Is die frekwensie van lig konstant: wanneer, hoekom, hoe en gedetailleerde feite


Soos ons weet, is lig 'n elektromagnetiese straling. Kan die frekwensie van lig verander? Kom ons delf in meer besonderhede in hierdie artikel.

Frekwensie word bepaal deur die hoeveelheid energie wat deur die lig besit word. Solank daar geen verandering in die energie van lig is nie, bly frekwensie dieselfde, selfs wanneer dit deur verskillende media beweeg. Terwyl die golflengte sowel as die snelheid anders sal wees as die medium van voortplanting van lig verander.

Byvoorbeeld, 'n monochromatiese ligstraal het 'n spesifieke frekwensiewaarde terwyl sy golflengte en voortplantingssnelheid in verskillende media kan verander. 'n Gedetailleerde bespreking word hieronder gegee.

Lees meer oor 21+ Frekwensie van 'n Golf Voorbeeld: Gedetailleerde verduidelikings

Hoekom is die frekwensie van lig konstant?

Die frekwensie van lig kan beskryf word as die aantal golwe wat deur 'n punt in 'n medium (of vakuum) per sekonde gaan en word gemeet in eenhede van Hertz.

Frekwensie, v in Hz = aantal golwe/tyd in sekondes

Die frekwensie hang dus van tyd af en nie van die eienskappe van die medium waarin lig voortplant nie. Dit beteken dat die frekwensie van lig onafhanklik is van die medium van voortplanting en slegs afhang van die bron daarvan.

Ook, aangesien die energie van lig nie wissel nie, bly die frekwensie konstant.

Verskeie fisici het bewys dat lig 'n dubbele natuur het - 'n golf en 'n deeltjie. In deeltjieteorie bestaan ​​lig uit deeltjies wat as fotone bekend staan. Die energie van elke foton is

E = hv

Waar h die Planck se konstante is waarvan die waarde 6.626*10 is-34Js

inlyn v is die frekwensie van lig

Die energie van fotone bly konstant selfs al reis lig groot afstande. Gevolglik bly die frekwensie van lig dieselfde, maar die golflengte en snelheid van lig verander wanneer dit deur verskillende media beweeg.

Wanneer verander die frekwensie van lig?

Aangesien die frekwensie van lig of enige ander golf slegs afhang van die bron van die golf en nie van die medium van voortplanting nie, sal slegs veranderinge wat aan die bron gemaak word as 'n verandering in frekwensie manifesteer.

Wanneer die ligbron verander word, verander energie ook, en dus sal frekwensie anders wees. Oorweeg byvoorbeeld 'n bron van elektromagnetiese straling, miskien 'n swart liggaam. As die temperatuur van die swartliggaam verhoog word, sal die frekwensie van die uitgestraalde straling (of lig) ook verhoog word.

Doppler-effek is 'n ander scenario wanneer ons 'n verskil in frekwensie waarneem, maw frekwensie wat deur die waarnemer waargeneem word, verskil van die bron wanneer relatiewe beweging tussen die bron en die waarnemer plaasvind.

Wanneer die bron die waarnemer nader, sal die lig blouverskuif word, dit wil sê verhoogde frekwensie. In teenstelling hiermee sal die lig rooi verskuif word of daar is 'n afname in frekwensie wanneer die bron van die waarnemer afwyk.

Doppler verskuiwing
Beeldkrediete – Wikimedia Commons

’n Werklike lewe voorbeeld van die Doppler-effek in lig is wanneer 'n polisiemotor vinniger na 'n waarnemer beweeg, die lig lyk blou vir die waarnemer. En wanneer die polisiemotor wegbeweeg, verskyn die lig rooi.

Lees meer oor Wat is die golflengte van foton: Hoe om te vind, verskeie insigte en feite

Wat beïnvloed die frekwensie van lig?

Vir 'n ligstraal wat deur die ruimte (of vakuum) beweeg, is sy voortplantingssnelheid konstant gegee deur 3*10^8 m/s. Aangesien snelheid konstant is, verander die frekwensie van die straling met enige verandering in sy golflengte. 

