Cách tìm độ dài của công thức sóng điện từ. Cách tính bước sóng. Màu cơ bản và màu phụ

Sóng là sự xáo trộn của vật chất, lan truyền trong không gian, truyền năng lượng mà không truyền vật chất. Mỗi làn sóng đều có những đặc điểm nhất định. Một trong những đặc điểm quan trọng của các quá trình nhiễu loạn là bước sóng, công thức tính toán được đưa ra trong bài báo.

Các loại sóng

Tất cả các sóng được phân loại theo bản chất vật lý của chúng, theo kiểu chuyển động của các hạt vật chất, theo tính tuần hoàn của chúng và theo phương pháp truyền trong không gian.

Theo kiểu chuyển động của các hạt vật chất khi sóng truyền trong nó, người ta phân biệt các loại sau:

• Sóng ngang là loại dao động trong đó các phần tử vật chất dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Một ví dụ về sóng ngang là ánh sáng.
• Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử vật chất dao động theo phương truyền sóng. Âm thanh là một ví dụ điển hình về sóng dọc.

Theo tính chất vật lý, các loại sóng sau được phân biệt:

• Cơ khí. Loại sóng này đòi hỏi phải có một chất nào đó xảy ra, tức là môi trường rắn, lỏng hoặc khí. Một ví dụ về sóng cơ học là sóng biển.
• Điện từ. Loại sóng này không cần vật chất để truyền nhưng có thể truyền trong chân không. Một ví dụ nổi bật của sóng điện từ là sóng vô tuyến.
• Lực hấp dẫn. Những sóng này gây ra sự xáo trộn trong không-thời gian. Những sóng như vậy được tạo ra bởi các vật thể trong không gian lớn, chẳng hạn như một ngôi sao đôi, quay quanh một trọng tâm chung.

Theo kích thước của sóng, chúng có thể là:

• Một chiều, tức là những thứ lan truyền theo một chiều, ví dụ như sự rung động của một sợi dây.
• Hai chiều hoặc bề mặt. Những sóng này truyền đi theo hai chiều, chẳng hạn như sóng trên mặt nước.
• Ba chiều hoặc hình cầu. Những sóng này truyền đi theo ba chiều, chẳng hạn như ánh sáng hoặc âm thanh.

Theo tính chu kỳ của sóng, chúng ta có thể nói rằng có:

• Các nhiễu loạn định kỳ có đặc điểm lặp lại nghiêm ngặt sau một khoảng thời gian nhất định, ví dụ như sóng âm.
• Không định kỳ, các sóng như vậy không lặp lại đặc điểm của chúng trong những khoảng thời gian nhất định, ví dụ như sóng điện tâm đồ.

Đặc tính vật lý của sóng

Sóng được đặc trưng bởi 6 tham số, trong đó chỉ có 3 tham số độc lập, phần còn lại được suy ra từ 3 tham số này bằng các công thức thích hợp:

1. Bước sóng L là khoảng cách giữa hai cực đại sóng.
2. Chiều cao H là khoảng cách thẳng đứng giữa cực đại và cực tiểu của sóng.
3. Biên độ là giá trị bằng một nửa chiều cao.
4. Chu kỳ T là thời gian mà hai cực đại hoặc hai cực tiểu của sóng truyền qua cùng một điểm trong không gian.
5. Tần số là nghịch đảo của chu kỳ sóng, nghĩa là nó mô tả số cực đại hoặc cực tiểu truyền qua một điểm cụ thể trong không gian trên một đơn vị thời gian.
6. Vận tốc là đại lượng đặc trưng cho sự truyền sóng. Nó được tính theo công thức: bước sóng chia cho chu kỳ, tức là v = L/T.

Các đặc tính độc lập là, ví dụ, bước sóng, chu kỳ và biên độ.

Bước sóng

Đặc tính này chứa thông tin về sóng, phần lớn mô tả các thuộc tính của nó. Trong vật lý, bước sóng được định nghĩa là khoảng cách giữa hai cực đại (cực tiểu) của nó, hay nói chung hơn là khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha. Pha sóng đề cập đến trạng thái tức thời của từng điểm của sóng. Khái niệm "pha" chỉ có ý nghĩa đối với các bước sóng tuần hoàn, thường được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp λ (lambda).

Trong vật lý, công thức tính bước sóng phụ thuộc vào thông tin ban đầu có được về một rung động nhất định. Ví dụ, trong trường hợp dao động điện từ, bạn có thể biết tần số và tốc độ truyền sóng của sóng, sau đó áp dụng công thức tính thông thường để tính bước sóng hoặc bạn có thể biết năng lượng của từng photon thì bạn nên áp dụng một công thức cụ thể dành riêng cho năng lượng.

Sóng hình sin

Theo định lý Fourier, bất kỳ sóng tuần hoàn nào cũng có thể được biểu diễn bằng tổng các sóng hình sin có độ dài khác nhau. Định lý này cho phép chúng ta nghiên cứu từng sóng tuần hoàn bằng cách nghiên cứu các thành phần hình sin của nó.

Đối với sóng hình sin có tần số f, chu kỳ T và tốc độ truyền v, công thức bước sóng là: λ = v/f = v*T.

Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào loại môi trường xảy ra quá trình sóng, cũng như tần số dao động. Tốc độ truyền sóng điện từ trong chân không là một giá trị không đổi và xấp xỉ bằng 3*10 8 m/s.

Sóng âm

Loại sóng cơ học này được tạo ra do sự thay đổi cục bộ về áp suất trong một chất xảy ra trong quá trình dao động. Ví dụ, trong không khí, chúng ta đang nói về các khu vực loãng và nén lan truyền dưới dạng sóng hình cầu từ nguồn tạo ra chúng. Loại sóng này có tính tuần hoàn nên công thức tính bước sóng âm cũng giống như đối với sóng hình sin.

Lưu ý rằng chỉ sóng dọc mới có thể truyền trong chất lỏng và chất khí, vì trong các môi trường này không có lực đàn hồi phát sinh khi các lớp vật chất dịch chuyển tương đối với nhau, trong khi ở vật rắn, ngoài sóng dọc, sóng ngang cũng có thể tồn tại.

Tốc độ của sóng âm trong các phương tiện khác nhau

Tốc độ truyền của các sóng như vậy được xác định bởi các đặc tính của môi trường dao động: áp suất, nhiệt độ và mật độ của chất. Vì các hạt cơ bản tạo nên chất rắn gần nhau hơn các hạt này trong chất lỏng, nên cấu trúc này của chất rắn cho phép năng lượng dao động truyền qua nó nhanh hơn qua chất lỏng, do đó tốc độ truyền sóng trong chúng lớn hơn. Vì lý do tương tự, tốc độ âm thanh trong chất lỏng cao hơn trong chất khí.

Dữ liệu về tốc độ âm thanh trong một số môi trường:

Trong trường hợp không khí, chúng ta lưu ý rằng Newton đã rút ra một công thức tính tốc độ âm thanh trong môi trường này phụ thuộc vào nhiệt độ, công thức này sau đó đã được Laplace sửa đổi. Công thức này có dạng: v = 331+0,6*t oC.

Do đó, công thức tính độ dài của sóng âm có tần số f trong không khí ở 25 oC sẽ có dạng: λ = v/f = 346/f.

Sóng điện từ

Không giống như sóng cơ học, bản chất của nó là làm xáo trộn chất mà chúng lan truyền trong đó, sóng điện từ không cần vật chất để truyền lan. Chúng phát sinh do hai tác dụng: thứ nhất, từ trường xoay chiều tạo ra điện trường và thứ hai, điện trường xoay chiều tạo ra từ trường. Từ trường và điện trường dao động có phương vuông góc với nhau và vuông góc với phương chuyển động của sóng nên về bản chất, sóng điện từ là sóng ngang.

Trong chân không, các sóng này chuyển động với tốc độ 3*10 8 m/s và có thể có các tần số khác nhau, do đó độ dài của sóng điện từ được biểu thị như sau: λ = v/f = 3*10 8 /f, trong đó f là tần số dao động.

Phổ bức xạ điện từ

Phổ bức xạ điện từ là tổng của tất cả các bước sóng điện từ. Các phần sau của quang phổ được phân biệt:

• Bức xạ điện từ. Bước sóng của quang phổ của bức xạ này dao động từ vài cm đến hàng nghìn km. Những sóng này được sử dụng trong truyền hình và nhiều loại hình truyền thông khác nhau.
• Bức xạ hồng ngoại. Bức xạ nhiệt này có bước sóng cỡ vài micromet.
• Ánh sáng nhìn thấy được. Đây là phần quang phổ mà mắt người có thể phân biệt được. Bước sóng của nó dao động từ 400 nm (màu xanh) đến 700 nm (màu đỏ).
• Phổ tia cực tím. Bước sóng của nó dao động từ 15-400 nm.
• Bức xạ tia X. Được sử dụng chủ yếu trong y học. Bước sóng của chúng nằm trong khoảng 10 nm - 10 giờ tối. Nguồn bức xạ của chúng là sự dao động của các electron trong nguyên tử.
• Tia gam ma. Đây là phần tần số cao nhất của quang phổ, có bước sóng nhỏ hơn 10 pc. Tia gamma có khả năng xuyên thấu rất lớn qua bất kỳ chất nào. Chúng được tạo ra do các quá trình xảy ra trong hạt nhân nguyên tử.

Tính bước sóng sử dụng năng lượng photon

Rất thường xuyên trong các bài toán vật lý nảy sinh câu hỏi bước sóng là bao nhiêu đối với một photon có năng lượng E. Để giải loại bài toán này, bạn nên sử dụng công thức sau: E=h*c/λ, trong đó c là tốc độ của photon, h là một hằng số Plank, bằng 6,626 * 10 -34 J * s.

Từ công thức trên, chúng ta thu được bước sóng photon: λ = h*c/E. Ví dụ, cho năng lượng của photon E = 2,88*10 -19 J, và photon chuyển động trong chân không, tức là c = 3*10 8 m/s. Khi đó, chúng ta nhận được: λ = h*c/E = 6,626*10 -34 *3*10 8 /2,88*10 -19 = 6,90*10 -7 m = 690 nm. Do đó, photon này có bước sóng nằm gần giới hạn trên của quang phổ khả kiến ​​và sẽ được con người cảm nhận như một chùm ánh sáng đỏ.

Một vật dao động trong một môi trường đàn hồi tạo ra một dao động truyền từ điểm này sang điểm khác và gọi là sóng. Điều này xảy ra ở một tốc độ nhất định, được coi là tốc độ lây lan của nó. Nghĩa là, đây là đại lượng đặc trưng cho quãng đường mà một điểm bất kỳ trên sóng truyền đi trong một khoảng thời gian đơn vị.

Để sóng di chuyển dọc theo một trong các trục (ví dụ: trục ngang). Hình dạng của nó lặp lại trong không gian sau một thời gian nhất định, nghĩa là biên dạng sóng di chuyển dọc theo trục truyền với tốc độ không đổi. Trong thời gian tương ứng, mặt trước của nó sẽ dịch chuyển một khoảng gọi là bước sóng.

Hóa ra bước sóng chính là khoảng cách mà mặt trước của nó “đi được” trong một khoảng thời gian bằng chu kỳ dao động. Để rõ ràng, chúng ta hãy tưởng tượng một làn sóng ở dạng thường được mô tả trong các hình vẽ. Tất cả chúng ta đều nhớ chúng trông như thế nào, chẳng hạn: Gió đẩy chúng dọc theo biển, và mỗi con sóng có một đỉnh và điểm thấp nhất (tối thiểu), và cả hai đều liên tục chuyển động và thay thế nhau. Các điểm nằm cùng pha là đỉnh của hai đỉnh liền kề (giả sử rằng các đỉnh có cùng độ cao và chuyển động xảy ra với tốc độ không đổi) hoặc hai điểm thấp nhất của sóng liền kề. Bước sóng chính xác là khoảng cách giữa các điểm như vậy (hai đỉnh liền kề).

Mọi thứ đều có thể truyền đi dưới dạng sóng - nhiệt, ánh sáng, âm thanh. Tất cả chúng đều có độ dài khác nhau. Ví dụ, khi sóng âm truyền qua bầu khí quyển, chúng làm thay đổi áp suất không khí một chút. Vùng có áp suất cực đại tương ứng với cực đại của sóng âm. Do cấu trúc của nó, tai con người có thể phát hiện những thay đổi áp suất này và gửi tín hiệu đến não. Đây là cách chúng ta nghe thấy âm thanh.

Độ dài của sóng âm xác định tính chất của nó. Để tìm thấy nó, bạn cần chia (tính bằng m/giây) cho tần số tính bằng Hz. Ví dụ: Ở tần số 688 Hz, sóng âm di chuyển với tốc độ 344 m/giây. Bước sóng trong trường hợp này sẽ bằng 344: 688 = 0,5 m, biết rằng tốc độ truyền sóng trong cùng một môi trường không thay đổi nên độ dài của sóng sẽ phụ thuộc vào tần số. Tần số thấp có bước sóng dài hơn tần số cao.

Một ví dụ về một loại bức xạ điện từ khác là sóng ánh sáng. Ánh sáng là một phần của quang phổ điện từ mà mắt chúng ta nhìn thấy được. Bước sóng ánh sáng mà thị giác con người có thể cảm nhận được nằm trong khoảng từ 400 đến 700 nm (nanomet). Ở cả hai phía của vùng nhìn thấy được của quang phổ đều có những vùng mà mắt chúng ta không cảm nhận được.

Sóng cực tím có bước sóng ngắn hơn phần nhìn thấy được của quang phổ. Mặc dù mắt người không thể nhìn thấy chúng nhưng chúng vẫn có khả năng gây ra tác hại đáng kể cho thị lực của chúng ta.

Bước sóng dài hơn độ dài tối đa mà chúng ta có thể nhìn thấy. Những sóng này được ghi lại bằng thiết bị đặc biệt và được sử dụng, chẳng hạn như trong camera nhìn đêm.

Trong số các tia mà tầm nhìn của chúng ta có thể tiếp cận được, tia tím có chiều dài ngắn nhất và tia màu đỏ có chiều dài dài nhất. Ở giữa chúng là toàn bộ quang phổ nhìn thấy được (hãy nhớ đến cầu vồng!)

Làm thế nào để chúng ta cảm nhận được màu sắc? Các tia sáng có độ dài nhất định rơi vào võng mạc của mắt, nơi có cơ quan cảm nhận ánh sáng. Những thụ thể này truyền tín hiệu trực tiếp đến não của chúng ta, nơi hình thành cảm giác về một màu nhất định. Chính xác màu sắc mà chúng ta nhìn thấy phụ thuộc vào bước sóng của tia tới và độ sáng của cảm giác màu sắc được xác định bởi cường độ bức xạ.

