Huygens-en printzipioa

Uhin-fronte bateko (foku bera duten eta fase konkordantzian ari diren ondoz ondoko puntuek osatutakoa, da uhin frontea) puntu orotan beste uhin fronte sekundario bat agertzen da zentroa puntu horretan duena. Uhin sekundarioak hasierakoaren abiadura eta maiztasun berbera du .

Huygens-en teoriak difrakzioa izeneko fenomeno bat azaltzeko balio du. Uhin bat uhin luzera baino handiagoa den zirrikitu batetik igarotzen izpiek norabide bera jarraitzen dute.

Zirrikitua uhin luzera baino txikiagoa bada, Huygenes-en teoria erabiliz, zirrikitura iristean izpiek norabidea aldatuko dute. Zirrikitura iristean uhin frontea ezin da igaro horregatik uhin fronte sekundarioa hasierakoaren maiztasun eta abiadura beraz fokua zirrikituan duela uhin berri bat hasten du.

Uhinen gainezarmen fenomenoak

Ingurune berean dauden bi uhin desberdin edo gehiagoren arteko gainezarmenari interferentzia deritzo. Interferentzia horiek gainezarmen printzipioaren arabera arautzen dira, hau da, ingurune berean dauden bi uhin elkartzen diren puntuan bibrazio gehitu egingo da.

Bi uhin harmoniko koherenteren interferentzia.

Interferentzia eraikitzailea

Uhinen ibilbide-diferentziak nuluak edo uhin luzeren kopuru osoa balio duen puntuetan, higidura erresultantearen anplitudea maximoa da. Uhinak fase-konkordantzian iristen dira puntu horietara.

(r`-r)=nλ ; n=0,1,2,…

Fase-diferentziari dagokionez: Δφ=2nπ n=0,1,2,…izanda

Interferentzia deuseztatzailea

Uhinen ibilbide-diferentziak uhin-luzera erdien kopuru bakoitia balio duen puntuetan, higidura erresultantearen anplitudea nulua da. Uhinak fase-oposizioan iristen dira puntu horietara.

(r`-r)=(2n+1) λ/2; n=0,1,2,…

Fase-diferentziari dagokionez:Δφ=(2n+1) π n=0,1,2,…izanda

Baldintza berdinak izango dira maiztasun bereko baina anplitude desberdineko uhinetan. Interferentzia deuseztatzailean anplitudea ez da inoiz nulua izango ordea. Interferentzia bietan gertatzen direneko puntuei sabelak eta nodoak deritze:

-Sabelak: Anplitude maximoa duten puntuak dira.

-Nodoak: Anplitude minimoa duten puntuak dira.

Bi puntuak biltzen diren puntuei sabel-lerroa edo nodo-lerroak deritze.

Errefrakzioa eta Isladapena

Uhin bat bi ingurune banatzen diruen gainazalera iristen denean, uhina hasierako ingurunera itzultzen bada norabidea aldatuz eta energia kantitate bat eramanez. Fenomeno horri isladapena deritzo.

Isladapen legearen arabera:

-Bi izpiak, erasotzailea eta isladatua plano berean daude

-Eraso angelua eta isladapen angelua berdinak dira, hau da izpi erasotzaileak normalarekiko eratzen duen angelua izpi isladatuak normalarekiko eratzen duen angeluren berdina da.

Uhin bat bi ingurune banatze dituen gainazala zeharkatzen duenean, bigarren ingurunean sartzen bada norabidea aldatuz eta energia bat berarekin eramanez. Fenomeno horri errefrakzioa deritzo.

Errefrakzioaren legearen arabera:

-Izpi erasotzailea eta izpi isladatua plano berean daude.

-Snell-en legearen arabera:

sine/(sinr)=v₁/v₂=n

UHIN GELDIKORRAK

Uhin geldikorrak anplitude, maiztasun eta norabide berdineko, baina norantza desberdineko uhinen arteko interferentziaz sortzen diren uhinak dira. Demagun uhin bat horma batetan talka egin ondoren aurakako norantzan datorrela, hasierako uhinak eta bueltan datorrenaren arteko interferentziak uhin geldikor bat sortuko luke.

Interferentzia horietan sabelak (anplitudea handiena de unea) eta nodoak (anplitudea txikiena den unea) daude. Bakoitzaren posizio jakiteko formulak daude uhin-luzerarekin lotuta:

-Sabelaren posizioa

X=2nλ/4

-Nodoaren posizioa

X=(2n+1)λ/4

-Ondoz ondoko bi sabel edo bi nodoen arteko distantzia jakiteko

X=λ/2

HARI BATEKO UHIN GELDIKORRAK

Uhin geldikorren artean hari batekoak berezi beharko genituzke. Hauek bi taldetan banatzen dira:

-Bi muturrak finko dituenak

L=nλ/2

f=nv/(2L) n=1,2,3,...

