пятница, 19 сентября 2014 г.

ДЛИНА ВОЛНЫ

ДЛИНА ВОЛНЫ

Первоначально длина волны была измерена для света – т.е. для потока видимых фотонов. В дальнейшем длину волны измерили и для других типов фотонов – инфракрасных, радио, ультрафиолетовых, рентгеновских, гамма. Длины электромагнитных волн измеряют на интерференционной картине, получаемой при помощи дифракционной решетки. При этом могут либо использовать светофильтры разного цвета, либо нет (измеряют положение полосы того или иного цвета непосредственно на радужных максимумах). Или тем же интерференционным методом при помощи колец И. Ньютона. При этом собственно «длиной волны» называют расстояние между двумя соседними светлыми или темными полосами (кольцами) на экране.


Длина волны для света разного цвета

Считается, что светлые (окрашенные, если свет пропущен через светофильтр) полосы (кольца) – это наложения горбов пересекающихся электромагнитных волн, а темные – наложения впадин.
Давайте разберемся, почему у потоков фотонов разного цвета различается расстояние между светлыми и темными полосами (кольцами).
Мы уже не раз говорили о том, что свет – это фотоны видимого диапазона, одна из разновидностей элементарных частиц. Обсуждали мы и то, что видимые фотоны, как все частицы, подчиняются таким законам классической механики, как Закон Инерции и Закон Тяготения. Свет движется от испустившего его источника по инерции. При воздействии на них Полей Притяжения химических элементов среды, в которой или мимо которой они движутся, в них возникает Сила Притяжения. В итоге, по Правилу Параллелограмма, равнодействующая Сила выстраивается в виде диагонали на векторах обеих Сил – Силы Инерции и Силы Притяжения – как на сторонах параллелограмма. Происходит отклонение траектории движения фотонов в соответствии с вектором равнодействующей Силы, т. е. идет процесс преломления траектории фотонов, иначе – их рассеивание.
Сила Притяжения, возникающая в движущихся фотонах под действием суммарных Полей Притяжения материала, в котором проделана щель, приводит к ослаблению потока фотонов. Это очень важное условие для возникновения и дифракционной, и интерференционной картины. Только в этом случае, при сравнительно небольшом числе фотонов, имеющемся на выходе из щели, мы можем заметить их притяжение элементами воздуха в щели. Если отверстия или щели слишком большие по размеру, поток фотонов ослабляется мало, и в итоге мы видим на экране просто светлое пятно. При ослабленном световом потоке мы можем наблюдать проекцию химических элементов щели. Мы можем видеть, как по-разному отклоняются под действием притяжения со стороны химических элементов щели видимые фотоны разного цвета. Если мы ведем речь о получении радужных боковых максимумов при помощи дифракционной решетки Фраунгофера, там можно увидеть, что фиолетовые полосы спектра обращены к центру, а красные – ближе к периферии. Данный факт объясняется притяжением со стороны элементов щели. Ближе к каждому притягивающему элементу щели проходят фиолетовые видимые фотоны. Объясняется это их наименьшей из всех Силой Инерции. Дальше всего от каждого химического элемента проходят фотоны, формирующие в спектре полосу красного цвета. Причина – наибольшая по величине Сила Инерции. Длину волны в этих радужных максимумах измеряют на особом приборе – гониометре. При этом оценивается расстояние от каждой темной полосы до края полосы того или иного цвета в радужном максимуме. Измеряется так называемый угол дифракции – угол между двумя прямыми. Одна из них проходит через один из краев щели, совпадает с окончанием темной полосы и началом радужной т.е. совпадает с прямолинейно распространяющимся световым лучом. Другая прямая соответствует отклонившемуся световому лучу и той или иной цветовой полосе в радужном максимуме. Угол между ними становится углом прямоугольного треугольника. И дальше используется тригонометрическая формула. Длина волны ставится в прямую зависимость от величины синуса угла дифракции. Чем больше длина волны, тем больше синус. А синус – это отношение противолежащего катета к гипотенузе. И противолежащий катет как раз соответствует длине волны. Вот и выходит, что чем больше угол, тем больше длина волны. И так как красная полоса всегда отстоит дальше всего от темной полосы, ее длина волны наибольшая. А фиолетовая полоса всегда ближе всего к темной полосе – ее длина волны наименьшая. Напомню, хотя мы здесь и приводим достаточно подробное описание сути метода, это не означает, что мы разделяем данную точку зрения.
Почему мы видим влияние притяжения только одной стороны каждого химического элемента в щели (отверстии) – той, что обращена к периферии? Т.е. почему мы видим отклонение фотонов только в направлении центра? Причина проста. Со стороны отверстия (щели) Сила Притяжения каждого элемента щели суммируется с Силой Притяжения, вызываемой материалом, в котором проделана эта щель. В итоге сторона химических элементов щели, обращенная к центру, поглощает гораздо больше фотонов. Из-за такого ослабления потока фотонов мы просто не видим происходящего распределения фотонов по цветам – из-за их малого количества, что проходит через эти зоны.