Mọi vật thể xung quanh chúng ta đều có khả năng phản xạ, truyền hoặc hấp thụ ánh sáng tới (toàn bộ hoặc một phần). Ví dụ, màu xanh lục của tán lá có nghĩa là trong toàn bộ phạm vi, chủ yếu là các tia màu xanh lá cây bị phản xạ, phần còn lại bị hấp thụ. Các vật thể trong suốt có xu hướng chặn bức xạ có độ dài nhất định, ví dụ, được sử dụng trong chụp ảnh bộ lọc).

Do đó, màu sắc của một vật thể cho chúng ta biết khả năng phản xạ sóng của một phần quang phổ nhất định. Chúng ta thấy các vật thể phản xạ toàn bộ quang phổ là màu trắng và các vật thể hấp thụ tất cả các tia là màu đen.

Sóng ánh sáng - sóng điện từ trong dải bước sóng khả kiến. Tần số của sóng ánh sáng quyết định màu sắc. Năng lượng được truyền bởi sóng ánh sáng tỷ lệ với bình phương biên độ của nó.

Sóng ánh sáng bao phủ một phạm vi rất lớn trên thang sóng điện từ, vượt xa sóng vô tuyến milimet siêu ngắn và kéo dài đến tia gamma ngắn nhất - sóng điện từ có bước sóng ʎ nhỏ hơn 0,1 nm (1 nm = 10 -9 m)

Mỗi sóng truyền từ điểm này sang điểm khác không phải ngay lập tức mà ở một tốc độ nhất định.

Tốc độ truyền ánh sáng và sóng điện từ nói chung trong chân không (và thực tế là trong không khí) là xấp xỉ 300.000 km/s

Ở gần một vật thể, bóng của nó có các cạnh sắc nét, nhưng đường viền
bóng mờ khi khoảng cách giữa các vật thể tăng lên
và cái bóng. Điều này không khó hiểu nếu chúng ta coi ánh sáng truyền đi
là đường thẳng và mỗi nguồn sáng có hữu hạn
kích thước. Nghiên cứu sự lan truyền của tia sáng cho thấy
rằng ở rìa của mỗi bóng có một vùng được chiếu sáng một phần
ham muốn. Cái gọi là vùng nửa tối này làm cho đường viền của bóng trở nên khác biệt
rửa sạch. Phần tối nhất của bóng (bóng sâu) hoàn toàn
được rào chắn khỏi nguồn sáng. Chiều rộng của vùng nửa tối nhỏ hơn
bóng càng gần vật tạo ra nó, vì vậy
Ở gần vật thể, bóng xuất hiện sắc nét hơn.

Người ta phát hiện ra rằng sóng ánh sáng là sự dao động của điện trường và từ trường lan truyền trong không gian; cả hai trường dao động trong các mặt phẳng vuông góc lẫn nhau, cũng vuông góc với hướng truyền sóng. Trên thực tế, sóng ánh sáng là một loại sóng điện từ, bao gồm cả tia X, tia cực tím, tia hồng ngoại và sóng vô tuyến. Sóng ánh sáng được các nguyên tử phát ra khi các electron trong chúng chuyển động từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác. Nếu một nguyên tử nhận được năng lượng, chẳng hạn như ở dạng nhiệt, ánh sáng hoặc năng lượng điện, các electron sẽ di chuyển ra khỏi hạt nhân lên các quỹ đạo có năng lượng cao hơn. Sau đó, chúng di chuyển trở lại quỹ đạo gần hạt nhân hơn với năng lượng thấp hơn, đồng thời phát ra năng lượng dưới dạng sóng điện từ. Đây là cách ánh sáng phát sinh.

Dạng sóng- một biểu diễn trực quan hoặc một biểu diễn trừu tượng của dạng sóng, chẳng hạn như sóng, truyền qua môi trường vật lý.

Trong nhiều trường hợp, môi trường truyền sóng không cho phép quan sát được hình dạng của nó bằng mắt thường. Trong trường hợp này, thuật ngữ "tín hiệu" dùng để chỉ dạng đồ thị của một đại lượng dưới dạng hàm của thời gian hoặc khoảng cách. Để hình dung dạng sóng, có thể sử dụng một công cụ gọi là máy hiện sóng để hiển thị giá trị của đại lượng đo được và sự thay đổi của nó trên màn hình. Theo nghĩa rộng hơn, thuật ngữ "tín hiệu" được dùng để chỉ hình dạng của đồ thị các giá trị của bất kỳ đại lượng nào thay đổi theo thời gian.

Các tín hiệu định kỳ phổ biến là ( t- thời gian):

Sóng hình sin: sin (2 π t). Biên độ tín hiệu tương ứng với hàm sin lượng giác (sin) thay đổi theo thời gian.

· Đi vòng: cưa( t) − đã cưa ( t- nghĩa vụ). Tín hiệu này thường được sử dụng để biểu diễn và truyền dữ liệu số. Các xung hình chữ nhật có chu kỳ không đổi chứa các sóng hài lẻ giảm ở mức −6 dB/quãng tám.

· Sóng tam giác: ( t− 2 tầng (( t+ 1) /2)) (−1) tầng (( t+ 1) /2) . Bao gồm các hài lẻ rơi vào mức −12 dB/quãng tám.

Sóng răng cưa: 2 ( t− sàn ( t)) − 1. Trông giống như răng cưa. Được sử dụng làm điểm khởi đầu cho quá trình tổng hợp trừ, vì sóng răng cưa có chu kỳ không đổi chứa các hài chẵn và lẻ giảm ở mức −6 dB/quãng tám.

Các dạng sóng khác thường được gọi là dạng sóng tổng hợp vì trong hầu hết các trường hợp, chúng có thể được mô tả dưới dạng sự kết hợp của một số sóng hình sin hoặc tổng của các hàm cơ bản khác.

Chuỗi Fourier mô tả sự phân rã tín hiệu tuần hoàn dựa trên nguyên tắc cơ bản là bất kỳ tín hiệu tuần hoàn nào cũng có thể được biểu diễn dưới dạng tổng (có thể là vô hạn) của các thành phần cơ bản và hài. Các tín hiệu không định kỳ hữu hạn năng lượng có thể được phân tích dưới dạng hình sin sau khi biến đổi Fourier.

Dao động- một quá trình thay đổi trạng thái của một hệ thống xung quanh điểm cân bằng được lặp lại ở mức độ này hay mức độ khác theo thời gian. Ví dụ, khi một con lắc dao động, độ lệch của nó theo hướng này hay hướng khác so với vị trí thẳng đứng được lặp lại; Khi xảy ra dao động trong mạch dao động điện, độ lớn và chiều dòng điện chạy qua cuộn dây được lặp lại.

Rung động điện từđược gọi là những thay đổi tuần hoàn của lực căng E và cảm ứng B.

Sóng điện từ bao gồm sóng vô tuyến, sóng vi ba, bức xạ hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X và tia gamma.

Sự truyền rung động là do các vùng lân cận của môi trường được kết nối với nhau. Kết nối này có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Nó có thể là do, đặc biệt, , lực đàn hồi, phát sinh do sự biến dạng của môi trường trong quá trình dao động của nó. Kết quả là, một dao động gây ra theo một cách nào đó ở một nơi sẽ kéo theo sự xuất hiện liên tiếp của các dao động ở những nơi khác, ngày càng cách xa vị trí ban đầu và cái gọi là sóng.

