Optika

A látható fény EM hullám, hullámhossza kb. a 350 - 800 nm (1 nm = $10^{-9}m$ ) hullámhossz tartományba esik. Ezen az intervallumon terülnek el a szivárvány színei, a hosszabb hullámhosszú vége felé a vörös színnel, a rövidebben pedig az ibolyával. Ezen intervallumon kívüli EM hullámokra vakok vagyunk. A látható spektrum az infravörös (IR), illetve az ultraibolya ( UV ) 'színeken' keresztül kapcsolódik az elektromágneses hullámok nem látható tartományaihoz. Érzékeljük ugyan bõrünkkel az infravörös sugárzás melegét, az UV sugárzástól pedig bõrpírt kapunk, lebarnulunk, lehámlunk, bõrrákot kapunk, de ezek a hullámok már nem vesznek részt a fejünkbe szerelt leképezõ tipusú érzékelõ eszközünk, a szem képalkotásában.

Tudjuk az EM hullámok tájékáról, hogy vezetõ közegben a joule hõ (a P=UI teljesítmény térfogategységre jutó része) a közeg belsõ energiájává alakítja az ElektroM ágneses hullám energiáját. Azaz az EM hullám vezetõ közegbe való behatolása során, a behatolás mélységével ( exponenciálisan ) csökken az EM hullám amplitudója. A vezetõ közegek tehát nem átlátszók.

Elektrolitok ( pl. víz alapú sóoldat ) elektromos vezetési mechanizmusa -fémek elektron mozgáson alapuló vezetésével szemben - az elektronokhoz viszonyítva igen nagy tömegû ionok mozgásán alapul. Egyenáramú, vagy éppen alacsony frekvenciájú áramok esetén e nagy tömegek hatása még kevésbé jelentkezik. Azonban a fényhullámok igen magas kb. $10^{14}Hz$ frekvenciáját az ionok nem képesek mozgásukkal követni, így e frekvenciákon az elektrolitok szigetelõkként viselkednek, ezért átlátszók maradnak.

Ellentétben elemi elvárásainkal nem átlátszó számos elektromosan jó szigetelõ anyag sem. Nem látunk át a téglán, a mûanyagok egy részén, de a száraz fadarabon sem, habár a felsoroltak általában jó szigetelõk. Nem látunk át továbbá az átlátszó üvegek összetörésébõl származó üvegporon sem. Ezekre jellemzõ a szálkás, szálas, szemcsés, vagy éppen a makromolekuláris szerkezet. A felsorolt izékre az a közösen jellemzõ, hogy az otikai tulajdonságok rendszertelenül, ugrásszeûen változnak a közegben, s a véletlenszerûen elhelyezkedõ szemcsék stb. fényvisszaverõ, fénytörést okozó felületeket jelentenek. Az átlátszóság feltételéhez a hullámhosszon belüli tartományig fennálló homogenitást is hozzá kell vennünk.

Az átlátszó közeg törésmutatója n azt mondja meg, hogy az illetõ közegbeli EM hullám Cn fázissebessége hányadrésze a vákuumbeli C fénysebességnek, vagyis Cn=C/n. A közeg dielektromos állandója a következõ módon szolgáltatja a törésmutatót: $n=\sqrt{\epsilon }$ , tudjuk azonban, hogy ez az epszilon nem az az epszilon, azaz az elektrosztatikában definiált relatív dielektromos állandó, és a fényhullámokra jellemzõ igen magas frekvencián ( $\sim 10^{14}Hz$ ) érvényes dielektromos állandó lényegesen különböznek. Víz esetében a sztatikus dielektromos állandó 81.1, a törésmutató pedig 1.33. A törésmutató frekvencia függésének hatása a látható fény viszonylag szûk frekvenciatartományán belül is észlelhetõ, pl. vízben

$\displaystyle \lambda _{1}=6867\, \dot{A}\, \, \, n_{1}=1.3304,\, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \lambda _{2}=3968.5\, \dot{A}\, \, \, n_{2}=1.343$

(27)

A jelenséget, amikoris a hullám fázissebessége a hullám frekvenciájától függ, diszperziónak nevezzük. Ez azt jelenti tehát, hogy kevert fény esetében a különbözõ színû összetevõk, különbözõ sebességgel haladnak.

Tartalom Elõzõ Kõvetkezõ Tárgymutató