Valgus: määratlus, loodus, allikas, kasutamine ja seadus
Valgus on väga oluline energiavorm, mida vajavad kõik elusolendid maa peal. Ilma maa elutuleta on kindel, et see ei saa täiuslikult töötada. Kõik elusolendid sõltuvad kas otseselt või kaudselt valguse olemasolust.
Taimed vajavad fotosünteesimaterjalina valgust, kui taim ei saa valgust, siis taim ei tee fotosünteesi protsessi nii, et ta ei saaks hapnikku eraldada.
Kahtlemata sõltuvad ka inimesed valguse olemasolust väga. Ilma valguseta ei saa me midagi teha, näiteks nägemisprotsess, kuigi meie silmad on normaalsed, kuid kui valgust pole, ei saa me ka näha. Valguse roll on elusolendite jaoks nii oluline, seetõttu käsitleme selles töös valguse füüsikat.
Valguse määratlus
Valgus on elektromagnetlaine energia vorm, mis on silmale nähtav lainepikkusega umbes 380–750 nm. Füüsikas on valgus elektromagnetkiirgus, mille lainepikkused on nähtavad või nähtamatud. Lisaks on valgus osake, mida nimetatakse footonipaketiks.
Mõlemad definitsioonid on, et koos kuvatud valguse omadust nimetatakse "laineosakeste dualismiks". Valguspaketid, mida nimetatakse spektriks, tajutakse siis nägemismeele abil visuaalselt värvidena. Valguse uurimisvaldkond, tuntud kui optika, on kaasaegses füüsikas oluline uurimisvaldkond.
Valguse mõistmine ekspertide sõnul
See uuring algas valgusoptika klassikalise ajastu tekkimisega, kus uuriti selliseid optilisi suurusi:
- intensiivsus,
- sagedus või lainepikkus,
- polarisatsioon ja valguse faas.
- Valguse omadused ja selle vastastikmõju ümbritseva keskkonnaga viiakse läbi geomeetrilise paraksiaalse lähenemisviisiga nagu peegeldus ja murdumine ning füüsikalise lähenemise optilised omadused, nimelt:
- häirimine,
- difraktsioon,
- hajumine,
- polarisatsioon.
Iga klassikalise optika uuringut nimetatakse geomeetriliseks optikaks en: geomeetriliseks optikaks ja füüsiliseks optikaks en: füüsiliseks optikaks.
Klassikalise optika tipphetkel määratleti valgus elektromagnetlainena ja see kutsus esile rea avastusi ja ideed, alates 1838. aastast Michael Faraday poolt katoodkiirte avastamise kohta, 1859. aastal musta massikiirguse teooriaga kõrval Gustav Kirchhoff, 1877 Ludwig Boltzmann ütles, et füüsikaliste süsteemide energiaseisundid võivad olla diskreetsed, kvantteooria kui mustmassikiirguse teooria mudel Maxi poolt Planck aastal 1899 hüpoteesiga, et kiirgust ja neeldunud energiat saab jagada mitmeks diskreetseks elemendiks, mida nimetatakse energiaks, E .
Aastal 1905 Albert Einstein katsetas fotoelektrilist efekti, valgust, mis valgustab aatomeid, põhjustades elektronide orbiidilt välja hüppamist. 1924. aastal kohtuprotsess Louis de Broglie näitas, et elektronidel on laineosakeste duaalsuse omadus olla teerajajaks laineosakeste duaalsusele.
Albert Einstein siis 1926. aastal tegi fotoelektrilise efekti põhjal postulaadi see valgus kvantidest, mida nimetatakse footoniteks ja millel on sama duaalsuse omadus.
Albert Einsteini ja Max Plancki tööd pälvisid vastavalt Nobeli preemiad aastatel 1921 ja 1918 ning see oli aluseks arendatavale kvantmehaanika teooriale paljude teadlaste poolt, sealhulgas Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber ja teised.
Seda ajajärku nimetatakse siis kaasaegse optika ajastuks ja valgus on määratletud põiksuunaliste elektromagnetlainete ja footoniteks nimetatud osakeste voolu dualismina. Edasine areng toimus 1953. aastal, kui leiutati 1960. aastal kiirte maser ja laserkiir. Kaasaegse optika ajastu ei lõpetanud tingimata klassikalise optika ajastut, vaid tõi sisse muud omadused, nimelt valguse hajumine ja hajumine.