Sóng điện từ - những sóng này thể hiện sự truyền từ nơi này sang nơi khác trong không gian các dao động của điện trường và từ trường được tạo ra bởi các điện tích và dòng điện. Mọi sự thay đổi của điện trường đều sinh ra từ trường và ngược lại, mọi sự thay đổi của từ trường đều tạo ra điện trường. Môi trường rắn, lỏng hoặc khí có thể ảnh hưởng lớn đến sự lan truyền của sóng điện từ, nhưng sự hiện diện của môi trường như vậy là không cần thiết đối với các sóng này. Sóng điện từ có thể lan truyền ở bất cứ nơi nào có trường điện từ và do đó trong chân không, tức là trong chân không. trong không gian không chứa nguyên tử.

Mỗi sóng truyền từ điểm này sang điểm khác không phải ngay lập tức mà ở một tốc độ nhất định.

Dao động điện từ là dao động liên kết giữa điện trường và từ trường.

Rung động điện từ xuất hiện trong các mạch điện khác nhau. Trong trường hợp này, lượng điện tích, điện áp, cường độ dòng điện, cường độ điện trường, cảm ứng từ trường và các đại lượng điện động khác dao động.

Dao động điện từ tự do phát sinh trong một hệ thống điện từ sau khi đưa nó ra khỏi trạng thái cân bằng, ví dụ, bằng cách truyền một điện tích vào tụ điện hoặc thay đổi dòng điện trong một phần của mạch.

Đây là những dao động tắt dần vì năng lượng truyền vào hệ thống được dùng cho việc đốt nóng và các quá trình khác.

Dao động điện từ cưỡng bức là dao động không suy giảm trong mạch gây ra bởi EMF hình sin thay đổi định kỳ bên ngoài.

Dao động điện từ được mô tả theo các định luật giống như dao động cơ học, mặc dù bản chất vật lý của các dao động này hoàn toàn khác nhau.

Dao động điện là trường hợp đặc biệt của dao động điện từ, khi chỉ xét dao động của đại lượng điện. Trong trường hợp này, họ nói về dòng điện xoay chiều, điện áp, công suất, v.v.

MẠCH dao động

Mạch dao động là mạch điện gồm một tụ điện có điện dung C, một cuộn dây có độ tự cảm L và một điện trở có điện trở R mắc nối tiếp.

Trạng thái cân bằng ổn định của mạch dao động được đặc trưng bởi năng lượng cực tiểu của điện trường (tụ điện không tích điện) và từ trường (không có dòng điện qua cuộn dây).

Các đại lượng biểu thị các tính chất của bản thân hệ thống (tham số hệ thống): L và m, 1/C và k

đại lượng đặc trưng cho trạng thái của hệ thống:

đại lượng biểu thị tốc độ thay đổi trạng thái của hệ thống: u = x"(t) Và tôi = q"(t).

Bộ chuyển đổi chiều dài và khoảng cách Bộ chuyển đổi khối lượng Bộ chuyển đổi thước đo thể tích của các sản phẩm số lượng lớn và sản phẩm thực phẩm Bộ chuyển đổi diện tích Bộ chuyển đổi khối lượng và đơn vị đo lường trong công thức nấu ăn Bộ chuyển đổi nhiệt độ Bộ chuyển đổi áp suất, ứng suất cơ học, mô đun Young Bộ chuyển đổi năng lượng và công việc Bộ chuyển đổi năng lượng Bộ chuyển đổi lực Bộ chuyển đổi thời gian Bộ chuyển đổi tốc độ tuyến tính Bộ chuyển đổi góc phẳng Bộ chuyển đổi hiệu suất nhiệt và hiệu suất nhiên liệu Bộ chuyển đổi số trong các hệ thống số khác nhau Bộ chuyển đổi đơn vị đo lượng thông tin Tỷ giá tiền tệ Cỡ quần áo và giày của phụ nữ Cỡ quần áo và giày nam Bộ chuyển đổi tốc độ góc và tần số quay Bộ chuyển đổi gia tốc Bộ chuyển đổi gia tốc góc Bộ chuyển đổi mật độ Bộ chuyển đổi thể tích riêng Bộ chuyển đổi mômen quán tính Bộ chuyển đổi mômen lực Bộ chuyển đổi mômen Bộ chuyển đổi nhiệt dung cụ thể của quá trình đốt cháy (theo khối lượng) Mật độ năng lượng và nhiệt dung riêng của bộ biến đổi quá trình đốt cháy (theo thể tích) Bộ chuyển đổi chênh lệch nhiệt độ Hệ số của bộ biến đổi giãn nở nhiệt Bộ biến đổi điện trở nhiệt Bộ chuyển đổi độ dẫn nhiệt Bộ chuyển đổi công suất nhiệt cụ thể Bộ chuyển đổi năng lượng tiếp xúc và bức xạ nhiệt Bộ chuyển đổi mật độ thông lượng nhiệt Bộ chuyển đổi hệ số truyền nhiệt Bộ chuyển đổi tốc độ dòng chảy Bộ chuyển đổi tốc độ dòng chảy Bộ chuyển đổi tốc độ dòng mol Bộ chuyển đổi mật độ dòng chảy Bộ chuyển đổi nồng độ mol Bộ chuyển đổi nồng độ khối lượng trong dung dịch Động (tuyệt đối) bộ chuyển đổi độ nhớt Bộ chuyển đổi độ nhớt động học Bộ chuyển đổi sức căng bề mặt Bộ chuyển đổi độ thấm hơi Bộ chuyển đổi mật độ dòng hơi nước Bộ chuyển đổi mức âm thanh Bộ chuyển đổi độ nhạy micro Bộ chuyển đổi Mức áp suất âm thanh (SPL) Bộ chuyển đổi mức áp suất âm thanh với Áp suất tham chiếu có thể lựa chọn Bộ chuyển đổi độ sáng Bộ chuyển đổi cường độ sáng Bộ chuyển đổi độ sáng Bộ chuyển đổi độ phân giải đồ họa máy tính Tần số và Bộ chuyển đổi bước sóng Công suất điôp và Tiêu cự Bộ chuyển đổi công suất và thấu kính Độ phóng đại ống kính (×) điện tích Bộ chuyển đổi mật độ điện tích tuyến tính Bộ chuyển đổi mật độ điện tích bề mặt Bộ chuyển đổi mật độ điện tích Bộ chuyển đổi dòng điện Bộ chuyển đổi mật độ dòng điện tuyến tính Bộ chuyển đổi mật độ dòng điện bề mặt Bộ chuyển đổi cường độ điện trường Bộ chuyển đổi điện thế và điện áp Bộ chuyển đổi điện trở Bộ chuyển đổi điện trở suất Bộ chuyển đổi độ dẫn điện Bộ chuyển đổi độ dẫn điện Bộ chuyển đổi điện dung Bộ chuyển đổi máy đo dây của Mỹ Mức tính bằng dBm (dBm hoặc dBm), dBV (dBV), watt, v.v. đơn vị Bộ chuyển đổi lực từ Bộ chuyển đổi cường độ từ trường Bộ chuyển đổi từ thông Bộ chuyển đổi cảm ứng từ Bức xạ. Bộ chuyển đổi suất liều hấp thụ bức xạ ion hóa Bộ chuyển đổi phân rã phóng xạ Bức xạ. Bộ chuyển đổi liều tiếp xúc Bức xạ. Bộ chuyển đổi liều hấp thụ Bộ chuyển đổi tiền tố thập phân Truyền dữ liệu Bộ chuyển đổi đơn vị xử lý hình ảnh và kiểu chữ Bộ chuyển đổi đơn vị khối lượng gỗ Tính khối lượng mol Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D. I. Mendeleev

