3.2 Квантовая теория

Квантовая теория описывает частицы, которые составляют вопрос и как они взаимодействуют с друг другом и с энергией. Квантовая теория объясняет в принципе, как вычислить то, что произойдет в любом эксперименте, вовлекающем физические или биологические системы, и как понять, как наш мир работает. Название "квантовая теория" происходит от факта, что теория описывает вопрос и энергию во вселенной с точки зрения единственных неделимых единиц, названных квантами (исключительный квант). Квантовая теория отличается от классической физики. Классическая физика - приближение свода правил и уравнений в квантовой теории. Классическая физика точно описывает поведение вопроса и энергии в каждодневной вселенной. Например, классическая физика объясняет движение автомобильного ускорения или шара, летящего через воздух. Квантовая теория, с другой стороны, может точно описать поведение вселенной в намного меньшем масштабе, том из атомов и меньших частиц. Правила

классическая физика не объясняет поведение вопроса и энергии на

этот мелкий масштаб. Квантовая теория является более общей чем классическая физика, и в принципе, это могло использоваться, чтобы предсказать поведение любой физической, химической, или биологической системы. Однако, объяснение поведения каждодневного мира с квантовой теорией является слишком сложным, чтобы быть практичным.

Квантовая теория не только определяет новые правила для того, чтобы описать вселенную, но также и вводит новые способы мышления о вопросе и энергии. У крошечных частиц, которые описывает квантовая теория, нет определенных местоположений, скоростей, и путей как объекты описанными классической физикой. Вместо этого квантовая теория описывает положения и другие свойства частиц с точки зрения возможностей, что у собственности будет определенная ценность. Например, il позволяет ученым вычислять, как, вероятно, случается так, что частица будет в определенном положении в определенное время.

Квантовое описание частиц позволяет ученым понимать, как частицы объединяются, чтобы сформировать атомы. Квантовое описание атомов помогает ученым понять химические и физические свойства молекул, атомов, и субатомных частиц. Квантовая теория позволила ученым понять условия ранней вселенной, как Солнце светит, и как атомы и молекулы определяют особенности материала, который они составляют. Без квантовой теории ученые могли Нол развивать ядерную энергию или электрические цепи, которые обеспечивают основание для компьютеров.

Квантовая теория описывает все фундаментальные силы — кроме тяготения — что физики нашли в природе. Силы, которые описывает квантовая теория, являются электрическим, магнитным, слабым, и сильное. Физики часто именуют эти силы как взаимодействия, потому что силы управляют способом, которым частицы взаимодействуют с друг другом.

3.4 Волоконная оптика

Волоконная оптика - раздел оптики, имеющей дело с передачей света через волокна или тонкие пруты стакана или некоторый другой прозрачный материал высокого rcfractive индекса. Если свет допускают в одном конце волокна, это может поехать через волокно с очень низкой потерей, даже если волокно изогнуто.

Принцип, от которого зависит эта передача света, является принципом полного внутреннего отражения: Свет путешествуя в центре волокна, или ядре, ударяет внешнюю поверхность в углу падения, больше чем критический угол, таким образом, lliat весь свет отражен к внутренней части волокна без потери. Таким образом свет может быть пропущен по большим расстояниям, будучи отраженным внутренние тысячи времен. Чтобы избежать потерь посредством рассеивания света примесями на поверхности волокна, ядро оптоволокна является одетым со стеклянным слоем намного ниже rcfractive индекс; размышления происходят в интерфейсе стеклянного волокна и оболочки.

Самое простое применение оптоволокна - передача света к местоположениям иначе трудно, чтобы достигнуть, например, скуки тренировки дантиста. Кроме того, связки нескольких тысяч очень тонких волокон, собранных точно рядом и оптически полированный в их концах, могут использоваться, чтобы передать изображения. Каждый пункт изображения, спроектированного на одном лице связки, воспроизведен в другом конце связки, воссоздавая изображение, которое может наблюдаться через лупу. Передача изображения оптоволокном широко используется в медицинских инструментах для того, чтобы рассмотреть в человеческом теле и для лазерной хирургии, в точности системы, в фотонабирании, в компьютерной графике, и во многих других заявлениях.

Оптоволокно также используется в большом разнообразии ощущения устройств, в пределах от термометров к гироскопам. Потенциал их применений в этой области почти неограничен, потому что свет, посланный через них, чувствителен ко многим экологическим изменениям, включая давление, звуковые волны, и напряжение, так же как высокую температуру и движение. Волокна могут быть особенно полезными, где электрические эффекты могли сделать обычную проводку бесполезной, менее точной, или даже опасной. Волокна были также развиты, чтобы нести мощные лазерные лучи для сокращения и тренировки.

Одно растущее применение оптоволокна находится в коммуникации. Recausc, который информационная пропускная способность сигнала увеличивает с частотой, использованием лазерного света, предлагает много преимуществ. Оптические волокном лазерные системы используются в системах коммуникаций. Много-системы коммуникаций волокна долгого пути и для трансконтинентальных связей и для. через подводные кабели международные связи образуют дугу в операции. Одно преимущество систем оптоволокна - большие расстояния, которые могут быть поддержаны прежде, чем дуга ретрансляторов сигнала должна была восстановить сигналы. Они в настоящее время отделяются приблизительно на 100 км (приблизительно 62 ми), по сравнению с приблизительно 1.5 км (обо мне ми) для электрических систем. Недавно развитые усилители оптоволокна могут расширить это расстояние еще дальше.

Локальные сети - другое растущее заявление на волоконную оптику. В отличие от коммуникаций долгого пути, эти системы соединяют много местных подписчиков на дорогое централизованное оборудование, таких как компьютеры и принтеры. Эта система расширяет использование оборудования и может легко разместить новых пользователей на сети. Развитие новых электрооптических и интегрировано-оптических компонентов далее расширит способность систем волокна.