =(\frac (hc)(E))). Jei žinoma fotono energija, galima apskaičiuoti šviesos bangos ilgį.

Gali būti naudinga perskaityti: