Svetloba: opredelitev, narava, vir, uporaba in zakon
Svetloba je zelo pomembna oblika energije, ki jo potrebujejo vsa živa bitja na zemlji. Brez svetlobe življenja na zemlji je gotovo, da ne more teči popolnoma. Vsa živa bitja so neposredno ali posredno odvisna od obstoja svetlobe.
Rastline potrebujejo svetlobo kot material za fotosintezo. Če rastlina ne dobi svetlobe, rastlina ne bo izvedla postopka fotosinteze, tako da ne bo mogla sproščati kisika.
Brez dvoma smo ljudje tudi zelo odvisni od obstoja svetlobe. Brez svetlobe ne bomo mogli storiti ničesar, na primer postopek gledanja, čeprav so naše oči normalne, če pa svetlobe ni, potem ne bomo mogli videti. Vloga svetlobe je tako pomembna za živa bitja, zato bomo v tem članku razpravljali o fiziki svetlobe.
Definicija svetlobe
Svetloba je oblika energije elektromagnetnega valovanja, ki je vidna očesu z valovno dolžino približno 380-750 nm. V fiziki je svetloba elektromagnetno sevanje z valovnimi dolžinami, ki so vidne ali nevidne. Poleg tega je svetloba delček, imenovan fotonski paket.
Obe opredelitvi sta, da se lastnosti prikazane svetlobe imenuje "dualizem valovnih delcev". Pakete svetlobe, imenovane spekter, zaznava vida nato vizualno zazna kot barve. Področje preučevanja svetlobe, znano kot optika, je pomembno področje raziskav sodobne fizike.
Razumevanje svetlobe po mnenju strokovnjakov
Ta raziskava se je začela s pojavom klasične dobe svetlobne optike, ki je preučevala optične veličine, kot so:
- intenzivnost,
- frekvenca ali valovna dolžina,
- polarizacija in faza svetlobe.
- Lastnosti svetlobe in njene interakcije z okolico se izvajajo z uporabo geometrijskega paraksialnega pristopa, kot sta odsev in lom, optične lastnosti fizičnega pristopa pa so:
- motnja,
- difrakcija,
- razpršitev,
- polarizacija.
Vsak študij klasične optike se imenuje geometrijska optika en: geometrijska optika in fizična optika en: fizična optika.
Na vrhuncu klasične optike je bila svetloba opredeljena kot elektromagnetno valovanje in je sprožila vrsto odkritij in ideje, od leta 1838 Michael Faraday o odkritju katodnih žarkov, leta 1859 s teorijo sevanja črne mase avtor Gustav Kirchhoff, 1877 Ludwig Boltzmann je dejal, da so energijska stanja fizikalnih sistemov lahko diskretna, kvantna teorija kot model teorije sevanja črne mase pa Max Planck leta 1899 s hipotezo, da lahko sevanje in absorbirano energijo razdelimo na številne ločene elemente, imenovane energija, E .
Leta 1905 je Albert Einstein je eksperimentiral s fotoelektričnim učinkom, svetlobo, ki osvetljuje atome, da elektroni skočijo iz svojih orbit. Leta 1924 je sojenje Louis de Broglie je dokazal, da ima elektron lastnost dvojnosti valovnih delcev, da je pionir teorije dualnosti valovitih delcev.
Albert Einstein nato pa leta 1926 na podlagi fotoelektričnega učinka izdelal postulat, da je svetloba sestavljena iz kvantov, imenovanih fotoni, ki imajo enako lastnost dvojnosti.
Delo Alberta Einsteina in Maxa Plancka je leta 1921 oziroma 1918 dobilo Nobelovo nagrado in je osnova za razvoj teorije kvantne mehanike mnogi znanstveniki, med njimi Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber in drugi.
Ta doba se nato imenuje doba moderne optike, svetloba pa je definirana kot dualizem prečnih elektromagnetnih valov in pretok delcev, imenovanih fotoni. Nadaljnji razvoj se je zgodil leta 1953 z izumom maserja in laserskega žarka leta 1960. Obdobje moderne optike ni nujno končalo dobe klasične optike, temveč je uvedlo druge lastnosti, in sicer difuzijo in razpršitev svetlobe.
