An fhoirmle luais a ríomh den solas Is próiseas é bunúsach laistigh den réimse eolaíoch, go háirithe san fhisic. Tá luach seasmhach agus do-athraitheach ag an tairiseach mór seo i bhfolús, ach teastaíonn próiseas dian agus mionchúiseach lena chinneadh beacht. San Airteagal seo, déanfaimid iniúchadh mionsonraithe ar na céimeanna is gá chun foirmle luas an tsolais a ríomh, ag smaoineamh ar airíonna bunúsacha an tsolais agus na cothromóidí ábhartha. Ón tomhas turgnamhach go dtí na foirmlí teoiriciúla atá i gceist, déanfaimid scrúdú go hoibiachtúil agus go teicniúil ar an nós imeachta is gá chun luach beacht an tairisigh bhunúsach seo a fháil. Bí réidh le tabhairt faoi thuras iontach eolaíoch chun an fhoirmle do luas an tsolais a ríomh.
1. Réamhrá le foirmle luas an tsolais
Tá an fhoirmle do luas an tsolais ar cheann de choincheapa bunúsacha na fisice. Is luach leanúnach é i bhfolús agus tá tábhacht mhór ag baint leis i go leor brainsí eolaíochta agus teicneolaíochta. D'athraigh a fhionnachtain ár dtuiscint ar an domhan agus tá dul chun cinn tábhachtach i dteoiric na coibhneasachta agus na fisice chandamach mar thoradh air.
Chun foirmle luas an tsolais a thuiscint, tá sé ríthábhachtach tuiscint a fháil ar a shainmhíniú agus ar an gcaoi a ndíorthaítear é. I dtéarmaí bunúsacha, sainmhínítear luas an tsolais (c) mar an fad a thaistealaíonn solas san aonad ama. Sloinntear an fhoirmle seo go matamaiticiúil mar c = λν, áit a seasann λ don tonnfhad agus is é ν an mhinicíocht. Tá sé tábhachtach a choinneáil i gcuimhne go bhfuil luach thart ar 299,792,458 méadar in aghaidh an tsoicind ag luas an tsolais i bhfolús.
Sampla praiticiúil chun an fhoirmle seo a thuiscint níos fearr is ea an solas a astaíonn réalta i bhfad i gcéin a mheas. De réir mar a théann solas tríd an spás, is féidir a thonnfhad a athrú mar gheall ar éifeacht Doppler agus leathnú na cruinne. Trí anailís a dhéanamh ar an éagsúlacht seo i dtonnfhad, is féidir le heolaithe an luas ag a bhfuil an réalta ag imeacht nó ag druidim a chinneadh. Soláthraíonn sé seo faisnéis luachmhar chun staidéar a dhéanamh ar fhoirmiú agus ar éabhlóid na cruinne.
2. Coincheapa bunúsacha faoi luas an tsolais
Is tairiseach bunúsach san fhisic é luas an tsolais a bhfuil ról ríthábhachtach aige inár dtuiscint ar an gcruinne. Socraítear a luach ag 299,792,458 méadar in aghaidh an tsoicind i bhfolús, agus is é an t-uasluas teoiriciúil ar féidir le haon réad nó faisnéis taisteal. Chun luas an tsolais a thuiscint i gceart, tá sé tábhachtach roinnt coincheapa bunúsacha a choinneáil i gcuimhne.
Ar an gcéad dul síos, tá sé riachtanach a thuiscint go iomadaíonn solas i bhfoirm tonnta leictreamaighnéadacha. Is éard atá sna tonnta seo réimsí leictreacha agus maighnéadacha, a ascalaíonn ingearach lena chéile agus atá ingearach le treo an iomadaithe. Is féidir le solas taisteal i bhfolús agus trí mheáin ábhartha, amhail aer nó uisce, cé go laghdaítear a luas sna meáin seo mar gheall ar idirghníomhú le cáithníní an mheáin.
Coincheap tábhachtach eile is ea an choibhneasacht speisialta, a mhol Albert Einstein i 1905. De réir na teoirice seo, tá luas an tsolais tairiseach do gach breathnóir, beag beann ar an luas coibhneasta eatarthu. Tugann sé seo le tuiscint nach bhfuil am agus spás iomlán, ach go mbraitheann siad ar an bhreathnadóir. Ina theannta sin, an méadú ar luas de réad Éiríonn sé níos deacra bogadh agus é ag druidim le luas an tsolais, rud a fhágann éifeachtaí mar chaolú ama agus crapadh faid.
3. Luas an tsolais a thomhas faoi choinníollacha idéalach
Is próiseas casta ach suimiúil é. Cé go bhféadfadh cuma dhúshlánach a bheith air ar dtús, ar an dea-uair tá modhanna agus uirlisí éagsúla ann a éascaíonn an tasc seo. Anseo thíos cuirfear i láthair a céim ar chéim mionsonraithe le réiteach an fhadhb seo go cruinn agus go hiontaofa.
