Какво е светлина

Какво е светлина

Съвременните физически оптика третира светлина като форма на електромагнитни вълни възприемат от човешкото око. С други думи можем да кажем, че светлината - е видимата електромагнитно излъчване.

видима светлина

Както е добре известно, електромагнитни вълни се различават по честота и дължина на вълната. И в зависимост от тези стойности, електромагнитно излъчване се разделя на честотни ленти.

В физика, тя се счита за видимата светлина на електромагнитните вълни, чиито дължини са в диапазона от 380 пМ (750 THz честота на трептене) до 780 нм (429 GHz честотни трептения).

Независимо от физически оптика с понятието "лека" също включва електромагнитни вълни, които не са видими от човешкото око в инфрачервения диапазон с дължина на вълната от 1 mm - 780 нм и с честота от 300 GHz - 429 THz и в обхвата ултравиолетова с дължина на вълната 380 - 10 пМ и честота на 7 , 5 х 10 14 Hz - 3 х 10 16 Hz.

Инфрачервен, видима и ултравиолетова радиация се нарича оптичния спектър. Горната граница на обхвата на оптичната дължина на вълната е границата на инфрачервеното излъчване, а долната - късовълнова ултравиолетова радиация граница. По този начин, обхватът на оптични лъчения - от 1 mm до 10 нм.

Както и не е светлината? Оказва се, че тя се формира като резултат от процесите, които протичат в рамките на атомите при смяна на състоянието им. Това води до поток от частици, наречени фотони. Те нямат маса, но имат енергията.

Оказва се, че светлината в същото време има свойствата на електромагнитните вълни и свойствата на дискретни частици - фотони.

източници на светлина

Всеки орган, който излъчва електромагнитни вълни с честота намира в диапазона на видимата светлина, могат да се споменат светлинен източник. Всички източници на светлина се делят на естествени, създаден от природата и човека, създаден от хора.

Най-важният естествен източник на светлина на Земята - е, разбира се, на слънцето. Това ни дава не само светлина, но и топлина. Благодарение на енергията на слънчевата светлина на нашата планета има живот. Излъчващи светлина на Луната, звезди, комети и други небесни тела. Източници на естествена светлина, могат да бъдат не само тялото, но и природни феномени. Време на гръмотевични бури, можем да видим колко мощна светлина осветява всичко около светкавица. Aurora нажежен организми, минерали и др. - Той е и естествени източници на светлина.

Първата и най-древен изкуствен източник на светлина може да се нарече лагерния огън. По-късно, хората се научили да използват други горива и да се създаде преносими източници на светлина. Свещи, фенери, лампи, газови лампи и т.н. Всички тези източници се основават на горене, и заедно със светлината, голямо количество топлина.

С изобретяването на електроенергия крушки все още се използва от хора, като източници на светлина.

геометричната оптика

Разпространение на светлината по прозрачен носител, отражението му от огледално отразяващи повърхност, пречупване на граничната повърхност между две прозрачен носители настъпва по определен закон, която се занимава с изучаването на геометричната оптика.

За да се изследва различни явления на светлината в геометричната оптика прилагат понятия като точков източник на светлина и светлинни лъчи.

Основната идея на геометричната оптика - светлинен лъч.

Нормално лампа разпределя светлината равномерно във всички посоки. Затворете този лампа с непрозрачен материал, така че светлината, излъчвана от него, може да се осъществи само в малък тесен отвор. Преминава през тесен лъч светлина насочена по права линия. Тази линия, по която светлинния лъч се нарича светлинен лъч. Посоката на лъча не зависи от неговите напречни размери.

Свещи, фенери, лампи и други източници на светлина са доста големи в сравнение с разстоянието, което се покрива от тяхната светлина. Те се наричат ​​Дължината на източниците на светлина. точков източник на светлина се счита за източник размер, което е пренебрежимо малко в сравнение с разстоянието, до което светлината. Например, пространство звезда, има наистина огромни размери, може да се счита за източник точка на светлината, като разстоянието, което светлината изминава, е огромен в сравнение с размера на звездата.

Помислете за основните закони на геометричната оптика.

Законът на праволинейното разпространение на светлината

Прозрачният хомогенна среда светлината преминава праволинейно. Доказателство за този закон е експеримент, в който светлината от точков източник преминава през малък отвор в екрана. Резултатът е тесен лъч, и се поставя зад екрана равнина, успоредна на него, има десния кръг на светлината в центъра на една линия, по който светлината се разпространява.

Поставен между източника на светлина и на екрана, малък обект. На екрана виждаме сянката на обекта. Сянка - това е област, в която светлинния сноп не попада. Външният му вид се дължи на праволинейното разпространение на светлината. Ако точката за източник на светлина, то е само се образува сянка. Ако размерът му е доста голям в сравнение с разстоянието до обекта, той създава сянка и полусянка. Всъщност, в този случай, светлинните лъчи се излъчват от всеки източник точка. Някои от тях се влизаше в областта на сянката, осветен от ръбовете му и по този начин се създаде полусянка - областта, в която светлинните лъчи влизат частично.

