MOKSLASplius.lt

Optika ir bangos

Čia pateikiami optikos bei bangų sklidimo eksperimentai. Jų trumpi aprašai:

  • Šviesa, eidama per dvi skaidrias terpes, turinčias skirtingus lūžio rodiklius, lūžta, tai yra pasikeičia jos sklidimo kryptis.
  • Daugelio skaidrių medžiagų šviesos lūžio rodiklis priklauso nuo bangos ilgio, todėl balta šviesa, turinti savyje įvairiausių ilgių bangų, gali būti išskaidyta į sudedamąsias dalis, pavyzdžiui, su stikline prizme.
  • Dabar gerai žinoma, kad elektromagnetinių (joms priklauso ir matoma šviesa) bangų sklidimą aprašo Maxwello lygtys. Tačiau tam tikrais atvejais fizikai sugeba paaiškinti paprastus reiškinius ir be jų. Pavyzdžiui, kaip surasti spindulio kelią jam lūžtant oro ir vandens sandūroje, jie mokėjo jau gerokai prieš pasirodant Maxwello teorijai. Vienas iš tokių yra Maupertuis mažiausio veikimo principas. Žemiau pateiksim labai paprastą mažiausio veikimo principo taikymo pavyzdį, kuris bus suprantamas ir mokiniui.
  • Šiame skyriuje pirmiausia trumpai aptarsime, kaip naudotis Fourier transformacija Mathematica terpėje. Po to pereisime prie pagrindinės skyriaus temos — Fourier spektrometro, prietaiso, kurio veikimas yra pagrįstas elektromagnetinių bangų interferencija ir su kuriuo A.A. Michelsonas atliko savo istorinį šviesos sklidimo greičio eteryje matavimo eksperimentą.
  • Čia susipažinsime su Laplace'o transformacijos diskretiniu analogu — \twcal Z transformacija. Abi jos yra labai svarbios apdorojant diskretinius signalus ir vaizdus. \twcal Z transformacija atsirado palyginti neseniai, kartu su kompiuteriais. Ji tampriai siejasi su rekurentinių lygčių teorija. Skyriuje susipažinsime su dviejų tipų skaitiniais filtrais: rekursiniais ir nerekursiniais. Parodysime, kaip jie filtruoja realiu laiku siunčiamą signalą. Panagrinėsime pereinamąsias tokių filtrų charakteristikas bei atskleisime tamprų ryšį tarp \twcal Z transformacijos ir filtro dažninės charakteristikos. Kadangi matavimų duomenys labai dažnai apdorojami kompiuteriais, skaitiniai filtrai plačiai taikomi sudiskretintų duomenų apdorojimui.
  • Interferencijos reiškinį stebėsime, jei koherentiniu šviesos šaltiniu, pavyzdžiui, lazeriu, apšviesime nepermatomame lakšte dvi viena greta kitos esančias skylutes. Kitoje lakšto pusėje pastatę ekraną matysime interferencinį paveikslą, sudarytą iš šviesių ir tamsių lankų. Bendru atveju apskaičiuoti interferencinį paveikslą remiantis pirminiais principais, būtent, Maxwello lygtimis, yra gana sudėtingas matematinis uždavinys. Skyriuje panagrinėsime paprastesnį atvejį, kai interferencinis paveikslas stebimas toli nuo šaltinių (tolimoje zonoje). ,,Toli'' šiame kontekste reiškia, kad atstumas iki stebėjimo ekrano yra daug didesnis tiek už bangos ilgį, tiek už skylučių plotį.
  • Čia susipažinsime su dviem netiesinių bangų sklidimą aprašančiomis lygtimis, būtent, Burgerso ir Kortweg-de Vries lygtimis. Jų sprendiniai aprašo solitonines bangas arba paprasčiau — solitonus, t.y. lokalizuotus erdvėje bangų paketus, kurių savybės daug kuo primena dalelių savybes.
spausdinti