VALGUSE OMADUSED
Valgusel on teatud omadused. Valguse omadustel on elu jaoks palju eeliseid, nimelt järgmised:
Valgus levib sirgjooneliselt
Pimedas kõndides on vaja taskulampi. Kui suunate taskulambi sisse, siis mis suunas suunatakse valgus taskulambist välja? Taskulambi valgus liigub sirgjooneliselt. Kas vastab tõele, et valgus liigub sirgjooneliselt? Seda valguse omadust saate tõestada järgmise tegevusega. Selle järgi, kas nad kiirgavad valgust või mitte, rühmitatakse objektid valgusallikateks ja tumedateks objektideks. Valgusallika objektid võivad valgust kiirata. Valgusallikateks on näiteks päike, lambid ja leegid. Vahepeal ei saa tumedad esemed valgust eraldada. Tumedate esemete näited on kivi, puit ja paber.
Selle järgi, kas nad suudavad valgust edasi anda, jagunevad objektid läbipaistmatuteks ja poolläbipaistvateks objektideks. Läbipaistmatu objekt ei saa valgust edastada, mis seda tabab. Valguse käes olles moodustab see objekt varju. Läbipaistmatute esemete näited on paber, papp, vineer, puit ja seinad. Samal ajal võivad poolläbipaistvad esemed läbida neid tabavat valgust. Läbipaistva objekti näide on klaas.
Peegeldunud valgus
Valguspeegeldust on kahte tüüpi, nimelt hajuv peegeldus (hajuv peegeldus) ja regulaarne peegeldusr. Difuusne peegeldus tekib siis, kui valgus lööb karedat või ebaühtlast pinda. Selles peegelduses on peegeldunud valgus ebakorrapärane. Vahepeal toimub regulaarne peegeldus, kui valgus tabab tasast, siledat ja läikivat pinda. Pinnad, millel on sellised omadused, näiteks peeglid. Selles peegelduses on peegeldunud valgusel korrapärane suund.
Peegel on objekt, mis peegeldab valgust. Pinna kuju põhjal on tasapinnalised ja kumerad peeglid.
Valguse murdumine
Kui valgus liigub läbi kahe erineva tihedusega aine, on valgus painutatud. Nimetatakse valguse levimissuuna painutamist pärast teise levimiskeskkonna läbimist murdumine.
Kui valgus liigub vähem tihedast ainest tihedama aineni, murdub valgus tavajoonele lähemal. Näiteks valgus liigub õhust vette. Teisalt, kui valgus liigub tihedamast ainest vähem tihedaks, murdub valgus tavapärasest kaugemale. Näiteks valgus liigub veest õhku.
Valguse murdumine, millega puutute sageli kokku igapäevaelus. Näiteks näib tiigi põhi madalam kui selle tegelik sügavus. Murdumisnähte võib näha ka veega täidetud klaasi asetatud pliiatsist. Pliiats ilmub katki.
Lagunev valgus
Vikerkaared tekivad kergete lagunemissündmuste (hajumine) tõttu. Dispersioon on valge valguse lagunemine erinevateks värvituledeks. Päikesevalgus, mida näeme, on valge. Kuid tegelikult koosneb päikesevalgus paljudest värvilistest valgusest. Päikesevalgust lagundavad pilvedes olevad veepiisad, moodustades vikerkaarevärve.
Valguse levik
Valgus liigub läbi gaaside, enamiku vedelike ja mõne tahke materjali. Valgus võib liikuda ka vaakumi kaudu. Me teame seda nähtust, sest taevakehad, näiteks tähed, on maa pealt näha.
Kui valguslained tabavad eset ja tungivad sisse, nimetatakse materjali läbipaistvaks või läbipaistvaks materjaliks.
Kui valguslained tabavad materjali ja tungivad läbi, kuid valgus hajub, siis nimetatakse seda materjali poolläbipaistvaks materjaliks. Kuid me ei näe seda materjali selgelt läbi. Kui valguslained tabavad materjali ega tungi sisse, vaid peegelduvad, siis nimetatakse objekti läbipaistmatuks või tuhmiks.
Kui valgus tabab eset, siis osa valgusest peegeldub. Peegeldus tasasel ja siledal pinnal toimub regulaarselt.
Proovige peeglisse vaadata. Tundub, et peegel peegeldab teie näo valgust korrapärase kujuga nagu teie nägu.
Seda regulaarset valguse peegeldumist on näha ka rahuliku pinnaga järve serval. Paljud järve ümbruse puud kajastuvad vees selgelt.
Valgusallikas
- Soojuskiirgus (musta keha kiirgus).
- Lambipirn.
- Tahked osakesed helendavad kõrgel temperatuuril (vt tuld).
- Aatomspektri kiirgus.
- Laserid ja maserid.
- Valgusdioodid.
- Gaasilambid (luminofoorlambid, elavhõbedalambid jne).