праволинейни право разпространение обяснява естеството на слънчеви и лунни затъмнения. А слънчево затъмнение настъпва, когато Луната е между Слънцето и Земята, и сянката на луната падне на земята.

Законът на праволинейното разпространение на светлината, използвана от древните гърци, дори при инсталиране на колоните. Ако колоните са поставени точно в права линия, най-близките от които е визуално близки всички останали.

Законът на отражение на светлината

Ако на пътя на светлинния лъч отговаря на отразяващата повърхност, светлинния лъч сменя посоката си. Инцидента и отразени лъчи и нормалата (перпендикуляра) на отразяващата повърхност в точката на падане възстановени, лежат в една равнина. Ъгълът между нормалата на гредите се разделя на две равни части. Най-често срещаната форма на закона на размисъл "ъгъл на падане е равен на ъгъла на отражение." Но това определение не показва посоката на отразения лъч. В същото време, отразения лъч ще отиде в посока, обратна на падащи лъчи.

Ако размерите на неравностите на повърхността е по-малко от дължината на вълната на светлината, паралелен поток лъчи инцидент, огледално отразената, и също се паралелни потоци.

Ако размерите на нередностите надвишава дължината на вълната, на тесния лъч ще бъдат разпръснати и отразени лъчи отиват в различни посоки. Това се нарича дифузно отражение. или разпръснати. Но, въпреки безредно дисперсия, отражение закон е доволен в този случай. За всеки ъгъл на падане лъч и ъгъла на отражение са равни.

Законът на пречупване на светлината

Пропуснете молив в чаша вода. Визуално, ни се струва, че той счупи на две, като на повърхността на водата. В действителност, с молив, нищо не се е случило. Причината е, че светлинният лъч пада на повърхността на водата под същия ъгъл, и се връща при другия. Поради тази изкривена размера и местоположението на физически обекти.

Промяната на посоката на светлинния лъч на граничната повърхност между две прозрачни носители за светлинни вълни се нарича пречупване на светлината.

Според този закон, лек ъгъл честота на интерфейса и на ъгъла на пречупване са свързани като:

където п1 - индекс на рефракция на средата, от която светлината пада на интерфейс;

Ɵ1 - ъгълът между падащата светлина на граничната повърхност между гредата и нормалата към тази повърхност;

N2- рефракционния индекс на средата, в която светлината попада върху интерфейса;

Ɵ2 - ъгълът между гредата покрай интерфейс и нормалното за тази повърхност.

Индексът на пречупване на средата - е съотношението на светлина скорост във вакуум до неговата скорост в дадена среда:

Колкото повече се различава от единство, толкова по-голяма ще бъде ъгъла на отклонение на светлинен лъч в прехода от вакуума в околната среда.

Светлинният лъч въвеждане на плътна средни форми с нормалата към повърхността на този малък ъгъл, който се пречупва надолу. Но в действителност, изглежда, че този ъгъл е, напротив, по-висок от ъгъла на падане. В резултат на това сме свидетели на нарушаване по размер, форма и разположение на обектите. Обектите, които са във водата, като че ли ни bólshimi отколкото са в действителност, и нагоре по течението. Така че, къпещите често погрешно, оценка на дълбочината на водата. Те виждат в долната част на повдигнат и дълбочината изглежда да ги по-малко.

Благодарение на пречупване на слънчевата светлина в атмосферата гледаме изгрява слънцето малко по-рано, и залеза малко по-късно, отколкото тези явления ще се случи, ако не е имало атмосфера.

Въз основа на явлението пречупване лещи изработена от фото и видео камери, микроскопи, телескопи, бинокли и други оптични инструменти, който се състои от оптични лещи или призми.

При преминаване на светлината от плътна среда до по-малка плътност (например, от вода, за да въздух) може да се наблюдава пълно вътрешно отражение на светлинния лъч. Това се случва, когато ъгълът на падане е равен на определена стойност, наречена ограничаването uglompolnogo вътрешно отражение. В този случай, падащите лъчи са напълно отразени в интерфейса. Пречупени лъчи да изчезнат напълно.

Това явление се използва в влакна излъчващи диоди, които са изработени от оптично прозрачен материал. Те са много тънка нишка. Светлината, които се внасят в тях, е напълно отразена от вътрешните странични повърхности и се разпространява за дълги разстояния.

Геометричната оптика изследва свойствата на светлината, без да се има предвид неговата вълна теория и квантовата явления. Разбира се, точно описват оптичните ефекти тя не може. Но тъй като нейните закони са много по-лесно в сравнение да се обобщава законите на вълните, а след това той е широко използван при изчисляването на оптични системи.