Is é an chéad chéim ná a chinntiú go bhfuil timpeallacht oiriúnach agat, saor ó aon chur isteach a d’fhéadfadh na torthaí a shaobhadh. Tá sé inmholta an tomhas a dhéanamh i spás dúnta, dorcha, ag seachaint foinsí solais seachtracha. Ina theannta sin, ní mór a áirithiú go bhfuil an trealamh a úsáidtear i riocht foirfe agus calabraithe i gceart.
Ansin, úsáidtear gléas astaithe solais, mar léasair, agus córas glactha chun an comhartha astaithe a bhrath. Moltar an dá fheiste a chur ar achar aitheanta agus leanúnach. Ansin, déantar an t-am a thógann sé chun an comhartha a fháil ón seoltóir go dtí an glacadóir a thomhas. Beidh an t-am seo ríthábhachtach chun luas an tsolais a ríomh ag baint úsáide as an bhfoirmle V = D/T, áit a seasann V don luas agus D an fad a taistealaíodh.
4. Tosca a théann i bhfeidhm ar luas an tsolais i meán
Féadfaidh fachtóirí éagsúla nach mór a chur san áireamh agus ríomh nó turgnamh de chineál ar bith á dhéanamh tionchar a imirt ar luas an tsolais i meán. Ceann de na fachtóirí is tábhachtaí ná innéacs athraonta an mheáin, a chinneann conas a mhoillíonn luas an tsolais nó a luasghéaraíonn sé de réir mar a théann sé tríd. Braitheann an t-innéacs athraonta ar chomhdhéanamh agus ar struchtúr an mheáin, agus féadann sé athrú go mór idir ábhair éagsúla.
Fachtóir eile a d'fhéadfadh tionchar a bheith aige ar luas an tsolais i meán ná teocht. De réir mar a mhéadaíonn teocht an mheáin, bogann na cáithníní a dhéanann sé suas níos tapúla, rud a d'fhéadfadh a bheith ina chúis le méadú ar dhlús an mheáin agus, dá bhrí sin, laghdú ar luas an tsolais. Ar a mhalairt, trí theocht an mheáin a laghdú, is féidir luas an tsolais a mhéadú.
Ina theannta sin, is féidir le brú tionchar a imirt ar luas an tsolais i meán. De réir mar a mhéadaíonn an brú, comhbhrúíonn móilíní nó cáithníní an mheáin agus bogann siad níos gaire dá chéile. Fágann sé seo go laghdaítear luas iomadaithe an tsolais, ós rud é go bhfuil na cáithníní níos dlúithe agus go gcruthaítear idirghníomhaíochtaí níos mó eatarthu. Ar an láimh eile, de réir mar a laghdaíonn an brú, scarann na cáithníní agus is féidir le luas an tsolais a mhéadú.
5. Modhanna chun luas an tsolais i meán sonrach a ríomh
Tá roinnt. Ceann de na modhanna is coitianta ná an gaol idir luas an tsolais i bhfolús agus luas an tsolais sa mheán atá i gceist a úsáid.
Chun luas an tsolais i meán sonrach a ríomh, is féidir leat an fhoirmle v = c/n a úsáid, áit arb é v luas an tsolais sa mheán, is é c luas an tsolais i bhfolús, agus is é n an t-innéacs athraonta. den mheán. Is tomhas é an t-innéacs athraonta ar an luas ag a iomadaíonn solas i meán i gcomparáid lena luas i bhfolús.
Chun an ríomh seo a dhéanamh, tá sé tábhachtach go mbeadh a fhios agat luach comhéifeacht athraonta an mheáin inar mian leat luas an tsolais a ríomh. Féadfaidh an luach seo a bheith éagsúil ag brath ar an meán, mar sin atá riachtanach téigh i gcomhairle le táblaí tagartha nó déan taighde ar fhoinsí iontaofa. Nuair atá luach an innéacs athraonta ar eolas, is féidir é a chur in ionad an fhoirmle agus is féidir luas an tsolais sa mheán sonrach a ríomh.
6. Feidhm fhoirmle luas an tsolais i optaic
Chun foirmle luas an tsolais a chur i bhfeidhm i optaic, is gá roinnt gnéithe bunúsacha a chur san áireamh. Ar an gcéad dul síos, tá sé tábhachtach a mheabhrú gur tairiseach uilíoch é luas an tsolais i bhfolús a léirítear leis an litir "c", le luach thart ar 299.792 ciliméadar in aghaidh an tsoicind. Tá an t-eolas seo riachtanach chun aon ríomh a bhaineann le iomadú solais a fhorbairt.
Ceann de na húsáidí is coitianta a bhaineann le foirmle luas an tsolais i optaic ná ríomh innéacs athraonta meán. Is é an t-innéacs athraonta, arna léiriú ag an litir "n", tomhas ar an luas ag a iomadaíonn solas i meán i gcomparáid leis an luas i bhfolús. Is féidir é a ríomh leis an bhfoirmle n = c/v, áit a seasann "v" do luas an tsolais sa mheán atá i gceist. Is féidir leis an ríomh seo a bheith úsáideach i raon leathan cásanna, ó chinneadh an méid diall de gha solais de réir mar a théann sé trí phriosma, go dearadh lionsaí agus feistí optúla.