LASTNOSTI SVETLOBE
Svetloba ima določene lastnosti. Lastnosti svetlobe imajo številne koristi za življenje, in sicer naslednje:
Svetloba se širi v ravni črti
Ko hodite v temi, potrebujete svetilko. Ko vklopite svetilko, v kateri smeri je luč, ki prihaja iz svetilke? Svetloba svetilke potuje v ravni črti. Je res, da svetloba potuje po ravni črti? To lastnost svetlobe lahko dokažete z naslednjo dejavnostjo. Glede na to, ali oddajajo svetlobo, so predmeti razvrščeni v svetlobne vire in temne predmete. Predmeti svetlobnega vira lahko oddajajo svetlobo. Primeri svetlobnih virov so sonce, svetilke in plameni. Temni predmeti medtem ne morejo oddajati svetlobe. Primeri temnih predmetov so kamen, les in papir.
Glede na to, ali lahko prepuščajo svetlobo ali ne, se predmeti delijo na neprozorne in prosojne predmete. Neprozorni predmet ne more oddajati svetlobe, ki ga zadene. Ko je predmet izpostavljen svetlobi, tvori senco. Primeri neprozornih predmetov so papir, karton, vezan les, les in stene. Medtem lahko prosojni predmeti prehajajo svetlobo, ki jih zadene. Primer prosojnega predmeta je steklo.
Odsevana svetloba
Obstajata dve vrsti odboja svetlobe, in sicer razpršeni odsev (razpršeni odsev) in redni odsevr. Difuzni odboj se pojavi, ko svetloba zadene grobo ali neenakomerno površino. Pri tem odboju je odsevana svetloba nepravilna v smeri. Medtem pride do rednega odboja, ko svetloba zadene ravno, gladko in sijočo površino. Površine, ki imajo te lastnosti, na primer ogledala. Pri tem odboju ima odsevana svetloba pravilno smer.
Ogledalo je predmet, ki odbija svetlobo. Glede na obliko površine obstajajo ravninska in ukrivljena ogledala.
Lom svetlobe
Ko svetloba potuje skozi dve snovi z različno gostoto, se svetloba upogne. Imenuje se upogibanje smeri širjenja svetlobe po prehodu skozi drug medij širjenja lom.
Ko svetloba potuje iz manj goste snovi v bolj gosto snov, se bo svetloba lomila bližje normalni črti. Na primer, svetloba potuje iz zraka v vodo. Po drugi strani pa, ko svetloba potuje iz gostejše snovi v manj gosto snov, se svetloba lomi stran od običajne. Na primer, svetloba potuje iz vode v zrak.
Refrakcija svetlobe, s katero se pogosto srečujete v vsakdanjem življenju. Na primer, dno ribnika je videti plitvejše od dejanske globine. Simptome loma lahko opazimo tudi na svinčniku, nameščenem v kozarcu, napolnjenem z vodo. Svinčnik bo videti zlomljen.
Razgradljiva svetloba
Mavrice nastanejo zaradi svetlobnih razkrojnih dogodkov (razpršitev). Disperzija je razgradnja bele svetlobe na različne barvne luči. Sončna svetloba, ki jo vidimo, je bela. Vendar je v resnici sončna svetloba sestavljena iz številnih barvnih svetlob. Sončne svetlobe razkrojijo kapljice vode v oblakih in tvorijo mavrične barve.
Razmnoževanje svetlobe
Svetloba potuje skozi pline, večino tekočin in nekaj trdnih materialov. Tudi svetloba lahko potuje skozi vakuum. Ta pojav poznamo, ker je nebesna telesa, kot so zvezde, videti po njihovi svetlobi z zemlje.
Ko svetlobni valovi zadenejo predmet in prodrejo, se material imenuje prozoren ali prozoren material.
