Valo: Määritelmä, luonto, lähde, käyttö ja laki
Valo on erittäin tärkeä energiamuoto, jota kaikki maan päällä olevat elävät tarvitsevat. Ilman maan päällä olevan elämän valoa on varmaa, että se ei voi toimia täydellisesti. Kaikki elävät olennot riippuvat joko suoraan tai epäsuorasti valon olemassaolosta.
Kasvit tarvitsevat valoa fotosynteesimateriaalina, jos kasvi ei saa valoa, kasvi ei suorita fotosynteesiprosessia, jotta se ei voi vapauttaa happea.
Ihmiset ovat epäilemättä myös hyvin riippuvaisia valon olemassaolosta. Ilman valoa emme pysty tekemään mitään, esimerkiksi näkemisprosessia, vaikka silmämme ovat normaalit, mutta jos valoa ei ole, emme näe. Kun valon tärkeä rooli eläville olennoille, tässä artikkelissa käsitellään valon fysiikkaa.
Määritelmä Valo
Valo on silmälle näkyvä sähkömagneettisen aallon energian muoto, jonka aallonpituus on noin 380-750 nm. Fysiikassa valo on sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituudet ovat näkyviä tai näkymättömiä. Lisäksi valo on hiukkanen, jota kutsutaan fotonipaketiksi.
Molemmat määritelmät ovat, että yhdessä esitetyn valon ominaisuutta kutsutaan "aaltopartikkelin dualismiksi". Spektriksi kutsutut valopaketit havaitaan sitten visuaalisesti visuaalisesti värinä. Valon tutkimusalue, joka tunnetaan nimellä optiikka, on tärkeä nykyaikaisen fysiikan tutkimusalue.
Valon ymmärtäminen asiantuntijoiden mukaan
Tämä tutkimus alkoi klassisen valo-optiikan aikakaudella, joka tutki optisia määriä, kuten:
- intensiteetti,
- taajuus tai aallonpituus,
- polarisaatio ja valon vaihe.
- Valon ominaisuudet ja sen vuorovaikutus ympäristön kanssa suoritetaan geometrisella paraksiaalisella lähestymistavalla, kuten heijastuksella ja taittumisella, ja fysikaalisen lähestymistavan optisilla ominaisuuksilla, nimittäin:
- häiriö,
- diffraktio,
- dispersio,
- polarisaatio.
Kukin klassisen optiikan tutkimus on nimeltään geometrinen optiikka en: geometrinen optiikka ja fyysinen optiikka en: fyysinen optiikka.
Klassisen optiikan huipulla valo määriteltiin sähkömagneettiseksi aalloksi ja herätti joukon löytöjä ja ideoita, vuodesta 1838 Michael Faraday katodisäteiden löytämisestä, vuonna 1859 mustan massasäteilyn teorian kanssa mennessä Gustav Kirchhoff, 1877 Ludwig Boltzmann sanoi, että fyysisten järjestelmien energiatilat voivat olla erillisiä, kvanttiteoria mallina Maxin mustan massasäteilyn teoriasta Planck vuonna 1899 hypoteesilla, että säteily ja absorboitu energia voidaan jakaa useisiin erillisiin elementteihin, joita kutsutaan energiaksi, E .
Vuonna 1905 Albert Einstein kokeili valosähköistä vaikutusta, valoa, joka valaisee atomeja saaden elektronit hyppäämään kiertoradoiltaan. Vuonna 1924 oikeudenkäynti Louis de Broglie osoitti, että elektronilla on aalto-hiukkasten kaksinaisuuden ominaisuus olla edelläkävijä aalto-hiukkasten kaksinaisuudessa.
Albert Einstein sitten vuonna 1926 teki postulaatin valosähköisen vaikutuksen perusteella, että valo koostuu kvanteista, joita kutsutaan fotoneiksi ja joilla on sama kaksinaisuusominaisuus.
Albert Einsteinin ja Max Planckin työ sai Nobelin palkinnot vuonna 1921 ja 1918 ja muodosti perustan kehitettävälle kvanttimekaniikan teorialle monet tutkijat, kuten Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber ja muut.