- Tuli gaasist.
- Laetud vaba osakese (tavaliselt elektron) kiirendamine.
- tsüklotronkiirgus.
- Bremsstrahlungi kiirgus.
- Tšerenkovi kiirgus.
- kemoluminestsents.
- fluorestsents.
- fosforestsents.
- katoodkiiretoru.
- bioluminestsents.
- Sonoluminestsents.
- Triboluminestsents.
- Radioaktiivne lagunemine.
- Osakeste-osakeste-vastane hävitamine.
- Pühap.
- Täht.
- Tuli.
- Elektrivalgus.
- Taskulamp sisse lülitatud.
- Küünlad põlevad.
- Mootorratta tuled
- Autotuled.
- Välk.
Valguse kasutamine
Valgusenergia kasutamiseks on mitu võimalust, nimelt:
Toa küte
Toasoojuse päikeseenergia kasutamiseks on mitu tehnikat:
- Aken
See on kõige lihtsam päikese soojusenergiat kasutav küttetehnika. Päikesesoojuse väljastpoolt hoonesse edastamiseks on vaja ainult seina auku. On otseseid aknaid ilma klaasita ja mõned kasutavad klaasi. Optimaalse soojuse saamiseks paigaldatakse akendele topeltklaasid. Tavaliselt asendatakse nelja aastaaja piirkonnas hoone seinad klaasiga, et päike saaks vabalt paista ja talvel ruumi soojendada.
- Trombe müür (Trombe müür)
Trombe sein on sein, millest väljaspool on õhuga täidetud kitsas ruum. Kitsa ruumi välissein on tavaliselt klaasist. See müür on saanud nime selle leiutaja, Prantsuse kodaniku Felix Trombe järgi.
Tööpõhimõte on see, et seda välispinda soojendab päikesevalgus, seejärel kandub soojus aeglaselt kitsasse ruumi. Lisaks konvektsioonitakse kitsas ruumis olev soojus trombi seintel olevate õhukanalite kaudu hoonesse.
Päikese ahi
Päikesepliidi tööpõhimõte on suunata päikeselt saadud soojus punkti kasutades a suur nõgus peegel, nii et see saab suure hulga soojust, mida saab kasutada õli- või puupliidi soojuse asendamiseks põlema.
Põllumajandussaaduste kuivatamine
Tavaliselt teevad seda troopiliste külade talupidajad, kuivatades oma saaki kuuma päikese all. See meetod on põllumeestele väga tulus, sest nad ei pea oma saagi kuivatamiseks raha kulutama. Erinevalt nelja aastaajaga põllumajandustootjatest, kes peavad kuivamiseks raha kulutama koristustulemused, kasutades fossiilseid kütuseid kasutavaid ahjusid või elekter.
Veeküte
Kuum vesi on kogukonnale vajalik nii suplemiseks kui ka haiglates ja tervisekliinikutes kasutatavate antiseptiliste vahendite jaoks. Kuuma vee pakkumine nõuab suuri kulutusi, kuna see peab olema igal ajal saadaval ja seda kasutatakse tavaliselt fossiilse energia või elektrienergia soojendamiseks. Kasutades päikeseküttesoojendit, pole see aga probleem, sest vee soojendamine Seda tehakse päikesesoojuse neelamisel kollektori abil, nii et see ei nõua materjalikulusid põlema.
elektritootmine
Päikeseelektrijaama kontseptsioon on lihtne, see tähendab päikesevalguse muundamist elektrienergiaks. Päikesevalgus on üks loodusvaradest pärinev energia. Seda päikese loodusressurssi on laialdaselt kasutatud päikeseelementide kaudu elektrienergia edastamiseks sidesatelliitides. See päikesepatarei suudab toota piiramatul hulgal otse päikese käest võetud elektrienergiat ilma pöörlevate osadeta ega vaja kütust. Nii et päikesepatareisüsteemide kohta öeldakse sageli, et need on puhtad ja keskkonnasõbralikud.
Valguse peegeldumise seadus
Valguse peegeldumise seadus (Snellius), mis kõlab järgmiselt.
- Langev kiir, normaalne joon ja peegeldunud kiir asuvad samas tasapinnas.
- Langusnurk on sama mis peegeldumisnurk.
- Kiired, mis on risti peegliga, peegelduvad tagasi.
Peegelduva valguse suuna või valgust peegeldavate objektide pinna kuju osas on seiret kahte tüüpi:
- Regulaarne peegeldus (spekulaarne peegeldus)
Regulaarne põrge on peegeldus, mis tekib siis, kui langev kiir langeb siledale või tasasele pinnale. Regulaarsel peegeldumisel peegeldub valgus ühes suunas.