Giá trị ban đầu

Giá trị được chuyển đổi

Hertz Excerz Petagerz Teragerz Gigertz Megagertz Kilortz Hakerts Hectigertz decigerz Santigers Milligerz Micartz Picoartz Picoartz Femtogerts Attogerts Chu kỳ trên giây bước sóng theo bước sóng tính bằng gigamet của bước sóng tính bằng megamet của bước sóng tính bằng km trong sóng bước sóng tính bằng hectometer bước sóng tính bằng decamet bước sóng tính bằng mét bước sóng tính bằng decimet bước sóng tính bằng centimét bước sóng tính bằng milimet Bước sóng tính bằng micromet Bước sóng Compton của electron Bước sóng Compton của proton Bước sóng Compton của neutron vòng quay mỗi giây vòng quay mỗi phút vòng quay mỗi giờ vòng quay mỗi ngày

Nhiệt dung riêng

Tìm hiểu thêm về tần số và bước sóng

Thông tin chung

Tính thường xuyên

Tần số là đại lượng đo tần suất lặp lại của một quá trình định kỳ cụ thể. Trong vật lý, tần số được sử dụng để mô tả tính chất của các quá trình sóng. Tần số sóng là số chu kỳ hoàn chỉnh của quá trình sóng trên một đơn vị thời gian. Đơn vị tần số SI là hertz (Hz). Một hertz tương đương với một rung động mỗi giây.

Bước sóng

Có nhiều loại sóng khác nhau trong tự nhiên, từ sóng biển do gió điều khiển đến sóng điện từ. Tính chất của sóng điện từ phụ thuộc vào bước sóng. Những sóng như vậy được chia thành nhiều loại:

• Tia gam ma với bước sóng lên tới 0,01 nanomet (nm).
• tia X với bước sóng - từ 0,01 nm đến 10 nm.
• Sóng phạm vi cực tím, có chiều dài từ 10 đến 380 nm. Chúng vô hình trước mắt con người.
• Ánh sáng trong phần nhìn thấy được của quang phổ với bước sóng 380–700 nm.
• Vô hình với mọi người bức xạ hồng ngoại với bước sóng từ 700 nm đến 1 mm.
• Sóng hồng ngoại được theo sau bởi lò vi sóng, với bước sóng từ 1 mm đến 1 mét.
• Dài nhất - sóng radio. Chiều dài của chúng bắt đầu từ 1 mét.

Bài này viết về bức xạ điện từ, và đặc biệt là ánh sáng. Trong đó chúng ta sẽ thảo luận về bước sóng và tần số ảnh hưởng đến ánh sáng như thế nào, bao gồm cả phổ nhìn thấy, bức xạ cực tím và hồng ngoại.

Bức xạ điện từ

Bức xạ điện từ là năng lượng có tính chất vừa giống sóng vừa giống hạt. Đặc điểm này được gọi là lưỡng tính sóng-hạt. Sóng điện từ bao gồm sóng từ và sóng điện vuông góc với nó.

Năng lượng của bức xạ điện từ là kết quả của sự chuyển động của các hạt gọi là photon. Tần số bức xạ càng cao thì chúng càng hoạt động mạnh và càng gây hại cho tế bào và mô của các sinh vật sống. Điều này xảy ra vì tần số bức xạ càng cao thì chúng càng mang nhiều năng lượng. Năng lượng lớn hơn cho phép chúng thay đổi cấu trúc phân tử của các chất mà chúng tác động. Đây là lý do tại sao tia cực tím, tia X và tia gamma rất có hại cho động vật và thực vật. Một phần lớn của bức xạ này nằm trong không gian. Nó cũng hiện diện trên Trái đất, mặc dù thực tế là tầng ozone của bầu khí quyển xung quanh Trái đất đã chặn phần lớn nó.

Bức xạ điện từ và khí quyển

Bầu khí quyển của trái đất chỉ cho phép bức xạ điện từ đi qua ở một tần số nhất định. Hầu hết các tia gamma, tia X, tia cực tím, một số bức xạ hồng ngoại và sóng vô tuyến dài đều bị bầu khí quyển Trái đất chặn lại. Bầu không khí hấp thụ chúng và không để chúng đi xa hơn. Một số sóng điện từ, đặc biệt là bức xạ sóng ngắn, bị phản xạ từ tầng điện ly. Tất cả các bức xạ khác chạm tới bề mặt Trái đất. Có nhiều bức xạ ở các tầng trên của khí quyển, tức là ở xa bề mặt Trái đất hơn ở các tầng thấp hơn. Vì vậy, càng lên cao, các sinh vật sống ở đó mà không có bộ đồ bảo hộ càng nguy hiểm.

Bầu khí quyển cho phép một lượng nhỏ tia cực tím chiếu tới Trái đất và nó có hại cho da. Chính vì tia cực tím mà con người bị cháy nắng, thậm chí có thể bị ung thư da. Mặt khác, một số tia truyền qua khí quyển lại có lợi. Ví dụ, tia hồng ngoại chiếu tới bề mặt Trái đất được sử dụng trong thiên văn học - kính thiên văn hồng ngoại theo dõi tia hồng ngoại phát ra từ các vật thể thiên văn. Bạn càng ở càng cao so với bề mặt Trái đất thì bức xạ hồng ngoại càng nhiều, đó là lý do tại sao kính thiên văn thường được lắp đặt trên đỉnh núi và những nơi cao khác. Đôi khi chúng được gửi vào không gian để cải thiện khả năng hiển thị của tia hồng ngoại.

Mối quan hệ giữa tần số và bước sóng

Tần số và bước sóng tỷ lệ nghịch với nhau. Điều này có nghĩa là khi bước sóng tăng thì tần số giảm và ngược lại. Dễ dàng hình dung: nếu tần số dao động của quá trình sóng cao thì thời gian giữa các lần dao động sẽ ngắn hơn nhiều so với các sóng có tần số dao động thấp hơn. Nếu bạn tưởng tượng một sóng trên đồ thị, khoảng cách giữa các đỉnh của nó sẽ càng nhỏ, nó tạo ra càng nhiều dao động trong một khoảng thời gian nhất định.

Để xác định tốc độ truyền sóng trong môi trường, cần nhân tần số của sóng với chiều dài của nó. Sóng điện từ trong chân không luôn truyền đi với tốc độ như nhau. Tốc độ này được gọi là tốc độ ánh sáng. Nó bằng 299 792 458 mét mỗi giây.

Ánh sáng

Ánh sáng nhìn thấy là sóng điện từ có tần số và bước sóng xác định màu sắc của nó.

Bước sóng và màu sắc

Bước sóng ngắn nhất của ánh sáng khả kiến ​​là 380 nanomet. Đó là màu tím, tiếp theo là xanh lam và lục lam, sau đó là xanh lục, vàng, cam và cuối cùng là đỏ. Ánh sáng trắng bao gồm tất cả các màu cùng một lúc, nghĩa là các vật màu trắng phản chiếu tất cả các màu. Điều này có thể được nhìn thấy bằng cách sử dụng lăng kính. Ánh sáng đi vào nó bị khúc xạ và sắp xếp thành một dải màu theo trình tự giống như cầu vồng. Trình tự này là từ các màu có bước sóng ngắn nhất đến dài nhất. Sự phụ thuộc của tốc độ truyền ánh sáng trong một chất vào bước sóng được gọi là sự tán sắc.