Tätä aikakautta kutsutaan sitten modernin optiikan aikakaudeksi ja valo määritellään poikittaisten sähkömagneettisten aaltojen ja fotoniksi kutsuttujen hiukkasten virtauksen dualismiksi. Jatkokehitys tapahtui vuonna 1953 keksimällä säteenmuodostaja ja lasersäde vuonna 1960. Nykyaikaisen optiikan aikakausi ei välttämättä päättänyt klassisen optiikan aikakautta, mutta toi käyttöön muita ominaisuuksia, nimittäin valon diffuusio ja sironta.
VALON OMINAISUUDET
Valolla on tiettyjä ominaisuuksia. Valon ominaisuuksilla on monia etuja elämälle, nimittäin seuraavat:
Valo etenee suorassa linjassa
Kun kävelet pimeässä, tarvitset taskulampun. Mikä on taskulampusta tulevan valon suunta, kun käynnistät taskulampun? Taskulampun valo kulkee suorassa linjassa. Onko totta, että valo kulkee suorassa linjassa? Voit todistaa tämän valon ominaisuuden suorittamalla seuraavan toiminnan. Kohteet ryhmitellään valonlähteiksi ja pimeiksi esineiksi sen perusteella, lähettävätkö ne valoa vai eivät. Valolähdekohteet voivat lähettää valoa. Esimerkkejä valonlähteistä ovat aurinko, lamput ja liekit. Samaan aikaan tummat esineet eivät voi lähettää valoa. Esimerkkejä tummista esineistä ovat kivi, puu ja paperi.
Sen perusteella, voivatko he siirtää valoa vai eivät, esineet jaetaan läpinäkymättömiin ja läpikuultaviin esineisiin. Läpinäkymätön esine ei voi lähettää siihen osuvaa valoa. Altistuessaan valolle tämä esine muodostaa varjon. Esimerkkejä läpinäkymättömistä esineistä ovat paperi, pahvi, vaneri, puu ja seinät. Samaan aikaan läpikuultavat esineet voivat kuljettaa niitä osuvan valon. Esimerkki läpikuultavasta esineestä on lasi.
Heijastunut valo
Valoheijastusta on kahta tyyppiä, nimittäin hajaheijastus (hajaheijastus) ja säännöllinen heijastusr. Hajaheijastus tapahtuu, kun valo osuu karkeaan tai epätasaisiin pintoihin. Tässä heijastuksessa heijastunut valo on epäsäännöllinen. Samaan aikaan säännöllinen heijastus tapahtuu, kun valo osuu tasaiselle, sileälle ja kiiltävälle pinnalle. Pinnat, joilla on nämä ominaisuudet, kuten peilit. Tässä heijastuksessa heijastuvalla valolla on säännöllinen suunta.
Peili on esine, joka heijastaa valoa. Pinnan muodon perusteella on tasopeilejä ja kaarevia peilejä.
Valon taittuminen
Kun valo kulkee kahden eri tiheyden omaavan aineen läpi, valo taipuu. Valon etenemissuunnan taipumista toisen etenemisvälineen läpi kulkemisen jälkeen kutsutaan taittuminen.
Kun valo kulkee vähemmän tiheästä aineesta tiheämpään aineeseen, valo taittuu lähemmäksi normaaliviivaa. Esimerkiksi valo kulkee ilmasta veteen. Toisaalta, kun valo kulkee tiheämmästä aineesta vähemmän tiheään aineeseen, valo taittuu pois normaalista. Esimerkiksi valo kulkee vedestä ilmaan.
Valon taittuminen, jota kohtaat usein jokapäiväisessä elämässä. Esimerkiksi lammen pohja näyttää matalammalta kuin todellinen syvyys. Taittumisen oireet näkyvät myös lyijykynässä, joka on asetettu vedellä täytettyyn lasiin. Kynä näyttää rikki.