Ko svetlobni valovi udarijo v material in prodrejo, vendar se svetloba razprši, se material imenuje prosojni material. Toda tega gradiva ne moremo jasno videti. Ko svetlobni valovi udarijo v material in ne prodrejo, ampak se odbijejo, se predmet imenuje neprozoren ali dolgočasen.
Ko svetloba zadene predmet, se nekaj svetlobe odbije. Odsev na ravnih in gladkih površinah se pojavlja redno.
Poskusite se pogledati v ogledalo. Kaže, da ogledalo odseva svetlobo vašega obraza v pravilni obliki, kot je vaš obraz.
Ta reden odsev svetlobe lahko opazimo tudi na robu jezera, ki ima mirno površino. Številna drevesa okoli jezera se jasno odražajo v vodi.
Izvor svetlobe
- Toplotno sevanje (sevanje črnega telesa).
- Žarnica.
- Trdni delci se svetijo pri visokih temperaturah (glej ogenj).
- Atomska spektralna emisija.
- Laserji in maserji.
- Svetleče diode.
- Plinske sijalke (fluorescenčne sijalke, živosrebrne sijalke itd.).
- Ogenj iz plina.
- Pospešek naelektrenega prostega delca (običajno elektrona).
- ciklotronsko sevanje.
- Bremsstrahlung sevanje.
- Sevanje Čerenkov.
- kemoluminiscenca.
- florescence.
- fosforescenca.
- katodna cev.
- bioluminiscenca.
- Sonoluminiscenca.
- Triboluminescenca.
- Radioaktivni razpad.
- Anihilacija delcev in delcev.
- Sonce
- Zvezda.
- Ogenj.
- Električna svetloba.
- Svetilka vklopljena.
- Prižgane sveče
- Motorne luči
- Avtomobilske luči.
- Flash.
Uporaba svetlobe
Obstaja več načinov uporabe svetlobne energije, in sicer:
Ogrevanje sobe
Obstaja več tehnik uporabe sončne toplotne energije za ogrevanje prostorov, in sicer:
- Okno
To je najpreprostejša tehnika ogrevanja z uporabo sončne toplotne energije. V steni je potrebna le luknja za prenos sončne toplote od zunaj v stavbo. Obstajajo neposredna okna brez stekla, nekateri pa uporabljajo steklo. Da bi dobili optimalno toploto, so na okna nameščena okna z dvojno zasteklitvijo. Običajno na območjih štirih letnih časov stene stavbe zamenjajo s steklom, tako da sonce pozimi lahko posije in ogreje prostor.
- Trombe Wall (Trombe Wall)
Trombova stena je stena, zunaj katere je ozek prostor, napolnjen z zrakom. Zunanja stena ozke sobe je običajno steklena. Ta zid je dobil ime po svojem izumitelju Felixu Trombeju, francoskem državljanu.
Načelo dela je, da se bo ta zunanja površina ogrevala s sončno svetlobo, nato pa se toplota počasi prenaša v ozek prostor. Poleg tega bo toplota v ozkem prostoru v stavbo odvajana skozi zračne kanale na stenah trombe.
Sončna peč
Načelo delovanja sončnega štedilnika je, da toploto, ki jo prejme sonce, na točki osredotoči s pomočjo veliko konkavno ogledalo, tako da dobi veliko toplote, ki jo lahko uporabimo za nadomestitev toplote iz peči na olje ali drva opeklina.
Sušenje kmetijskih proizvodov
Kmetje v tropskih vasicah to običajno storijo tako, da svoje pridelke posušijo pod vročim soncem. Ta metoda je zelo donosna za kmete, ker jim ni treba zapravljati denarja za sušenje pridelkov. Za razliko od kmetov v štirih sezonah države, ki morajo denar porabiti za sušenje rezultate žetve s pečmi, ki uporabljajo fosilna goriva ali z uporabo elektrika.