Чем больше суммарное Поле Притяжения химических элементов вещества, в котором проделана щель (т.е. чем больше суммарная масса), тем больше Сила Притяжения, возникающая в движущихся сквозь щель частицах. Помимо этого в частицах Инь (в частицах с массой) возникающая Сила Притяжения всегда больше, нежели в частицах Ян.
 --------------------------------------------------------
Интерференционную и дифракционную картины можно рассматривать в качестве проекции химических элементов воздуха на экран. Элементы воздуха в щели становятся препятствиями для частиц, движущихся сквозь щель. Поэтому места, где в щели (отверстии) располагаются элементы воздуха, проецируются на экран в качестве «темных полос» (в интерференционной картине) или «темных колец» (в дифракционной картине). Соответственно, места, где в щели (отверстии) существуют промежутки между элементами воздуха, проецируются на экран в виде «светлых полос» или «светлых колец», так как сквозь эти промежутки оптические фотоны проходят беспрепятственно. Если видимые фотоны предварительно прошли через светофильтр, то светлые полосы будут окрашены в тот или иной цвет.
Причина возникновения светлых (окрашенных) и темных полос в дифракционной и интерференционной картинах одна и та же. Щели для получения интерференционной картины, так же как и отверстие для получения дифракционной картины проделывают в плотном материале (например, в картоне). Это означает, что масса химических элементов плотного материала выше массы химических элементов воздуха, заполняющего щели или отверстие. Между элементами плотного материала и элементами воздуха в щелях (в отверстии) возникает притяжение благодаря существующим Полям Притяжения химических элементов. Поэтому возле краев отверстия (щели) возникает повышенная плотность элементов воздуха, а в направлении центра их концентрация уменьшается. В соответствии с Законом Всемирного Тяготения, чем ближе к краям отверстия (щели), тем больше величина Силы Притяжения, создаваемой элементами плотного материала, и тем плотнее располагаются друг к другу элементы воздуха. Поэтому ближе к краям концентрация элементов воздуха растет. То же самое явление мы, кстати, можем наблюдать в атмосферах планет (и других небесных тел) – чем ближе к поверхности твердой фазы, тем выше плотность атмосферы.
Не следует забывать, что размеры щели или отверстия чрезвычайно малы. На таком малом расстоянии от краев величина Сил Притяжения, возникающих под влиянием Полей Притяжения элементов плотного материала, очень велика. И эти Силы Притяжения возникают не только в элементах воздуха в щели, но и в элементарных частицах, проходящих сквозь щель. И под действием этих Сил частицы отклоняются к краям щели. И от качества частиц (массы или антимассы) зависит расстояние, на которое они отклоняются от центра к краям, так как от массы частиц зависит величина возникающих Сил Притяжения. Чем больше масса, тем больше Силы и тем на большее расстояние от центра отклоняются частицы. Поэтому, если поток частиц монохроматический, т.е. одного качества, частицы отклоняются и проходят сквозь щель приблизительно на одинаковом расстоянии от краев. Как нам уже известно, в щели (или отверстии) концентрация элементов воздуха к краям возрастает. И на каждом определенном расстоянии от краев концентрация элементов имеет определенное значение. Таким образом, элементарные частицы одного качества, проходящие сквозь щель, отклоняясь на определенное расстояние от краев, являются причиной появления на экране череды окрашенных и темных полос. И расстояние между окрашенными или темными полосами соответствует расстоянию между элементами воздуха в щели в том месте, куда отклонились частицы. Это расстояние между темными или окрашенными полосами на экране в физике носит название длина электромагнитной волны. Концентрация элементов азота в прорезанной щели возрастает к краям постепенно. Поэтому постепенное уменьшение расстояния между полосами незаметно для глаз. Фотоны одного качества проходят через щель, занимая при этом определенный участок этой щели. Однако из-за незаметного и плавного изменения расстояния между химическими элементами мы воспринимаем эти расстояния как одинаковые.
--------------------------------------------------------
Для получения дифракционной картины в виде колец проделывается одно отверстие. Тогда как для получения интерференционной картины прорезают две или большее число щелей. Почему так?