Hajoava valo
Sateenkaaria esiintyy kevyiden hajoamistapahtumien (dispersio) vuoksi. Hajonta on valkoisen valon hajoamista eri värisiksi valoiksi. Näemme auringonvalon olevan valkoista. Itse asiassa auringonvalo koostuu monista värillisistä valoista. Auringonvalo hajoaa vesipisaroista pilvissä muodostaen sateenkaaren värit.
Valon leviäminen
Valo kulkee kaasujen, useimpien nesteiden ja joidenkin kiinteiden materiaalien läpi. Valo voi kulkea myös tyhjiön läpi. Tunnemme tämän ilmiön, koska taivaankappaleet, kuten tähdet, näkyvät niiden valosta maasta.
Kun valoaallot osuvat esineeseen ja tunkeutuvat, materiaalia kutsutaan läpinäkyväksi tai läpinäkyväksi materiaaliksi.
Kun valoaallot osuvat materiaaliin ja tunkeutuvat, mutta valo sirontaa, materiaalia kutsutaan läpikuultavaksi materiaaliksi. Mutta emme voi selvästi nähdä tätä materiaalia läpi. Kun valoaallot osuvat materiaaliin eivätkä tunkeudu vaan heijastuvat, esinettä kutsutaan läpinäkymättömäksi tai tylsäksi.
Kun valo osuu esineeseen, osa valosta heijastuu. Heijastumia tasaisille ja sileille pinnoille tapahtuu säännöllisesti.
Yritä katsoa peiliin. Näyttää siltä, että peilisi heijastaa kasvojesi valoa säännöllisesti.
Tämä säännöllinen valonheijastus näkyy myös järven reunalla, jolla on rauhallinen pinta. Järven ympärillä olevat monet puut heijastuvat selvästi veteen.
Valonlähde
- Lämpösäteily (mustan ruumiin säteily).
- Hehkulamppu.
- Kiinteät hiukkaset hehkuvat korkeissa lämpötiloissa (katso tulipalo).
- Atomispektri.
- Laserit ja maserit.
- Valoa lähettävät diodit.
- Kaasulamput (loistelamput, elohopealamput jne.).
- Tuli kaasusta.
- Varautuneen vapaan hiukkasen (yleensä elektronin) kiihtyvyys.
- syklotronisäteily.
- Bremsstrahlung-säteily.
- Tšerenkov-säteily.
- kemoluminesenssi.
- fluoresenssi.
- fosforesenssi.
- katodisädeputki.
- bioluminesenssi.
- Sonoluminesenssi.
- Triboluminesenssi.
- Radioaktiivinen hajoaminen.
- Hiukkasten ja hiukkasten tuhoaminen.
- Aurinko.
- Tähti.
- Antaa potkut.
- Sähkövalo.
- Taskulamppu päällä.
- Kynttilät palavat.
- Moottoripyörän valot
- Auton valot.
- Salama.
Valon käyttö
On olemassa useita tapoja käyttää valoenergiaa, nimittäin:
Huoneen lämmitys
On olemassa useita tekniikoita aurinkolämpöenergian käyttämiseksi huoneen lämmitykseen, nimittäin:
- Ikkuna
Tämä on yksinkertaisin aurinkolämpöä käyttävä lämmitystekniikka. Seinässä tarvitaan vain reikä aurinkolämmön siirtämiseksi ulkopuolelta rakennukseen. On suoria ikkunoita ilman lasia ja jotkut käyttävät lasia. Optimaalisen lämmön saamiseksi kaksinkertaiset ikkunat asennetaan ikkunoihin. Yleensä neljän vuodenajan alueilla rakennuksen seinät korvataan lasilla, jotta aurinko paistaa ja lämmittää huonetta talvella.
- Tromben muuri (Tromben muuri)
Tromben seinä on seinä, jonka ulkopuolella on kapea tila, joka on täynnä ilmaa. Kapean huoneen ulkoseinä on yleensä lasia. Tämä seinä on nimetty keksijänsä, Ranskan kansalaisen Felix Tromben mukaan.
Toimintaperiaate on, että tämä ulkopinta lämpenee auringonvalolla, ja sitten lämpö siirtyy hitaasti kapeaan huoneeseen. Lisäksi kapean huoneen lämpö konvektioituu rakennukseen trombeen seinien ilmakanavien kautta.