Cầu vồng được hình thành theo cách tương tự. Những giọt nước rải rác trong khí quyển sau cơn mưa hoạt động giống như lăng kính và khúc xạ từng sóng. Màu sắc của cầu vồng quan trọng đến mức nhiều ngôn ngữ có thuật ghi nhớ, tức là một kỹ thuật ghi nhớ màu sắc của cầu vồng đơn giản đến mức ngay cả trẻ em cũng có thể nhớ được. Nhiều trẻ em nói tiếng Nga đều biết rằng “Mọi thợ săn đều muốn biết con gà lôi đậu ở đâu”. Một số người nghĩ ra cách ghi nhớ của riêng mình và đây là một bài tập đặc biệt hữu ích cho trẻ em, vì khi nghĩ ra phương pháp ghi nhớ màu sắc của cầu vồng, chúng sẽ nhớ chúng nhanh hơn.

Ánh sáng mà mắt người nhạy cảm nhất là màu xanh lá cây, có bước sóng 555 nm trong môi trường sáng và 505 nm trong môi trường chạng vạng và bóng tối. Không phải tất cả các loài động vật đều có thể phân biệt được màu sắc. Ví dụ, mèo không có khả năng nhận biết màu sắc phát triển. Mặt khác, một số loài động vật nhìn thấy màu sắc tốt hơn nhiều so với con người. Ví dụ, một số loài nhìn thấy tia cực tím và hồng ngoại.

Sự phản chiếu ánh sáng

Màu sắc của một vật thể được xác định bởi bước sóng ánh sáng phản xạ từ bề mặt của nó. Các vật thể màu trắng phản xạ tất cả các sóng của quang phổ khả kiến, trong khi các vật thể màu đen, ngược lại, hấp thụ tất cả các sóng và không phản xạ gì.

Một trong những vật liệu tự nhiên có hệ số phân tán cao là kim cương. Những viên kim cương được xử lý đúng cách sẽ phản chiếu ánh sáng từ cả mặt ngoài và mặt trong, khúc xạ nó, giống như một lăng kính. Điều quan trọng là hầu hết ánh sáng này được phản chiếu lên trên, về phía mắt chứ không phải hướng xuống dưới, bên trong khung, nơi không nhìn thấy được. Do có độ phân tán cao nên kim cương tỏa sáng rất đẹp dưới ánh nắng mặt trời và dưới ánh sáng nhân tạo. Thủy tinh được cắt giống như kim cương cũng tỏa sáng, nhưng không nhiều. Điều này là do thành phần hóa học của kim cương phản chiếu ánh sáng tốt hơn nhiều so với thủy tinh. Các góc được sử dụng khi cắt kim cương là vô cùng quan trọng vì các góc quá sắc hoặc quá tù sẽ ngăn ánh sáng phản chiếu khỏi các bức tường bên trong hoặc phản chiếu ánh sáng vào khung cảnh, như minh họa trong hình minh họa.

quang phổ

Phân tích quang phổ hoặc quang phổ đôi khi được sử dụng để xác định thành phần hóa học của một chất. Phương pháp này đặc biệt tốt nếu việc phân tích hóa học của một chất không thể được thực hiện bằng cách làm việc trực tiếp với nó, chẳng hạn như khi xác định thành phần hóa học của các ngôi sao. Biết được bức xạ điện từ mà cơ thể hấp thụ, người ta có thể xác định nó bao gồm những gì. Quang phổ hấp thụ, là một trong những nhánh của quang phổ, xác định bức xạ nào được cơ thể hấp thụ. Việc phân tích như vậy có thể được thực hiện từ xa, vì vậy nó thường được sử dụng trong thiên văn học, cũng như khi làm việc với các chất độc hại và nguy hiểm.

Xác định sự có mặt của bức xạ điện từ

Ánh sáng nhìn thấy được, giống như tất cả các bức xạ điện từ, là năng lượng. Càng phát ra nhiều năng lượng thì việc đo bức xạ này càng dễ dàng. Lượng năng lượng phát ra giảm khi bước sóng tăng. Khả năng nhìn được chính xác là do con người và động vật nhận ra năng lượng này và cảm nhận được sự khác biệt giữa các bức xạ có bước sóng khác nhau. Bức xạ điện từ có độ dài khác nhau được mắt cảm nhận dưới dạng các màu khác nhau. Không chỉ mắt của động vật và con người hoạt động theo nguyên tắc này mà cả các công nghệ do con người tạo ra để xử lý bức xạ điện từ.

Ánh sáng nhìn thấy được

Con người và động vật nhìn thấy nhiều loại bức xạ điện từ. Ví dụ, hầu hết con người và động vật đều phản ứng với Ánh sáng nhìn thấy được, và một số động vật cũng phản ứng với tia cực tím và tia hồng ngoại. Khả năng phân biệt màu sắc không có ở tất cả các loài động vật - một số loài chỉ nhìn thấy sự khác biệt giữa bề mặt sáng và tối. Bộ não của chúng ta xác định màu sắc theo cách này: các photon của bức xạ điện từ đi vào mắt đến võng mạc và đi qua nó, kích thích các tế bào hình nón, cơ quan cảm quang của mắt. Kết quả là tín hiệu được truyền qua hệ thống thần kinh đến não. Ngoài tế bào hình nón, mắt còn có các tế bào cảm quang, tế bào hình que khác nhưng chúng không có khả năng phân biệt màu sắc. Mục đích của chúng là xác định độ sáng và cường độ ánh sáng.

Thường có một số loại tế bào hình nón trong mắt. Con người có ba loại, mỗi loại hấp thụ các photon ánh sáng trong những bước sóng nhất định. Khi chúng được hấp thụ, một phản ứng hóa học xảy ra, do đó các xung thần kinh mang thông tin về bước sóng được gửi đến não. Những tín hiệu này được xử lý bởi vỏ não thị giác. Đây là vùng não chịu trách nhiệm nhận biết âm thanh. Mỗi loại hình nón chỉ chịu trách nhiệm về các bước sóng có độ dài nhất định, vì vậy để có được một bức tranh màu sắc hoàn chỉnh, thông tin nhận được từ tất cả các hình nón sẽ được cộng lại với nhau.

Một số loài động vật thậm chí còn có nhiều loại tế bào hình nón hơn con người. Ví dụ, một số loài cá và chim có từ 4 đến 5 loại. Điều thú vị là con cái của một số loài động vật có nhiều loại hình nón hơn con đực. Một số loài chim, chẳng hạn như mòng biển, bắt mồi trong hoặc trên mặt nước, có những giọt dầu màu vàng hoặc đỏ bên trong tế bào hình nón của chúng hoạt động như một bộ lọc. Điều này giúp họ nhìn thấy nhiều màu sắc hơn. Mắt của loài bò sát được thiết kế theo cách tương tự.

Đèn hồng ngoại

Rắn, không giống như con người, không chỉ có cơ quan thụ cảm thị giác mà còn có cơ quan cảm giác phản ứng với bức xạ hồng ngoại. Chúng hấp thụ năng lượng của tia hồng ngoại, nghĩa là chúng phản ứng với nhiệt. Một số thiết bị, chẳng hạn như thiết bị nhìn đêm, cũng phản ứng với nhiệt do bộ phát hồng ngoại tạo ra. Những thiết bị như vậy được quân đội sử dụng cũng như để đảm bảo an toàn và an ninh cho cơ sở và lãnh thổ. Động vật nhìn thấy ánh sáng hồng ngoại và các thiết bị có thể nhận ra nó, không chỉ nhìn thấy các vật thể trong tầm nhìn của chúng vào lúc này mà còn nhìn thấy dấu vết của các vật thể, động vật hoặc con người đã ở đó trước đó, nếu không quá nhiều thời gian trôi qua . nhiều thời gian. Ví dụ: rắn có thể biết liệu loài gặm nhấm có đào hố trên mặt đất hay không và nhân viên cảnh sát sử dụng thiết bị nhìn đêm có thể xem liệu bằng chứng về tội phạm, chẳng hạn như tiền, ma túy hoặc thứ gì khác, gần đây có bị giấu trong lòng đất hay không . Các thiết bị ghi lại bức xạ hồng ngoại được sử dụng trong kính thiên văn, cũng như để kiểm tra các thùng chứa và máy ảnh xem có bị rò rỉ hay không. Với sự giúp đỡ của họ, có thể thấy rõ vị trí rò rỉ nhiệt. Trong y học, hình ảnh tia hồng ngoại được sử dụng cho mục đích chẩn đoán. Trong lịch sử nghệ thuật - để xác định những gì được miêu tả dưới lớp sơn trên cùng. Thiết bị nhìn đêm được sử dụng để bảo vệ cơ sở.