-Mutur bakar bat finko dutenak

L = nλ / 4 n= 1,3,5,....
f = nv / (4L) n= 1,3,5,.....

Bi uhin geldikor talde hauek maiztasunaren arabera sailkatzen dira. Maiztasun txikiena duenak lehenengo harmonikoa edo oinarrizko maiztasuna deritzona. Hurrengoak ordenan jarraitzen dute bigarren harmonikoa, …

HODIETAKO UHIN GELDIKORRAK

Aipatu beharreko beste uhin geldikor bat hodietakoak dira. Hauek ere bi taldetan banatzen dira:

-Bi mutur irekita dituen hodiak:

L = nλ / 2 n= 1,2,3,4,..

f = nv / (2L) n= 1,2,3,4......

-Mutur bakar bat irekita dutenak

L = n.λ / 4 n= 1,3,5,....

f = n.v / (4.L) n= 1,3,5,.....

Bi talde hauek maiztasunaren arabera sailkatzen dira. Maiztasun txikiena duenari lehenengoa harmonikoa deritzo eta hurrengoak ordenan doaz bigarren harmonikoa, …

ARGIAREN IZAERA

Mendetan argiari buruko hainbat hipotesi formulatu dira gaur egungo egoerara ekarri gaituztenak. Lehenengo hipotesiak Newton eta Huyghens-enak izan ziren, itxuraz aurkakoak zirenak. Hortik aurrera hainbat hipotesia agertuz ziren argiaren izaera azalduko zutenak:

-Newton-ek (1642-1727)argia partikula txikiz osatuta zegoela esan zuen. Partikula horiek begian talka egiten zuten eta argi-sentsazioa sorrarazten digu. Hipotesi hau Newton-en argi izaera gorpuskularra deritzo. Hipotesi honekin Newton-ek argiaren fenomeno batzuk azaldu ahal izan zituen(isladapena edo hedapen zuzena), baina beste batzuk kolokan jartzen zuten bere hipotesia(errefrakzio).

-Huygens-ek (1629-1695) Newton-en aurkara argia uhin mekaniko bat zela esan zuen zeharkako uhinez osatuta. Horri ezker Newton-ek azaldu ez zituen fenomeno batzuk azaldu zituen(errefrakzioa), baina Newton-en famak Huygens-en teoria alde batera utzi zuen.

-Urte batzuen buruan bi zientzialarik Huygens-en aldeko aurkikuntza batzuk egin zituzten. Young-ek (1773-1829) argiaren polarizazioren aurkipen batzuk egin zituen. Fresnel-ek difrakzioari buruzko esperimentuak egin zituen.

-1864-ean Maxwell-ek (1831-1879) argia uhin elektromagnetikoa zela esan zuen Huygens-en uhin mekanikoaren teoria hautsiz. Argi-uhinak elkarren artean perpendikularrak diren eremu elektriko eta magnetiko batetan hedatzen da.

-1887-ean Hertz-ek Maxwell-en teoria egiaztatu zuen. Bere aurkikuntzak (efektu fotoelektrikoak) Planck-en teoria, argia partikula txikiz (fotoiak) osatuta zegoela, onartzera eraman zuen.

-Argiaren izaera bikoitza. Argia uhin elektromagnetikoa da eta fenomeno tipikoki ondulatorioa aurkezten du. Hala ere energi trukea gertatzen den zenbait fenomenoetan argiak izaera gorpuskularra aurkezten du. Argiak bi portaera desberdin ditu fenomeno konkretu bakoitzerako

ARGIAREN ISLADAPENA ETA ERREFRAKZIOA. MUGA ANGELUA

Argi izpi bat bi sustantzia garden eta desberdinen arteko banaketa gainazal batera iristean izpia errefraktatu eta islatu egiten da. Hala ere fenomeno hauek aztertzean kontuan edukitzeak dira ondoko puntuak:

-Argiaren abiadura handiagoa da hutsean beste inguruneetan baino.

-Hutsean argia ez dago uhin-luzeraren menpe, beste ingurunetan ordea bai.

-Argi-erradiazioen maiztasuna berdina da ingurune guztietan.

ISLADAPENA

Plano berean gertatzen da eta eraso angelua eta isladapen angelua berdinak dira.

ERREFRAKZIOA

Ingurune bakoitzak errefrakzio-indize bat du eta horren arabera errefrakzioaren angelua desberdina izango da. Errefrakzio-indizea txikia duen ingurune batetik errefrakzio-indize handia duen batera pasatzean errefrakzio angelua normaletik hurbildu egingo da, alderantziz bada hurbildu egingo da.