Die verband tussen frekwensie, golflengte en snelheid van lig word gegee deur

c=λv

Waar, v die frekwensie van lig is

λ is die golflengte van lig en

c is die snelheid van lig.

Uit die bogenoemde uitdrukking kan afgelei word dat die verhoging van die golflengte 'n afname in die frekwensie tot gevolg het en die vermindering van die golflengte verhoog die frekwensie van lig.

Wanneer 'n ligstraal van een medium na 'n ander beweeg, is daar geen verandering in frekwensie nie. Frekwensie kan dan slegs verander word deur die bron van die ligstraal te verander. Dit sal 'n verandering in die energie van bestraling teweegbring, en dus word die frekwensie beïnvloed.

Hoekom verander golflengte maar nie frekwensie nie?

Wanneer lig deur verskillende media voortplant, is die spoed daarvan verskillend in verskillende media. Aangesien die frekwensie onafhanklik is van die medium waarin lig beweeg, bly dit dieselfde. Aangesien die frekwensie konstant is, verander die golflengte in ooreenstemming met die verandering in die spoed van lig in verskillende media.

Vir lig wat van 'n skaarser medium (soos lug) na 'n digter medium (soos glas of water) beweeg, verander golflengte maar nie frekwensie nie. In 'n digter medium neem die spoed van lig af, dit wil sê lig beweeg stadiger in 'n spesifieke tydinterval, en aangesien frekwensie nie verander nie, neem golflengte af. In teenstelling hiermee, wanneer lig van digter na skaarser medium beweeg, neem golflengte toe wanneer dit die skaarser medium binnegaan as die spoed van lig verhogings.

Verander die frekwensie van lig tydens refraksie?

Breking is die verandering in rigting of buiging van die ligstrale wanneer dit van een medium na 'n ander voortplant. Die frekwensie van lig is onveranderlik tydens breking.

Die verandering in die spoed van lig wanneer dit verskillende media binnegaan, is die rede waarom hierdie verskynsel ontstaan. Die spoed van lig hang dus af van die medium van voortplanting, terwyl die frekwensie dit nie doen nie. Geen verandering in energie van lig (of straling) vind plaas wanneer dit in verskillende media beweeg nie en dus bly die frekwensie konstant. 

'n Eenvoudige demonstrasie sou wees om 'n monochromatiese straal of straal van spesifieke kleur te kies, dit deur 'n medium met 'n hoër brekingsindeks te stuur, en te kyk of daar enige verandering in kleur is terwyl die straal in water is. Kleur van lig is die waarneembare maatstaf van die frekwensie van lig. As kleur verander, dan kan ons aflei dat die frekwensie verander het.

Byvoorbeeld, as ons 'n rooi laserlig kies (lasers is monochromaties) en laat dit deur 'n akwarium gaan, en as ons van bo af waarneem, sal daar geen verandering in kleur wees nie. Die kleur wat ons waarneem selfs nadat die lig deur die akwarium gaan, is rooi. Dit bevestig dat die frekwensie van lig nie tydens breking verander nie.

Lees meer oor 16+ gebruike van breking: gedetailleerde analise

Waarom verander frekwensie nie in breking nie?

Frekwensie hang slegs af van die bron van lig en nie van die voortplantingsmedium nie. As gevolg hiervan bly die frekwensie dieselfde in breking terwyl golflengte asook die snelheid van lig verander.

As ons die golfaard van lig in ag neem, is die frekwensie van 'n golf slegs afhanklik van die tydperk. Soos lig deur verskillende media beweeg en breking ly, is daar geen verandering in die tydperk nie, terwyl die golflengte ook verander namate snelheid verander om frekwensie konstant te hou. Soos lig stadiger in 'n digter medium beweeg, verminder die golflengte ook en wanneer dit in 'n skaarser medium beweeg, het lig 'n hoë snelheid en gevolglik 'n hoë golflengte.

As ons die teorie oorweeg dat lig uit deeltjies of fotone bestaan, frekwensie van 'n foton hang slegs af van die energie van die deeltjie. Aangesien energie behoue ​​bly tydens breking, vind geen energieverandering plaas nie en dus bly die frekwensie dieselfde tydens breking.