tia cực tím

Một số cá nhìn thấy tia cực tím. Mắt của chúng chứa sắc tố nhạy cảm với tia cực tím. Da cá chứa những vùng phản chiếu tia cực tím, vô hình đối với con người và các động vật khác - thường được sử dụng trong thế giới động vật để đánh dấu giới tính của động vật, cũng như cho các mục đích xã hội. Một số loài chim cũng nhìn thấy tia cực tím. Kỹ năng này đặc biệt quan trọng trong mùa giao phối, khi chim đang tìm kiếm bạn tình tiềm năng. Bề mặt của một số loài thực vật cũng phản chiếu tốt tia cực tím và khả năng nhìn thấy nó giúp ích trong việc tìm kiếm thức ăn. Ngoài cá và chim, một số loài bò sát nhìn thấy tia cực tím như rùa, thằn lằn và cự đà xanh (ảnh minh họa).

Mắt người cũng giống như mắt động vật, hấp thụ tia cực tím nhưng không thể xử lý được. Ở người, nó phá hủy các tế bào trong mắt, đặc biệt là ở giác mạc và thủy tinh thể. Điều này, đến lượt nó, gây ra nhiều bệnh khác nhau và thậm chí mù lòa. Mặc dù ánh sáng cực tím có hại cho thị lực nhưng con người và động vật chỉ cần một lượng nhỏ để tạo ra vitamin D. Bức xạ cực tím, giống như tia hồng ngoại, được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, ví dụ như trong y học để khử trùng, trong thiên văn học để quan sát các ngôi sao và các vật thể khác và trong hóa học để hóa rắn các chất lỏng, cũng như để trực quan hóa, tức là tạo sơ đồ phân bố các chất trong một không gian nhất định. Với sự trợ giúp của ánh sáng cực tím, tiền giấy và thẻ giả sẽ được phát hiện nếu chúng có các ký tự được in trên chúng bằng loại mực đặc biệt có thể nhận dạng được bằng tia cực tím. Trong trường hợp tài liệu giả mạo, đèn UV không phải lúc nào cũng hữu ích, vì tội phạm đôi khi sử dụng tài liệu thật và thay thế ảnh hoặc thông tin khác trên đó, do đó dấu hiệu của đèn UV vẫn còn. Ngoài ra còn có nhiều công dụng khác của tia cực tím.

Mù màu

Do khiếm khuyết về thị lực, một số người không thể phân biệt được màu sắc. Vấn đề này được gọi là mù màu hoặc mù màu, được đặt theo tên của người đầu tiên mô tả đặc điểm thị giác này. Đôi khi mọi người chỉ không nhìn thấy màu sắc ở một bước sóng nhất định và đôi khi họ hoàn toàn không nhìn thấy màu sắc. Nguyên nhân thường là do các tế bào cảm quang kém phát triển hoặc bị hư hỏng, nhưng trong một số trường hợp, vấn đề là do các đường dẫn truyền thần kinh như vỏ não thị giác, nơi xử lý thông tin màu sắc, bị tổn thương. Trong nhiều trường hợp, tình trạng này tạo ra sự bất tiện và rắc rối cho con người và động vật, nhưng đôi khi việc không thể phân biệt màu sắc lại là một lợi thế. Điều này được xác nhận bởi thực tế là, mặc dù đã trải qua nhiều năm tiến hóa nhưng nhiều loài động vật vẫn chưa phát triển được khả năng nhận biết màu sắc. Ví dụ, người và động vật bị mù màu có thể nhìn thấy rõ sự ngụy trang của các động vật khác.

Bất chấp những lợi ích của bệnh mù màu, nó vẫn được coi là một vấn đề trong xã hội và một số ngành nghề bị đóng cửa đối với những người bị mù màu. Họ thường không thể có được toàn quyền lái máy bay mà không bị hạn chế. Ở nhiều quốc gia, những người này cũng bị hạn chế về giấy phép lái xe và trong một số trường hợp, họ hoàn toàn không thể lấy được giấy phép. Vì vậy, không phải lúc nào họ cũng tìm được công việc cần lái ô tô, máy bay hoặc các phương tiện khác. Họ cũng gặp khó khăn khi tìm việc làm mà khả năng nhận biết và sử dụng màu sắc là quan trọng. Ví dụ, họ cảm thấy khó khăn khi trở thành nhà thiết kế hoặc làm việc trong môi trường mà màu sắc được sử dụng làm tín hiệu (ví dụ: nguy hiểm).

Công việc đang được tiến hành để tạo điều kiện thuận lợi hơn cho những người bị mù màu. Ví dụ: có những bảng trong đó màu sắc tương ứng với các biển báo và ở một số quốc gia, những biển báo này được sử dụng trong các cơ quan và địa điểm công cộng cùng với màu sắc. Một số nhà thiết kế không sử dụng hoặc hạn chế sử dụng màu sắc để truyền tải những thông tin quan trọng trong tác phẩm của mình. Thay vì hoặc cùng với màu sắc, họ sử dụng độ sáng, văn bản và các phương tiện khác để làm nổi bật thông tin để ngay cả những người mù màu cũng có thể tiếp nhận đầy đủ thông tin mà nhà thiết kế đang truyền tải. Trong hầu hết các trường hợp, những người bị mù màu không thể phân biệt được giữa màu đỏ và xanh lá cây, vì vậy các nhà thiết kế đôi khi thay thế sự kết hợp “đỏ = nguy hiểm, xanh lục = ổn” bằng màu đỏ và xanh lam. Hầu hết các hệ điều hành cũng cho phép bạn điều chỉnh màu sắc để những người mù màu có thể nhìn thấy mọi thứ.

Màu sắc trong thị giác máy

Thị giác máy tính màu là một nhánh đang phát triển nhanh chóng của trí tuệ nhân tạo. Cho đến gần đây, hầu hết công việc trong lĩnh vực này đều được thực hiện bằng hình ảnh đơn sắc, nhưng hiện nay ngày càng có nhiều phòng thí nghiệm khoa học làm việc với màu sắc. Một số thuật toán xử lý ảnh đơn sắc cũng được sử dụng để xử lý ảnh màu.

Ứng dụng

Thị giác máy tính được sử dụng trong một số ngành công nghiệp, chẳng hạn như robot điều khiển, ô tô tự lái và máy bay không người lái. Nó rất hữu ích trong lĩnh vực bảo mật, chẳng hạn như để xác định người và vật thể từ ảnh, tìm kiếm cơ sở dữ liệu, theo dõi chuyển động của vật thể tùy thuộc vào màu sắc của chúng, v.v. Việc xác định vị trí của các vật thể chuyển động cho phép máy tính xác định hướng mà một người đang nhìn hoặc theo dõi chuyển động của ô tô, con người, bàn tay và các vật thể khác.