Gero eta angelu handiagoa bada izpi-errefraktatua (errefrakzio-indize txikiena duenean bigarren ingurunekoa) normaletik urruntzen joango da muga lerrora iritsi arte. Muga lerroa errefrakzio angelua 90° dituenean izango da. Muga lerro horretik aurrera izpia ez da errefraktatuko isladatu egingo da bakarrik.

Fenomeno hauek azaltzen dituen legea Snell-en legea da:

n₁ sin e= n₂ sin r

muga lerroaren kasuan (sin90=1 dela kontuan hartuz)

sin e= n₂ / n₁

kontuan hartu beharreko beste formula bat errefrakzio-indizearena da:

n=c/v

ESPEKTRO ELEKTROMAGNETIKOA

Espektro elektromagnetikoa uhin-luzeraren arabera edo maiztasunaren arabera sailkatuta dauden uhinen zerrenda da. Zerrenda honako hau da:

Sorrera	Espektroko uhin-taldea	Aplikazioak
Emisio nuklear erradiaktiboak	γ izpiak	Medikuntza, metalurgia
Goi energiako elektroien eta atomo metalikoen arteko talkak	X izpiak	Medikuntza, metalurgia,..
Deskarga elektrikoak gasetan eta Eguzkian	Argi ultramorea	Medikuntza, biologia,...
Atomoetako trantsizio elektronikoak	Argi ikuskorra	Argiztapena, laserra
Gorputzen erradiazio termikoa	Argi infragorria	Ikerkuntza kimiko, biologiko,...
Sorgailu elektronikoak	Mikrouhinak	Telefonia, radarra, labeak
Zirkuitu oszilakorrak dituzten zirkuituak	Irrati eta telebista uhinak	Komunikazioak

ARGIAREN DISPERTSIOA

Airean ez bezala argi izpiak uhin luzeraren menpe daude. Uhin luzera handiagotzean errefrakzio-indizea edo desbiazioa txikiagoa da, beraz uhin-luzera desberdineko argi izpiak material errefraktatzaile bati erasoz gero erradiazio motaren arabera angelu desberdin batean errefraktatuko da. Fenomeno horren izena argi dispertsioa edo sakabanaketa da.

Errefraktatzen den argi izpia zuria bada pantaila batean koloreen segida jarrai bat errefraktatu daiteke, argi zuriaren espektroa deritzoguna.

Ostadarraren eraketa fenomeno honi ezker gertatzen da. Eguzkiak bidalitako argi izpi zuriak euri tantetan errefraktatu egiten dira dispertsio fenomenoa gertatuz eta argi segida jarrai bat eratuz.Ortzadarra ikusi ahal izateko eguzkia gure atzealdean egon beharko litzateke.

ESPEKTROSPOKIA

Espektroskopia argiren espektroa eratzeko gai den dispositiboa da. Osagai bakoitzaren osagai monokromatikoa banatzen du.

Ateratako espektroak bi motatakoak izan daitezke: jarraiak (argia) edo ez-jarraiak (azalera beltz batean gainean maiztasun desberdinei dagozkien kolorezko marrak dituena.

Sustantzia bakoitzak bere espektroa du igorpen edo zurgapen espektroa izan daitekeena. Igorpen-espektroa sustantziak igotzen duena da, zurgapen-espektroa berriz sustantziak igorritako argiak elementu konposatu bat zeharkatu ondoren lortutakoa da. Bi espektro hauek osagarriak dira.

ARGIAREN POLARIZAZIOA

Polarizazioaren fenomenoa eremu elektrikoaren oszilazioa beti norabide berberean gertatzean datza, hau da uhinak polarizatuak ez daudenean oszilazio norabide infinitu dituzte baina polarizatzean oszilazio hori norabide bakarrean gertatzen da. Fenomeno hau zeharkako uhinetan gerta liteke soilik, argia adibidez.

Polarizazioaren fenomenoa lehen aldiz aztertu zuenak Malus(1775-1812) izan zen. Beirazko gainazal leun batekin ikusi zuen argi naturala partzialki polarizatua isladatzen zela.

Beste fisikari batek, Brewster-ek(1781-1868), polarizazio-angelua aurkitu zuen. Polarizazio erabatekoa da izpi isladatuak edo errefraktatuak 90°-ko angelua osatzen badu, angelu horri polarizazio angelua deritzo.

Land (1909-1991) asmatzaileak hidrokarburo- molekula kateez osaturiko material bat ( polaroidea) aurkitu zuen. Material horrek argia polarizatu zezakeen.

GIZA BEGIA

Begiaren helburu objektuen forma eta koloreak hartzea da burmuinari informazio hori bilatzeko. Hori Portu ahal izateko beharrezkoak ditu atal batzuk:

-Kornea: Esklerotikaren atal gardena da. Bertatik argia pasatzen usten da irudia eratuko duena.

