Ce este lumina
Ce este lumina
Modern tratează optică fizică ușoară ca o formă de unde electromagnetice percepute de ochiul uman. Cu alte cuvinte, putem spune că lumina - este radiația electromagnetică vizibilă.
lumină vizibilă
După cum este bine cunoscut, undele electromagnetice diferă în frecvență și lungimea de undă. Și în funcție de aceste valori, radiația electromagnetică este împărțită în benzi de frecvență.
În fizică, este considerată a fi lumina vizibila a undelor electromagnetice ale căror lungimi sunt în intervalul de la 380 nm (750 THz frecvență de oscilație) la 780 nm (429 oscilații de frecvență GHz).
Indiferent de optica fizice conceptul de „lumină“ include, de asemenea unde electromagnetice, care nu sunt vizibile de ochiul uman în domeniul infraroșu, cu o lungime de undă de 1 mm - 780 nm și cu o frecvență de 300 GHz - 429 THz și în domeniul ultraviolet, cu o lungime de undă de 380 - 10 nm și o frecvență de 7 , 5 x 10 14 Hz - 3 x 10 16 Hz.
radiației infraroșii, vizibile și ultraviolete se numește spectrul optic. Limita superioară a intervalului de lungime de undă optică este limita radiației infraroșii, iar inferior - ultraviolete unde scurte limita de radiație. Astfel, spectrul de radiații optice - de la 1 mm până la 10 nm.
La fel există lumină? Se pare că acesta este format ca urmare a proceselor care au loc în interiorul atomilor atunci când schimbă starea lor. Acest lucru dă naștere la un flux de particule, numite fotoni. Ei nu au nici o masă, dar au energia.
Se pare că lumina în același timp, are proprietățile undelor electromagnetice și proprietățile particulelor discrete - fotoni.
surse de lumină
Orice organism care emite unde electromagnetice cu o frecvență situată într-o gamă de lumină vizibilă, poate fi menționată sursa de lumină. Toate sursele de lumină sunt împărțite pe naturale, create de natură și de om, creat de oameni.
Cea mai importantă sursă naturală de lumină pe Pământ - este, desigur, soarele. Ea ne dă nu numai lumină, ci și de căldură. Datorită energia luminii solare pe planeta noastră există viață. Emițătoare de lumină luna, stelele, comete și alte corpuri cerești. Sursele de lumină naturală poate fi nu numai corpul, ci și fenomene naturale. În timpul furtunilor, putem vedea cât de puternic lumina se aprinde totul în jurul fulger. Aurora organisme stralucitoare, minerale, etc. -. Este, de asemenea, surse naturale de lumină.
Prima și cea mai veche sursă de lumină artificială poate fi numit un foc de tabără. Mai târziu, oamenii au învățat să folosească alți combustibili și pentru a crea surse de lumină portabile. Lumânări, lanterne, lămpi cu ulei, lămpi cu gaz, etc. Toate aceste surse sunt bazate pe combustie, și împreună cu lumina, o mare cantitate de căldură.
Odată cu inventarea de becuri de energie electrică au fost încă utilizate de către oameni ca surse de lumină.
optice geometrice
Propagarea luminii într-un mediu transparent, reflectarea ei de pe suprafața specularly-reflexie, refracție la interfața dintre două medii transparente apare pe o anumită lege, care este angajată în studiul opticii geometrice.
Pentru a studia diverse fenomene de lumină în optica geometrice aplică concepte, cum ar fi punctul de sursa de lumină și fascicul de lumină.
Conceptul de bază de optică geometrică - raza de lumina.
Lampa normal distribuie lumina uniform în toate direcțiile. Închideți această lampă cu un material opac, astfel încât lumina emisă de acesta, ar putea avea loc doar într-o mică deschidere îngustă. Trece prin fasciculul de lumină îngustă direcționată de-a lungul unei linii drepte. Această linie, de-a lungul care fasciculul de lumină se numește un fascicul de lumină. Direcția fasciculului nu depinde de dimensiunile sale transversale.
Lumânări, lanterne, lămpi și alte surse de lumină sunt destul de mari în comparație cu distanța, care este acoperit de lumina lor. Acestea sunt numite Lungimea surselor de lumină. O sursă de lumină punct este considerată o dimensiune sursă care este neglijabilă în comparație cu distanța până la care lumina. De exemplu, stele spațiu, are dimensiuni foarte mari, poate fi considerată o sursă de lumină punct, deoarece distanța pe care lumina călătorește, este foarte mare în comparație cu dimensiunea stelei.
Luați în considerare legile de bază ale opticii geometrice.
Legea de propagare rectilinie a luminii
Lumina mediu omogen transparent se deplasează rectiliniu. Dovada acestei legi este experimentul în care lumina dintr-o sursă punct trece printr-o gaură mică în ecran. Rezultatul este un fascicul îngust, și plasat în spatele planului ecranului paralel cu acesta, există cercul drept al luminii centrat pe o linie de-a lungul căreia se propagă lumina.