Verander die frekwensie van lig tydens refleksie?

Daar sal geen verandering in frekwensie van lig tydens refleksie wees nie. 

Weerkaatsing van lig is die terugbons of verandering in rigting van voortplanting van lig wanneer dit 'n medium of oppervlak ontmoet. Tydens refleksie word die hele golf teruggereflekteer sonder enige verandering in snelheid, golflengte en frekwensie. Daar kan 'n verandering in fase van die golf wees, dit wil sê 'n faseverskuiwing van 180 grade. Maar frekwensie en golflengte is die intrinsieke kenmerke van 'n golf wat nie afhanklik is van die fase van 'n golf nie.

Verder, tydens refleksie is daar geen absorpsie of vrystelling van energie volgens die wet van behoud van energie nie. Aangesien die energie dieselfde bly, bly die frekwensie van lig tydens refleksie ook.

Is die frekwensie van lig konstant: gereelde vrae

Verander die frekwensie van lig tydens diffraksie?

Diffraksie van lig kan beskryf word as die buiging van ligstrale om hoeke, hindernisse of deur klein openinge. Frekwensie bly onveranderlik tydens diffraksie.

Geen verandering in golf eienskappe gebeur tydens diffraksie. Dit impliseer dat golfspoed, golflengte, frekwensie en tydsperiode verander nie tydens diffraksie nie. 

Diffraksie
Image Krediete: Wikimedia Commons

Diffraksie word prominent wanneer die grootte van die hindernis vergelykbaar is met die golflengte van die lig. Soos die golflengte verhoog word, is die hoeveelheid diffraksie meer (dit beteken buiging is meer) en omgekeerd. Diffraksie vind plaas in klank golwe ook.

Lees meer oor Beïnvloed golflengte diffraksie: hoe, hoekom, wanneer, gedetailleerde feite 

Verduidelik Doppler-effek in lig.

Doppler-effek is 'n verskynsel wat plaasvind wanneer 'n relatiewe beweging tussen die bron en die waarnemer plaasvind. As gevolg van hierdie relatiewe beweging, sien die waarnemer dat die frekwensie van die golf verander het. Doppler-effek is algemeen in lig- en klankgolwe.

Wanneer die ligbron van die waarnemer afwyk, vind 'n verskuiwing na die lae frekwensiegebied plaas. In sigbare ligspektrum vind verskuiwing na die rooi gebied plaas en staan ​​bekend as rooiverskuiwing. Wanneer ligbron die waarnemer nader, is die verskuiwing na die hoëfrekwensiegebied. Hierdie verskuiwing na hoë frekwensie word blouverskuiwing in sigbare spektrum genoem.

Noem enkele toepassings van Doppler-effek in lig.

Sommige van die toepassings van Doppler-effek in lig is:

  • Die polisie gebruik hierdie eiendom in radarbokse om voertuigspoed na te spoor
Verkeer Radar Box
Image Krediete: Wikimedia Commons

Die radarkaste stuur radiogolwe uit wat met die bewegende voertuig bots en teruggekaats word. Die spoed van die voertuig kan bepaal word deur die spoed van die gereflekteerde radiogolf wat as die bron optree en die radarbokse ontleed die spoed deur gebruik te maak van die verskuiwing in frekwensie.

  • Om satelliete op te spoor
  • Doppler-effek word in sterrekunde gebruik om te bepaal watter sterre nader of van ons af wegtrek

In 'n stelsel van twee sterre kan Doppler-effek gebruik word om te bepaal watter een van hulle nader en watter wegtrek deur die verskuiwing in frekwensie van die lig wat deur die ster uitgestraal word, te ontleed.

  • Ontleed verre sterrestelsels

Deeksha Dinesh

Hallo, ek is Deeksha Dinesh, besig met nagraadse studie in Fisika met 'n spesialisering in die veld van Astrofisika. Ek hou daarvan om konsepte op 'n eenvoudiger manier vir die lesers te lewer.

Onlangse plasings