- Difuusne peegeldus või hajus peegeldus
Hajus peegeldus või hajus jälgimine on valguse peegeldus igas suunas, mis toimub seetõttu, et langevad kiired langevad karedale või ebaühtlasele pinnale.
- Peegeldus lamedas peeglis
Tasapeeglil on pildi omadused:
- Maya
- Sama suurus (suurendus = 1)
- Püstiselt, kuid tagurpidi vasakule ja paremale
- Kaugus objektist peeglini on sama mis kaugus pildist peeglini (s = s ')
- Peegeldus nõgusas peeglis
Nõgusa peegli moodustatud pildi kirjeldamiseks vajame abi nõgusa peegli spetsiaalsete kiirte kujul. Nõgusas peeglis on kolm erikiirt, nimelt:
- Langev kiir on paralleelne põhiteljega ja peegeldub peegli fookuspunkti kaudu.
- Kiir tuleb läbi peegli fookuspunkti ja peegeldub põhiteljega paralleelselt.
- Kiired tulevad läbi peegli kumeruspunkti, seejärel peegli kumeruspunkti kaudu peegelduvad kokku langeva kiirega
Valguse kiirus
Valguse kiirus on valguse kiirus vaakumis; valguse kiirus on füüsiline konstant, mida tähistatakse tähega c, celeritase lühendile viidatakse ladina keeles, mis tähendab "kiirus". See on füüsikas väga oluline konstant ja selle väärtus on 299 792 458 meetrit sekundis. See väärtus on täpne väärtus, sest meetri pikkuse määrab püsiv valguskiirus.
See kiirus on maksimaalne kiirus, mida universumis saavad liikuda kõik energia, aine ja informatsiooni vormid. See kiirus on kõigi massita osakeste kiirus ja füüsika väli, kaasa arvatud elektromagnetiline kiirgus vaakumis. See kiirus on kooskõlas ka tänapäevase gravitatsioonikiiruse teooriaga gravitatsioonilainete kiirusega.
Osake või laine liigub kiirusega c, olenemata liikumise allikast ja vaatleja inertsiaalsest tugiraamistikust. Relatiivsusteoorias on c põimunud ruumi ja ajaga. See konstant ilmub ka massi-energia ekvivalentsusfüüsika võrrandis E = mc2.
Läbipaistvate materjalide, näiteks klaasi või õhu kaudu leviva valguse kiirus on aeglasem kui c. Materjali valguse kiiruse kiiruse vc suhet nimetatakse materjali murdumisnäitajaks n (n = c / v).
Näiteks on klaasi murdumisnäitaja vahemikus umbes 1,5, mis tähendab, et klaasis olev valgus liigub kiirusega c / 1,5 200 000 km / s; Õhu nähtava valguse murdumisnäitaja on umbes 1 0003, seega on valguse kiirus õhus umbes 90 km / s aeglasem kui c.
Kuigi see liigub suurel kiirusel, ei tähenda see, et valgust ei saaks peatada. Teadlastel on õnnestunud kvantfüüsika põhimõtteid kasutades minutiks valguse kiirus peatada. Varem 1999. aastal suutsid nad valguse aeglustada 17 meetrini sekundis. See on võimeline pakkuma edasiminekut kvantkommunikatsiooni arendamisel.
Paljuski võib valgust mõelda otseselt ja koheselt liikuvana, kuid väga suurte vahemaade korral mõjutab valguse kiirusepiirang vaadeldavaid vaatlusi. Kosmosesõidukiga suhtlemisel võib kuluda mõnest minutist mitme tunnini, nii et Maa võtab vastu kosmoseaparaadi saadetud sõnumid.
Tähetuli, mida taevas näeme, pärineb eelmisel aastal kiiratud valgusest. See võimaldab meil uurida ja uurida universumi ajalugu, vaadates väga kaugeid objekte. Piiratud on ka valguse kiirus, mis piirab ka arvuti maksimaalset kiirust, seetõttu tuleb informatsiooni saata ühest kiibist teise arvutisse.
Lisateabe saamiseks järgige järgmist linki:
- 223 Energia mõiste ja tüübid ekspertide sõnul
- Energia mõistmine ja tüübid ekspertide sõnul
- Mõistmine ja 4 liiki potentsiaalset energiat loodetavasti
- Isolaatorite, dirigentide ja pooljuhtide määratlus füüsikute sõnul
See on ülevaade umbes Valgus: asjatundjate, omaduste, leviku, allika, kasutamise, seaduse ja määra mõistmine Loodetavasti võib see olla kasulik haridusõppejõudude ustavatele sõpradele. Com Amen…