На интерференционной картине мы видим на равном расстоянии череду светлых и темных полос (максимумов и минимумов). В то время как, проделывая отверстие, мы видим череду светлых и темных колец, а в центре – яркий световой круг. Толщина темных колец к центру уменьшается, а к периферии растет. Толщина светлых колец изменяется прямо противоположно – к центру растет, а к периферии уменьшается.
Но для чего же требуется проделывать две или большее число щелей для получения интерференционной картины? Ведь как уже стало ясно, светлые и темные полосы вовсе не получаются за счет пересечения пространственных волн, проходящих сквозь щели. А дело тут вот в чем. Прорезывание щелей на очень небольшом расстоянии друг от друга ослабляет суммарное гравитационное поле химических элементов плотного материала внутренних краев каждой щели. Связано это с разрывом связей между элементами во время прорезывания, а также с заполнением щелей более легкими элементами воздуха, что также ослабляет гравитационное поле. Известно, что чем больше щелей прорезается и чем они ближе друг к другу, тем больше будет темных и светлых полос и тем светлые будут ярче. Это легко объяснить. Прорезывание щелей приводит к ослаблению гравитационного поля, направленного в щель. И чем больше щелей прорезается и чем ближе они друг к другу, тем больше ослабляется гравитационное поле каждого края каждой щели. Известен факт – чем больше щелей, тем ярче светлые полосы. Это объясняется как раз уменьшением суммарной Силы Притяжения со стороны материала, в котором проделаны щели. Эта Сила Притяжения обычно ослабляет интенсивность светового потока, приводя к поглощению фотонов. А из-за ослабления этой Силы большее число фотонов проходит за единицу времени через щели, достигая экрана, и тем ярче полосы.
Что касается получения дифракционной решетки путем нанесения резцом штрихов на твердый материал, например, на стекло, то в этом случае углубления в материале также ведут к ослаблению суммарного Поля Притяжения материала. А эффект тот же, что и при прорезании.
--------------------------------------------------------
А сейчас объясним еще один факт, который мы уже упоминали чуть выше. На дифракционной картине, получаемой путем проделывания отверстия, мы видим череду светлых и темных колец, а в центре – яркий световой круг. Толщина темных колец к центру уменьшается, а к периферии растет. Толщина светлых колец изменяется прямо противоположно – к центру растет, а к периферии уменьшается. Уменьшение к центру и увеличение к периферии толщины темных колец объясняется зависимостью от расстояния величины Сил Притяжения. Чем ближе к краям, тем больше суммарная Сила Притяжения, вызываемая в фотонах химическими элементами материала, в котором проделано отверстие. И наоборот – чем дальше от краев и ближе к центру отверстия, тем эта Сила меньше. Каждый темный круг – это проекция элементов азота, заполняющих отверстие. Как мы уже выяснили, элементы в отверстии отклоняют в своем направлении фотоны, причем фотоны с меньшей «длиной волны» (с меньшей Силой Инерции) отклоняются в большей мере. Эти же типы фотонов в большей степени поглощаются элементами материала. Это означает, что чем ближе к краям отверстия, тем больший процент такого типа фотонов поглощается – выхватывается из светового потока. И поэтому ближе к краям мы можем видеть на экране области проекции, показывающие, как обычно проходят эти фотоны, темными, так как эти фотоны поглотились материалом.
Соответственно, объяснение, почему толщина светлых колец растет к центру и уменьшается к периферии, прямо противоположное. Однако причина та же. Силы Притяжения материала к краям растут, а к центру уменьшаются. В связи с этим к центру световой поток ослабляется притяжением меньше. А к периферии больше. И к центру всех видов фотонов, в том числе и более коротковолновых, поглощается материалом меньше, а значит, через отверстие проходит больше, и поэтому области проекции на экране высвечиваются падающими туда фотонами, так они не поглотились материалом, а прошли через отверстие. Вот и все объяснение.

Вывод. Как вы видите, для объяснения причин появления темных и светлых полос и колец на экране позади очень маленьких щелей или отверстий вовсе нет смысла изобретать некую волновую теорию света. Достаточно более детально проанализировать произведенные опыты с точки зрения корпускулярной концепции, используя Законы классической механики. Так называемая длина волны света (длина электромагнитной волны) обусловлена различной величиной угла, на который отклоняется под действием элементов щели или отверстия траектория движущихся по инерции фотонов от первоначального направления. Что касается расстояния между темными или светлыми полосами при освещении щелей монохроматическим светом, то в этом случае величина расстояния обусловлена не чем иным, как расстоянием между химическими элементами в щели.

Комментариев нет:

Отправить комментарий