Để xác định chính xác các vật thể lạ, điều quan trọng là phải biết về hình dạng và các đặc tính khác của chúng, nhưng thông tin về màu sắc không quá quan trọng. Ngược lại, khi làm việc với các đồ vật quen thuộc, màu sắc giúp nhận biết chúng nhanh hơn. Làm việc với màu sắc cũng thuận tiện vì thông tin màu sắc có thể thu được ngay cả từ những hình ảnh có độ phân giải thấp. Nhận dạng hình dạng của một vật thể, trái ngược với màu sắc của nó, đòi hỏi độ phân giải cao. Làm việc với màu sắc thay vì hình dạng của đối tượng cho phép bạn giảm thời gian xử lý hình ảnh và sử dụng ít tài nguyên máy tính hơn. Màu sắc giúp nhận biết các vật thể có hình dạng giống nhau, đồng thời cũng có thể dùng làm tín hiệu, dấu hiệu (ví dụ màu đỏ là tín hiệu nguy hiểm). Trong trường hợp này, bạn không cần phải nhận ra hình dạng của biển báo này hoặc dòng chữ viết trên đó. Có rất nhiều ví dụ thú vị về việc sử dụng thị giác máy màu trên trang web YouTube.

Xử lý thông tin màu sắc

Những bức ảnh mà máy tính xử lý được người dùng tải lên hoặc được chụp bởi camera tích hợp. Quá trình chụp ảnh kỹ thuật số và quay video được làm chủ tốt, nhưng việc xử lý những hình ảnh này, đặc biệt là về màu sắc, gắn liền với nhiều khó khăn, trong đó có nhiều khó khăn vẫn chưa được giải quyết. Điều này là do tầm nhìn màu sắc ở con người và động vật rất phức tạp và việc tạo ra tầm nhìn máy tính giống như tầm nhìn của con người là điều không hề dễ dàng. Tầm nhìn, giống như thính giác, dựa trên sự thích nghi với môi trường. Cảm nhận về âm thanh không chỉ phụ thuộc vào tần số, áp suất âm thanh và thời lượng của âm thanh mà còn phụ thuộc vào sự hiện diện hay vắng mặt của các âm thanh khác trong môi trường. Điều tương tự cũng xảy ra với thị giác - khả năng nhận biết màu sắc không chỉ phụ thuộc vào tần số và bước sóng mà còn phụ thuộc vào đặc điểm của môi trường. Ví dụ, màu sắc của các vật thể xung quanh ảnh hưởng đến nhận thức của chúng ta về màu sắc.

Từ quan điểm tiến hóa, sự thích nghi như vậy là cần thiết để giúp chúng ta làm quen với môi trường và ngừng chú ý đến những yếu tố không đáng kể, đồng thời hướng toàn bộ sự chú ý của chúng ta đến những gì đang thay đổi trong môi trường. Điều này là cần thiết để dễ dàng nhận thấy những kẻ săn mồi và tìm thức ăn. Đôi khi ảo ảnh quang học xảy ra do sự thích ứng này. Ví dụ, tùy thuộc vào màu sắc của các vật thể xung quanh mà chúng ta cảm nhận được màu sắc của hai vật thể khác nhau, ngay cả khi chúng phản chiếu ánh sáng có cùng bước sóng. Hình minh họa cho thấy một ví dụ về ảo ảnh quang học như vậy. Hình vuông màu nâu ở đầu hình ảnh (hàng thứ hai, cột thứ hai) có vẻ nhạt hơn hình vuông màu nâu ở cuối hình ảnh (hàng thứ năm, cột thứ hai). Trên thực tế, màu sắc của chúng giống nhau. Dù biết điều này, chúng ta vẫn cảm nhận chúng là những màu sắc khác nhau. Bởi vì nhận thức của chúng ta về màu sắc rất phức tạp nên các lập trình viên khó có thể mô tả tất cả các sắc thái này trong thuật toán thị giác máy tính. Bất chấp những khó khăn này, chúng tôi đã đạt được rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực này.

Các bài viết Chuyển đổi đơn vị được Anatoly Zolotkov biên tập và minh họa

Bạn có thấy khó khăn khi dịch các đơn vị đo lường từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác không? Đồng nghiệp sẵn sàng giúp đỡ bạn. Đăng câu hỏi trong TCTerms và trong vòng vài phút bạn sẽ nhận được câu trả lời.

Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm liền kề dao động cùng pha; Thông thường, khái niệm "bước sóng" gắn liền với phổ điện từ. Phương pháp tính bước sóng phụ thuộc vào thông tin này. Sử dụng công thức cơ bản nếu biết tốc độ và tần số của sóng. Nếu bạn cần tính bước sóng ánh sáng từ một năng lượng photon đã biết, hãy sử dụng công thức thích hợp.

bước

Phần 1

Sử dụng công thức để tính bước sóng.Để tìm bước sóng, hãy chia tốc độ truyền sóng cho tần số. Công thức: λ = v f (\displaystyle \lambda =(\frac (v)(f)))

Sử dụng đơn vị đo thích hợp. Tốc độ được đo bằng đơn vị số liệu, chẳng hạn như kilômét trên giờ (km/h), mét trên giây (m/s), v.v. (ở một số quốc gia, tốc độ được đo bằng hệ thống đế quốc, chẳng hạn như dặm trên giờ ). Bước sóng được đo bằng nanomet, mét, milimét, v.v. Tần số thường được đo bằng hertz (Hz).

• Đơn vị đo của kết quả cuối cùng phải tương ứng với đơn vị đo của dữ liệu nguồn.
• Nếu tần số được tính bằng kilohertz (kHz) hoặc tốc độ sóng tính bằng kilômét trên giây (km/s), hãy chuyển đổi các giá trị đã cho thành hertz (10 kHz = 10000 Hz) và thành mét trên giây (m/s ).

1. Thay các giá trị đã biết vào công thức và tìm bước sóng. Thay các giá trị tốc độ và tần số sóng vào công thức đã cho. Chia tốc độ cho tần số sẽ cho bạn bước sóng.

   Sử dụng công thức được cung cấp để tính tốc độ hoặc tần số. Công thức có thể được viết lại dưới dạng khác và tính tốc độ hoặc tần số nếu cho trước bước sóng. Để tìm tốc độ từ tần số và bước sóng đã biết, hãy sử dụng công thức: v = λ f (\displaystyle v=(\frac (\lambda )(f))). Để tìm tần số từ tốc độ và bước sóng đã biết, hãy sử dụng công thức: f = v λ (\displaystyle f=(\frac (v)(\lambda ))).

   Phần 2

   Tính bước sóng từ năng lượng photon đã biết

   1. Tính bước sóng bằng công thức tính năng lượng photon. Công thức tính năng lượng photon: E = h c λ (\displaystyle E=(\frac (hc)(\lambda ))), Ở đâu E (\displaystyle E)– năng lượng photon, đo bằng joules (J), h (\displaystyle h)– Hằng số Planck bằng 6,626 x 10 -34 J∙s, c (\displaystyle c)– tốc độ ánh sáng trong chân không, bằng 3 x 10 8 m/s, λ (\displaystyle \lambda)- bước sóng, tính bằng mét.

      • Trong bài toán, năng lượng photon sẽ được cung cấp.

   2. Viết lại công thức đã cho để tìm bước sóng.Để làm điều này, thực hiện một loạt các phép toán. Nhân cả hai vế của công thức với bước sóng, rồi chia cả hai vế cho năng lượng; bạn sẽ nhận được công thức: λ = h c E (\displaystyle \lambda =(\frac (hc)(E))). Nếu biết năng lượng của photon thì có thể tính được bước sóng của ánh sáng.