Tá roinnt modhanna agus uirlisí ar fáil chun foirmle luas an tsolais a chur i bhfeidhm i optaic. go héifeachtach. Rogha amháin ná insamhlóirí nó áireamháin ar líne a úsáid a ligeann duit na luachanna comhfhreagracha a iontráil agus na ríomhanna a dhéanamh go huathoibríoch. Ina theannta sin, tá saibhreas acmhainní oideachais i bhfoirm ranganna teagaisc agus samplaí praiticiúla ar fáil ar líne. Is féidir leis na hacmhainní seo a bheith an-úsáideach chun tuiscint níos fearr a fháil ar choincheapa teoiriciúla agus ar a gcur i bhfeidhm i bhfadhbanna sa saol fíor.
7. Luas an tsolais a ríomh ag úsáid teicnící turgnamhacha
Is próiseas casta ach suimiúil é luas an tsolais a ríomh ag úsáid teicnící turgnamhacha. Chomh maith na staire, tá modhanna éagsúla ceaptha ag eolaithe chun luas an tsolais a chinneadh le cruinneas mór. Seo thíos treoir céim ar chéim chun an luas seo a ríomh:
1. Modh scáthán rothlach: Úsáideann an modh seo scáthán a rothlaíonn ag luas tairiseach. Cuirtear foinse solais fad ar eolas ón scáthán seo, ionas go bhfilleann an solas frithchaite go dtí an túsphointe. Trí an t-am a thógann sé chun solais an t-achar aitheanta a thaisteal a thomhas, agus treoluas uilleach an scátháin a fhios, is féidir luas an tsolais a ríomh leis an bhfoirmle V = ω * d, áit a bhfuil V luas an tsolais, is é ω an treoluas uilleach an scátháin agus is é d an fad aitheanta.
2. Modh Fizeau: Sa mhodh seo, úsáidtear roth fearas a rothlaíonn ar luas aitheanta agus cuirtear é i gcosán bhíoma solais. Frithchaitear an léas solais seo as scáthán agus filleann sé tríd na spásanna idir fiacla an rotha chuig an bhreathnadóir. Tríd an uillinn idir an teagmhas agus gathanna solais atá ag teacht chun cinn a thomhas agus treoluas uilleach an roth a fhios, is féidir luas an tsolais a ríomh tríd an bhfoirmle V = N * λ * f a chur i bhfeidhm, áit a bhfuil V luas an tsolais, is é N an líon na bhfiacla ar an roth, is é λ tonnfhad an tsolais agus is é f minicíocht uainíochta an roth.
Mar fhocal scoir, is uirlis chumhachtach é foirmle luas an tsolais chun iomadú solais i bhfolús a thuiscint agus a chainníochtú. Trína ríomh, rinneamar iniúchadh ar na neastacháin agus na tairisigh éagsúla a bhaineann leis an mbunchothromóid seo. D'athraigh dul chun cinn eolaíoch agus teicneolaíochta atá bunaithe ar an bhfoirmle seo saol na fisice agus na cumarsáide ar leibhéal domhanda.
Tá sé tábhachtach a mheabhrú go bhfuil luas an tsolais seasmhach i bhfolús agus go bhfuil ról bunúsach aige i réimsí iomadúla staidéir, ó réalteolaíocht go innealtóireacht leictreonach. Tugann an cumas an fhoirmle seo a ríomh agus a thuiscint níos gaire dúinn tuiscint iomlán ar nádúr agus ligeann dúinn teicneolaíochtaí nuálacha a fhorbairt a bhraitheann ar an luas bunúsach seo.
De réir mar a leathnaíonn teorainneacha an eolais eolaíoch, beidh ríomh luas an tsolais fós ina phríomhphíosa taighde agus dul chun cinn. Beidh dearcthaí agus fionnachtana nua mar thoradh ar a staidéar agus a mhionchoigeartú leanúnach a spreagfaidh forbairt na heolaíochta agus na teicneolaíochta sa todhchaí.
I mbeagán focal, is disciplín spreagúil agus riachtanach é ríomh na foirmle do luas an tsolais chun tuiscint a fháil ar ár gcruinne agus ar na feidhmeanna praiticiúla atá mórthimpeall orainn. Ní féidir a thábhachtaí atá sí san eolaíocht nua-aimseartha a mheas faoina luach agus, de réir mar a leanaimid ar aghaidh ag iniúchadh réimse leathan na fisice, fanfaidh an fhoirmle seo mar bhunchloch ar ár mbealach chuig eolas níos fearr ar an domhan thart orainn.
Is mise Sebastián Vidal, innealtóir ríomhaireachta atá paiseanta faoin teicneolaíocht agus DIY. Ina theannta sin, is mise cruthaitheoir tecnobits.com, áit a roinnim ranganna teagaisc chun an teicneolaíocht a dhéanamh níos inrochtana agus níos intuigthe do chách.