Светлината е ... Природата на светлината. Закони на светлината

Всички видове оптични лъчения се считат за леки. С други думи, това са електромагнитни вълни, чиято дължина е в диапазона от единици нанометри.

Общи определения

От гледна точка на оптиката светлината е електромагнитна радиация, която се възприема от окото на човек. За единицата на промяна е обичайно мястото да се поема във вакуум от 750 THz. Това е краткотрайната граница на спектъра. Дължината му е 400 nm. Що се отнася до широко-вълновата граница, единица за измерване се взема при 760 nm, т.е. 390 THz.

Във физиката светлината се разглежда като набор от насочени частици, наречени фотони. Скоростта на разпределение на вълните във вакуум е постоянна. Фотоните имат определен импулс, енергия, нулева маса. В по-широк смисъл светлината е видима ултравиолетова радиация. Също така вълните могат да бъдат инфрачервени. От гледна точка на онтологията, светлината е началото на съществуването. Това се потвърждава от философи и религиозни учени. В географията този термин често се използва за означаване на отделните части на планетата. Самата светлина е социална концепция. Въпреки това, в науката има специфични свойства, особености и закони.

Природа и източници на светлина

Електромагнитното излъчване се създава по време на взаимодействието на заредените частици. Оптималното условие за това е топлината, която има непрекъснат спектър. Максималната радиация зависи от температурата на източника. Отличен пример за този процес е Слънцето. Радиацията й е близка до тази на абсолютно черно тяло. Природата на светлината на Слънцето се определя от температурата на нагряване до 6000 К. В същото време около 40% от лъчението се вижда. Максималният спектър на мощността е разположен близо до 550 nm.

Източниците на светлина също могат да бъдат:

1. Електронни обвивки на молекули и атоми по време на прехода от едно ниво към друго. Такива процеси ни позволяват да постигнем линеен спектър. Пример за това са светодиодите и газоразрядните лампи.
2. Черенков лъчение, което се формира от движението на заредени частици с фазова скорост на светлината.
3. Процеси на забавяне на фотонето. В резултат на това се получава синхротронно или циклотроново лъчение.

Природата на светлината може да бъде свързана и с луминисценцията. Това важи както за изкуствените, така и за биологичните. Пример: хемилуминесценция, сцинтилация, фосфоресценция и др.

На свой ред източници на светлина се разделят на групи по отношение на температурните индикатори: A, B, C, D65. Най-сложният спектър се наблюдава в абсолютно черно тяло.

Характеристики на светлината

Човешкото око субективно възприема електромагнитната радиация като цвят. Така че, светлината може да даде бели, жълти, червени, зелени преливания. Това е само визуално усещане, което е свързано с честотата на радиация, независимо дали е спектрална или монохромна по състав. Доказано е, че фотоните могат да се разпространяват дори във вакуум. При липса на материя скоростта на потока е 300 000 km / s. Това откритие бе направено още в началото на 70-те години.

На границата на средата потокът от светлина претърпява отражение или пречупване. По време на разпространението тя се разсейва от веществото. Може да се каже, че оптичните индекси на средата се характеризират с индекс на пречупване, равен на съотношението на скоростите във вакуум и абсорбция. В изотропните вещества разпространението на потока не зависи от посоката. Тук индексът на пречупване е представен от скаларно количество, определено от координатите и времето. В анизотропна среда фотонът се проявява под формата на тензор.

В допълнение, светлината е поляризирана, а не. В първия случай основната стойност на дефиницията е вълновия вектор. Ако потокът не е поляризиран, той се състои от набор от частици, насочени към произволни страни.

Най-важната характеристика на светлината е нейната интензивност. То се определя от такива фотометрични величини като мощност и енергия.

Основни свойства на светлината

Фотоните не само взаимодействат помежду си, но и имат посока. В резултат на контакт с външна среда, потокът изпитва отражение и пречупване. Това са двете основни свойства на светлината. С отражение, всичко е повече или по-малко ясно: зависи от плътността на материята и ъгъла на разпространение на лъчите. Въпреки това, при пречупване ситуацията е много по-сложна.

Като начало можете да помислите за един прост пример: ако изпуснете сламка във водата, то отстрани тя изглежда извита и съкратена. Това е пречупването на светлината, което се случва на границата на течната среда и въздуха. Този процес се определя от посоката на разпределение на лъчите по време на преминаването през границата на материята. Когато светлинният поток докосне границата между медиите, дължината на вълната на вълната се променя значително. Независимо от това честотата на разпространение остава същата. Ако лъчът не е ортогонален по отношение на границата, тогава дължината на вълната и нейната посока ще претърпят промяна.

Изкуственото пречупване на светлината често се използва за изследователски цели (микроскопи, лещи, лупи). Тези източници на промяна в характеристиките на вълната включват очила.

Класификация на светлината

Понастоящем се отличава изкуствената и естествената светлина. Всеки от тези видове се определя от характерния източник на радиация.

Естествената светлина е колекция от заредени частици с хаотична и бързо променяща се посока. Такова електромагнитно поле се дължи на променливо колебание на напреженията. Естествените източници включват горещи тела, слънцето, поляризирани газове.

Изкуствената светлина може да бъде от следните типове:

1. Local. Използва се на работното място, на кухненския бокс, стените и др. Такова осветление играе важна роля в дизайна на интериора.
2. Като цяло. Това единно осветяване на цялата област. Източниците са полилеи, подови лампи.
3. В комбинация. Смес от първия и втория вид за постигане на идеално осветление на стаята.
4. Аварийно. Това е изключително полезно, когато изключите светлините. Захранването най-често се извършва от батерии.

слънчева светлина

Днес това е основният източник на енергия на Земята. Не е преувеличено да се каже, че слънчевата светлина засяга всички важни въпроси. Това е количествена константа, която определя енергията.

В горните слоеве на земната атмосфера се съдържат около 50% от инфрачервеното лъчение и 10% от ултравиолетовото излъчване. Следователно количественият компонент на видимата светлина е само 40%.

Слънчевата енергия се използва в синтетични и природни процеси. Това е фотосинтезата, преобразуването на химичните форми, отоплението и много други. Благодарение на слънцето човечеството може да използва електричество. От своя страна, потоци от светлина могат да бъдат директни и разпръснати, ако преминат през облаците.

Трите основни закона

От древни времена учените са изучавали геометрична оптика. Към днешна дата основните закони на светлината са фундаментални:

1. Закон за разпространение. Тя казва, че в хомогенна оптична среда светлината ще се разпределя праволинейно.
2. Законът на пречупването. Лъч светлина, попадащ на границата на две медии, и проекцията му от пресечната точка лежат на една равнина. Това важи и за перпендикуляра, попадащ в точката на контакт. В този случай съотношението на сините на ъглите на честотата и пречупването ще бъде постоянно.
3. Закон за размисъл. Лъчът на светлината, който пада на границата на средата и нейната проекция, лежи в същата равнина. Ъглите на отражение и падане са равни.

Възприемане на светлината

Светът около човека е видим поради способността на очите му да взаимодействат с електромагнитно излъчване. Светлината се възприема от рецепторите на ретината, които могат да бъдат захванати и да реагират на спектралния обхват на заредените частици.

Човек има 2 вида чувствителни очни клетки: конуси и пръчки. Първата причинява механизма на зрението през деня с високо ниво на осветеност. Пръчките са по-чувствителни към излъчването. Те позволяват на човек да види през нощта.

Визуалните нюанси на светлината се определят от дължината на вълната и нейната посока.