Punctul sursă - Point source
O sursă punctuală este o singură sursă localizată identificabilă a ceva. O sursă punctuală are o întindere neglijabilă, distingând-o de alte geometrii sursei. Sursele sunt numite surse punctuale, deoarece în modelarea matematică, aceste surse pot fi de obicei aproximate ca punct matematic pentru simplificarea analizei.
Sursa reală nu trebuie să fie fizic mică, dacă dimensiunea sa este neglijabilă în raport cu alte scale de lungime din problemă. De exemplu, în astronomie , stelele sunt tratate în mod obișnuit ca surse punctuale, chiar dacă sunt în realitate mult mai mari decât Pământul .
În trei dimensiuni , densitatea a ceva care părăsește o sursă punctuală scade proporțional cu pătratul invers al distanței de la sursă, dacă distribuția este izotropă și nu există absorbție sau alte pierderi.
Matematică
În matematică, o sursă punctuală este o singularitate din care emană fluxul sau fluxul. Deși astfel de singularități nu există în universul observabil, sursele punctuale matematice sunt adesea folosite ca aproximări la realitate în fizică și alte domenii.
Radiații electromagnetice vizibile (lumină)
În general, o sursă de lumină poate fi considerată o sursă punctuală dacă rezoluția instrumentului imagistic este prea mică pentru a rezolva dimensiunea aparentă a sursei. Există două tipuri și surse de lumină: o sursă punctuală și o sursă extinsă.
Matematic un obiect poate fi considerat o sursă de punct în cazul în care sa dimensiune unghiulară , este mult mai mică decât puterea de rezoluție a telescopului: , în cazul în care este lungimea de undă a luminii și este diametrul telescopului.
Exemple:
- Lumina de la o stea îndepărtată văzută printr-un mic telescop
- Lumina care trece printr-un orificiu de sticlă sau altă deschidere mică , privită de la o distanță mult mai mare decât dimensiunea găurii
- Lumina dintr-o lumină stradală într-un studiu la scară largă a poluării luminoase sau a iluminării străzii
Alte radiații electromagnetice
Sursele de unde radio care sunt mai mici decât o lungime de undă radio sunt, de asemenea, tratate ca surse punctuale. Emisiile radio generate de un circuit electric fix sunt de obicei polarizate , producând radiații anizotrope . Dacă mediul de propagare este fără pierderi, totuși, puterea radiantă în undele radio la o anumită distanță va varia în continuare ca pătratul invers al distanței dacă unghiul rămâne constant față de polarizarea sursei.
Sursele de raze gamma și raze X pot fi tratate ca o sursă punctuală dacă sunt suficient de mici. Contaminarea radiologică și sursele nucleare sunt adesea surse punctuale. Acest lucru are o semnificație în fizica sănătății și protecția împotriva radiațiilor .
Exemple:
- Antenele radio sunt adesea mai mici decât o lungime de undă, chiar dacă au o lungime de câțiva metri
- Pulsarii sunt tratați ca surse punctuale atunci când sunt observați cu ajutorul radiotelescoapelor
- În fizica nucleară, un „punct fierbinte” este o sursă punctuală de radiații
Sunet
Sunetul este o undă de presiune oscilantă . Pe măsură ce presiunea oscilează în sus și în jos, o sursă de punct audio acționează la rândul său ca sursă de punct de fluid și apoi o chiuvetă de punct de fluid. (Un astfel de obiect nu există fizic, dar este adesea un bun model simplificat pentru calcule.)
Exemple:
- Vibrația seismică dintr-un experiment seismic localizat care caută petrol
- Poluarea fonică a unui motor cu reacție într-un studiu pe scară largă a poluării fonice
- Un difuzor poate fi considerată ca o sursă de punct într - un studiu al acusticii de aeroport anunțuri
Un difuzor coaxial este conceput pentru a funcționa ca o sursă punctuală pentru a permite un câmp mai larg pentru ascultare.
Radiații ionizante
Sursele punctuale sunt utilizate ca mijloc de calibrare a instrumentelor de radiații ionizante. Sunt de obicei o capsulă sigilată și sunt utilizate cel mai frecvent pentru instrumentele de măsurare gamma, cu raze X și beta.
Căldură
În vid , căldura scapă ca radiație izotrop. Dacă sursa rămâne staționară într-un fluid compresibil, cum ar fi aerul , se pot forma modele de curgere în jurul sursei datorită convecției , ducând la un model anizotrop de pierderi de căldură. Cea mai comună formă de anizotropie este formarea unui panou termic deasupra sursei de căldură. Exemple:
- Puncte fierbinți geologice de pe suprafața Pământului care se află în vârfurile panourilor termice care se ridică din adâncul interior al Pământului
- Pene de căldură studiate în urmărirea poluării termice .
Fluid
Sursele punctiforme ale fluidelor sunt utilizate în mod obișnuit în dinamica fluidelor și aerodinamica . O sursă punctuală de fluid este inversul unei chiuvete punctuale de fluid (un punct în care lichidul este îndepărtat). În timp ce chiuvetele de lichid prezintă un comportament complex care se schimbă rapid, cum se vede în vârtejuri (de exemplu, apa care trece într-o gaură sau tornadele generate în punctele în care aerul crește), sursele de fluid produc în general modele de curgere simple, cu surse punctiforme izotrope staționare care generează un sfera în expansiune a noului fluid. Dacă fluidul se mișcă (cum ar fi vântul în aer sau curenții în apă) se generează un panou de la sursa punctuală.
Exemple:
- Poluarea aerului de la o centrală electrică stivă de gaze arse într-o analiză la scară largă a poluării aerului
- Poluarea apei dintr-o ieșire de evacuare a apelor uzate a unei rafinării de petrol într-o analiză la scară largă a poluării apei
- Gaz care scapă dintr-o conductă presurizată într-un laborator
- Fumul este adesea eliberat din surse punctiforme într - un tunel de vânt , în scopul de a crea o pană de fum , care scoate în evidență fluxul de vânt asupra unui obiect
- Fumul dintr-un incendiu chimic localizat poate fi suflat în vânt pentru a forma un praf de poluare
Poluare
Sursele diferitelor tipuri de poluare sunt adesea considerate surse punctuale în studiile la scară largă asupra poluării.