Plasat între sursa de lumină și ecran, un obiect mic. Pe ecran vom vedea umbra a subiectului. Shadow - aceasta este o zonă în care fasciculul de lumină nu se încadrează. Aspectul său se datorează propagarea rectilinie a luminii. În cazul în care punctul de sursă de lumină, este doar se formează o umbră. În cazul în care dimensiunea sa este destul de mare în comparație cu distanța până la obiect, creează umbra și penumbra. Într-adevăr, în acest caz, razele de lumină emană din fiecare sursă punct. Unele dintre ele sunt intra in zona de umbra, iluminate de marginile sale, creând astfel o penumbră - zona în care razele de lumină intră parțial.
legea de propagare rectilinie explică natura eclipsele solare și lunare. O eclipsa solara are loc atunci când Luna este între Soare și Pământ, iar umbra Lunii cade pe pământ.
Legea de propagare rectilinie a luminii folosite de grecii antici chiar și la instalarea coloanelor. În cazul în care coloanele sunt plasate strict într-o linie dreaptă, cel mai aproape de care este vizual aproape toate celelalte.
Legea de reflectare a luminii
În cazul în care calea razei de lumină se întâlnește suprafața de reflexie, fasciculul de lumină își schimbă direcția. Incidentul și razele reflectate și normal (perpendicular) pe suprafața de reflexie în punctul de incidență restaurată, se află într-un singur plan. Unghiul dintre normal al grinzilor este împărțit în două părți egale. Cea mai comună formularea legii de reflecție „unghi de incidență este egal cu unghiul de reflexie.“ Dar această definiție nu indică direcția fasciculului reflectat. Între timp, fasciculul reflectat va merge în direcția opusă razei incidente.
În cazul în care dimensiunile rugozitatea suprafeței este mai mică decât lungimea de undă a luminii, fluxul paralel razele incidente, reflectate specularly, și du-te, de asemenea, fluxuri paralele.
În cazul în care dimensiunile neregulilor depășește lungimea de undă, fasciculul îngust va fi împrăștiate și grinzi reflectate merge în direcții diferite. Aceasta se numește reflexie difuză. sau împrăștiate. Dar, în ciuda dispersiei dezordonată, legea de reflecție este îndeplinită în acest caz. Pentru orice unghi al fasciculului de incidență și unghiul de reflexie sunt egale.
Legea refracției luminii
Omit creion într-o cană de apă. Vizual, ni se pare că a rupt în două, ca pe suprafața apei. De fapt, cu un creion, nimic nu sa întâmplat. Motivul este că fasciculul de lumină cade pe suprafața apei, la același unghi, și se întoarce sub cealaltă. Din acest motiv distorsionat mărimea și localizarea obiectelor fizice.
Schimbarea direcției fasciculului de lumină la interfața dintre două medii transparente pentru undele de lumină se numește refracție a luminii.
Conform acestei legi, unghiul de incidență de lumină pe interfața și unghiul de refracție sunt legate ca:
în cazul în care n1 - indicele de refracție al mediului din care lumina cade pe interfața;
Ɵ1 - unghiul dintre lumina incidentă la interfața dintre fasciculul și normala la această suprafață;
indicele de refracție N2- al mediului în care lumina cade pe interfața;
Ɵ2 - unghiul dintre fasciculul trecut interfața și normala la această suprafață.
Indicele de refracție al mediului - este raportul vitezei luminii în vid la viteza sa într-un mediu dat:
Ea diferă de unitate, cu atât mai mare va fi unghiul din deformarea fasciculului de lumină în tranziția de vidul în mediul înconjurător.
Fasciculul de lumină care pătrunde formele mai dense medii cu normala la suprafața acestui unghi mai mic, care este refractată în jos. Dar, în realitate, se pare că acest unghi este, dimpotrivă, mai mare decât unghiul de incidență. Ca urmare, asistăm la o distorsiune în dimensiune, forma si localizarea obiectelor. Obiectele care sunt în apă, par să ne bólshimi decât sunt în realitate, și în amonte. Deci, amatorii de scăldat de multe ori greșit, estimarea adâncimea apei. Ei văd fundul și adâncimea ridicată pare să-i mai puțin.
Datorită refracția luminii solare în atmosferă ne uităm soarele ridica un pic mai devreme, și apusul de soare un pic mai târziu decât aceste fenomene ar avea loc dacă nu ar exista atmosferă.
Pe baza fenomenului de lentile de refracție construite de camere foto și video, microscoape, telescoape, binocluri și alte instrumente optice, care este compus din lentile optice sau prisme.
La trecerea luminii dintr-un mediu mai dens la o mai puțin dens (de exemplu, de la apă la aer) poate monitoriza reflexia internă totală a fasciculului de lumină. Aceasta se produce atunci când unghiul de incidență este egală cu o anumită valoare, numită limitarea uglompolnogo reflecție internă. În acest caz, razele incidente sunt reflectate în totalitate de interfață. Razele refractate dispar cu totul.
Acest fenomen este folosit în diode emițătoare de fibre, care sunt realizate din material transparent optic. Acestea sunt fire foarte subțiri. lumina care intră în ele, se reflectă în totalitate de către suprafețele laterale interioare și se propagă pe distanțe lungi.
Optica geometrica analizează proprietățile luminii fără a ține cont teoria valurilor și fenomenele cuantice. Desigur, descrie cu exactitate efectele optice nu se poate. Dar, din moment ce legile sale sunt mult mai ușor în comparație cu generaliza legile val, atunci este utilizat pe scară largă în calculul sistemelor optice.