Aurinkoliesi
Aurinkokattilan toimintaperiaate on keskittää auringosta saatu lämpö pisteeseen käyttämällä a suuri kovera peili, jotta se saa suuren määrän lämpöä, jota voidaan käyttää korvaamaan öljy- tai puuhella oleva lämpö polttaa.
Maataloustuotteiden kuivaus
Tämän tekevät trooppisten kylien viljelijät yleensä kuivaamalla sadonsa kuumassa auringossa. Tämä menetelmä on erittäin kannattava viljelijöille, koska heidän ei tarvitse käyttää rahaa viljelykasvien kuivattamiseen. Toisin kuin neljän vuodenajan maanviljelijät, joiden on käytettävä rahaa kuivumiseen sadonkorjuutulokset käyttämällä fossiilisia polttoaineita käyttäviä uuneja tai sähköä.
Veden lämmitys
Yhteisö tarvitsee kuumaa vettä sekä uimiseen että antiseptisten välineiden sairaaloissa ja terveysklinikoissa. Kuuman veden tuottaminen vaatii suuria kustannuksia, koska sen on oltava saatavilla milloin tahansa ja sitä käytetään yleensä fossiilisen energian tai sähköenergian lämmitykseen. Käyttämällä aurinkoenergialla toimivaa lämmitintä tämä ei kuitenkaan ole ongelma, koska veden lämmittäminen Tämä tapahtuu absorboimalla aurinkolämpö kollektorilla, joten se ei vaadi materiaalikustannuksia polttaa.
sähköntuotanto
Aurinkovoimalan käsite on yksinkertainen, eli auringonvalon muuntaminen sähköenergiaksi. Auringonvalo on eräänlainen luonnonvaroista peräisin oleva energia. Tätä aurinkoenergiaa on käytetty laajalti sähkövirran toimittamiseen tietoliikennesatelliiteissa aurinkokennojen kautta. Tämä aurinkokenno voi tuottaa rajoittamattoman määrän suoraan auringosta otettua sähköenergiaa ilman pyöriviä osia eikä vaadi polttoainetta. Joten aurinkokennojärjestelmien sanotaan usein olevan puhtaita ja ympäristöystävällisiä.
Valon heijastuksen laki
Valon heijastumisen laki (Snellius), joka kuuluu seuraavasti.
- Tuleva säde, normaali viiva ja heijastunut säde ovat samassa tasossa.
- Tulokulma on sama kuin heijastuskulma.
- Peiliin kohtisuorassa olevat säteet heijastuvat takaisin.
Heijastuneen valon suunnan tai valoa heijastavien esineiden pinnan muodon suhteen valvontaa on kahdenlaisia:
- Säännöllinen heijastus (silmämääräinen heijastus)
Säännöllinen palautuminen on heijastus, joka tapahtuu, kun tuleva säde putoaa tasaiselle tai tasaiselle pinnalle. Säännöllisessä heijastuksessa valo heijastuu yhteen suuntaan.
- Hajaheijastus tai hajaheijastus
Hajaheijastus tai hajavalvonta on valon heijastus kaikkiin suuntiin, mikä tapahtuu, koska tuleva säde putoaa karkealle tai epätasaiselle pinnalle.
- Heijastus tasaisessa peilissä
Tasopeilissä olevan kuvan ominaisuudet ovat:
- maya
- Sama koko (suurennus = 1)
- Pystyssä, mutta ylösalaisin vasemmalle ja oikealle
- Etäisyys esineestä peiliin on sama kuin etäisyys kuvasta peiliin (s = s ')
- Heijastus koverassa peilissä
Koveran peilin muodostaman kuvan kuvaamiseksi tarvitsemme apua koveran peilin erityisten säteiden muodossa. Koverassa peilissä on kolme erityistä sädettä, nimittäin:
- Tuleva säde on pääakselin suuntainen ja heijastuu peilin polttopisteen läpi.