-Kristalinoa: Begiaren lente konbergentea dela esan genezake. Lente konbergente baten itxura eta erabilera bera du, baina berezitasun batekin. Biguna izanik lente konbergentearen fokua aldatu dezake hurbilago edo urrunago argi ikusi ahal izateko.

-Erretina:Begiaren barnealdea estaltzen duen mintza da. Zinemako pantailaren antzera jokatzen du, kristalinotik pasatzen den irudia bertan irudikatzen da gero informazio hori burmuinera eramanez.

Atal horiek jakinda eta beraien erabilera kontuan hartuta erraza da begiaren funtzionamendua ulertzen. Irudia korneatik pasatzen kristalinoan irudi erreal eta alderantzizkoa bihurtzen da erretinan irudikatzeko. Lente konbergente guziek bezala bere mugak ditu irudi pantaila batean irudikatu nahi badugu. 25 cm baino hurbilago dauden objektuak ezin ditugu ondo ikusi fokuaren eta kristalinoaren artean daudelako, kasu horietan irudia birtuala bihurtuk ozen eta ez zen erretina irudikatuko.

Begietan arazoak ere badaude. Arazo arrutenak hauexek dira:

-Miopia: Arazo hau duten pertsonek ezin dute hurbileko gauzak argi ikusi. Hurbileko irudiak kristalinotik pasatzen ez dira erretinan irudikatzera heltzen. Hori konpontzeko lente dibergente bat erabiltzen da, horrela kristalinotik pasatutako irudia erretinan irudikatzera iristen da.

-Hipermetropia: Miopiaren aurkara irudia erretinaren atzealdean irudikatzen da hurbileko puntu, hau da argi ikusi dezakegun irudia hurbilena, 25cm baino urrunago dute.Hori konpontzeko lente konbergente bat erabiltzen da kristalinoaren konbergente jartzeko arazoa konpontzeko.

-Astigmatismoa: Arazo hau duten pertsonek kornea ez dute guztiz esferiko, hori dela eta, irudi bakarra ikusi beharrean bi irudi lineal ikusten ditu.

LUPA

Lupa objektu txikiak handiago ikusteko erabiltzen dugun lente konbergentea da. Objektua fokua eta lentearen artean jartzen dugu. Horri ezker objektua birtuala eta handiagoa ikusi dezakegu.

MIKROSKOPIOA

Begi hutsez ikusi ezin ditugun objektu txikiak ikusteko balio du. Mikroskopioa bi lente konbergentez osatuta dago, Objektiboa eta Okularea. Objektiboa objektutik hurbilen dagoen lentea da fokurik txikiena duena. Okularea begiratzen den lekua da, potentzia txikiena duen lentea kokatuta dagoen lekua.Bi lente horiez gain Mikroskopioa platina (objektuak eusten duen euskarria), argi fokuak eta kondentsagailuak (azken biak argiztapenaz arduratzen dira) osatua dago).

Mikroskopioaren funtzionamendua erraza da. Objektua platinan jartzen da, objektiboaren fokutik harantzago. Bertan objektiboak objektuaren irudi erreal, handiago eta alderantzizko bat eratzen du. Okulareak gero irudi hori hartzen du erreferentziatzat irudi askoz handiago bat egiteko baina bere potentzia baxua denez irudia birtuala izango da. Bi lenteak mugitu egin ahal dira irudi argiago ikusteko.

ARGAZKI KAMERA

Argazki kamera gure begiaren antzerako funtzionamendua duen makina da. Berarekin irudiak paper batean kokatu ditzakegu. Hori lortzeko beharrezko diruen elementu batzuk ditu:

-Objetiboa: Lente konbergente bat da irudia erreal eta alderantzizko bat sortzen duena kameraren atzealdean.

-Gorputza: Argazki kameraren atal nagusia da. Bere atzealdean pantaila antzeko bat du non film fotografiko bat duen denbora labur batean kitzikatua izaten dena argi izpi batez. Berez gorputzean iluntasuna da nagusi ez dago argi izpirik.

-Bisorea: atera nahi dugun irudia bertatik kokatzen dugu irudia. Begia bertan jartzen dugu argazkian zer ikusiko den jakiteko. Gaur egun argazki- digitaletan ez da beharrezkoa bisorea erabiltzea.

-Obturadorea: Denbora labur batean argi apur bat pasatzen usten du xafla bat. Argi horrek irudia osatuko du atzeko pantailan.

-Diafragma: film fotografikora iristen de argi kantitatea kontrolatzen duen xafla metalikoak dira.

-Desarragilua:Mekanismoa hasiarazten duen elementua da. Berari ezker obturadorea mugitu egiten da.