- Säde kulkee peilin polttopisteen läpi ja heijastuu pääakselin suuntaisesti.
- Tuleva säde kulkee peilin kaarevuuspisteen läpi ja heijastuu sitten peilin kaarevuuspisteen kautta osuvaksi tulevan säteen kanssa
Valon nopeus
Valon nopeus on valon nopeus tyhjössä; Valon nopeus on fyysinen vakio, jota merkitään c-kirjaimella, celeritas-lyhenne viitataan latinankieliseen merkitykseen "nopeus". Tämä on erittäin tärkeä vakio fysiikassa ja sen arvo on 299 792 458 metriä sekunnissa. Tämä arvo on tarkka arvo, koska metrin pituus määritetään vakionopeudella.
Tämä nopeus on suurin nopeus, jolla kaikki maailmankaikkeuden energiamuodot, aineet ja tiedot voivat kulkea. Tämä nopeus on kaikkien massattomien hiukkasten nopeus ja fysiikan kenttä, mukaan lukien sähkömagneettinen säteily tyhjiössä. Tämä nopeus on myös nykyaikaisen gravitaationopeuden teorian mukaista.
Hiukkanen tai aalto kulkee nopeudella c riippumatta liikkeen lähteestä ja tarkkailijan inertiaalisesta viitekehyksestä. Suhteellisuusteoriassa c on kietoutunut tilaan ja aikaan. Tämä vakio näkyy myös massa-energiaekvivalenssifysiikan yhtälössä E = mc2.
Valon nopeus leviää läpinäkyvien materiaalien, kuten lasin tai ilman läpi, on hitaampi kuin c. Materiaalin valonopeuden nopeuden vc suhdetta kutsutaan materiaalin taitekertoimeksi n (n = c / v).
Esimerkiksi lasin taitekerroin on yleensä välillä noin 1,5, mikä tarkoittaa, että lasin valo kulkee nopeudella c / 1,5 200 000 km / s; Ilman näkyvän valon taitekerroin on noin 1 0003, joten valon nopeus ilmassa on noin 90 km / s hitaampi kuin c.
Vaikka se liikkuu suurella nopeudella, se ei tarkoita, että valoa ei voida pysäyttää. Tutkijat ovat onnistuneet pysäyttämään valon nopeuden hetkeksi kvanttifysiikan periaatteita käyttäen. Aiemmin vuonna 1999 he pystyivät hidastamaan valoa 17 metriin sekunnissa. Tämä pystyy tarjoamaan edistystä kvanttiviestinnän kehittämisessä.
Monin tavoin valon voidaan ajatella liikkuvan suoraan ja välittömästi, mutta hyvin suurilla etäisyyksillä valon nopeusrajoitus vaikuttaa havaittuihin havaintoihin. Viestinnässä avaruusaluksen kanssa voi kestää muutamasta minuutista useaan tuntiin, jotta avaruusaluksen lähettämät viestit vastaanotetaan maapallolla.
Tähtivalo, jonka näemme taivaalla, tulee viime vuonna säteilevästä valosta. Tämä antaa meille mahdollisuuden tutkia ja tutkia maailmankaikkeuden historiaa katsomalla hyvin kaukaisia esineitä. Valon nopeus on rajoitettu myös rajoittamalla tietokoneen enimmäisnopeutta, joten tietoja on lähetettävä yhdestä sirusta toiseen tietokoneen siruun.
Seuraa seuraavaa linkkiä saadaksesi lisätietoja:
- 223 Energian määritelmä ja tyypit asiantuntijoiden mukaan
- Energian määritelmä ja tyypit asiantuntijoiden mukaan
- Ymmärtäminen ja 4 erilaista potentiaalista energiaa toivottavasti
- Eristinten, johtimien ja puolijohteiden määritelmä fyysikkojen mukaan
Se on arvostelu Valo: Asiantuntijoiden ymmärtäminen, ominaisuudet, lisääntyminen, lähde, käyttö, laki ja nopeus Toivottavasti siitä voi olla hyötyä koulutusopettajien uskollisille ystäville. Com Amen…