Ogrevanje vode
Skupnost zelo potrebuje oskrbo s toplo vodo, tako za kopanje kot za antiseptična orodja v bolnišnicah in zdravstvenih klinikah. Oskrba s toplo vodo zahteva velike stroške, ker mora biti na voljo kadar koli in se običajno uporablja za ogrevanje fosilne ali električne energije. Vendar z uporabo solarnega grelnika vode to ni problem, ker ogrevanje vode To se naredi z absorpcijo sončne toplote s pomočjo kolektorja, tako da ne zahteva materialnih stroškov opeklina.
močna generacija
Koncept sončne elektrarne je preprost, in sicer pretvarjanje sončne svetlobe v električno energijo. Sončna svetloba je oblika energije iz naravnih virov. Sončevi naravni viri se pogosto uporabljajo za oskrbo z električno energijo v komunikacijskih satelitih prek sončnih celic. Ta sončna celica lahko proizvede neomejeno količino električne energije, neposredno odvzete s sonca, brez vrtečih se delov in ne potrebuje goriva. Tako da za sisteme sončnih celic pogosto rečemo, da so čisti in okolju prijazni.
Zakon odseva svetlobe
Zakon odseva svetlobe (Snellius), ki se glasi, kot sledi.
- Incidentni žarek, normalna črta in odbiti žarki ležijo v isti ravnini.
- Vpadni kot je enak kot odboja.
- Žarki, ki so pravokotni na ogledalo, se bodo odbijali nazaj.
Glede smeri odbojne svetlobe ali oblike površine predmetov, ki odbijajo svetlobo, obstajata dve vrsti spremljanja, in sicer:
- Redni odsev (zrcalni odsev)
Redno odbijanje je odsev, ki nastane, ko padajoči žarek pade na gladko ali ravno površino. Pri rednem odboju se bo svetloba odbijala v eno smer.
- Diffuse Reflection ali Diffuse Reflection
Difuzni odsev ali razpršeno spremljanje je odboj svetlobe v vseh smereh, do katerega pride, ker padajoči žarki padejo na hrapavo ali neenakomerno površino.
- Odsev v ravnem ogledalu
Značilnosti slike v ravnem ogledalu so:
- Maya
- Enaka velikost (povečava = 1)
- Pokonci, vendar na glavo levo in desno
- Razdalja od predmeta do ogledala je enaka razdalji od slike do ogledala (s = s ')
- Odsev v konkavnem ogledalu
Za opis slike, ki jo tvori konkavno ogledalo, potrebujemo pomoč v obliki posebnih žarkov na konkavnem ogledalu. V konkavnem ogledalu so trije posebni žarki, in sicer:
- Incidentni žarek je vzporeden z glavno osjo in se odraža skozi goriščno točko ogledala.
- Žarek prihaja skozi goriščno točko ogledala in se odbija vzporedno z glavno osjo.
- Žarki prihajajo skozi točko ukrivljenosti zrcala, nato pa se odsevajo skozi ukrivljenost zrcala sovpada z vpadnim žarkom
Hitrost svetlobe
Hitrost svetlobe je hitrost svetlobe v vakuumu; svetlobna hitrost je fizikalna konstanta, označena s črko c, okrajšava za celeritas se nanaša na latinsko besedo "hitrost". To je zelo pomembna stalnica v fiziki in je vredna 299.792.458 metrov na sekundo. Ta vrednost je natančna vrednost, ker je dolžina merilnika določena s konstantno svetlobno hitrostjo.
Ta hitrost je največja hitrost, ki jo lahko prehajajo vse oblike energije, snovi in informacij v vesolju. Ta hitrost je hitrost vseh brezmasnih delcev in področja fizike, vključno z elektromagnetnim sevanjem v vakuumu. Ta hitrost je tudi v skladu s sodobno teorijo gravitacijske hitrosti in hitrosti gravitacijskih valov.
Delček ali val potuje s hitrostjo c, ne glede na vir gibanja in opazovalni inercijski referenčni okvir. V teoriji relativnosti se c prepleta s prostorom in časom. Ta konstanta se pojavlja tudi v enačbi fizikalne enakovrednosti mase-energije E = mc2.
Hitrost širjenja svetlobe skozi prozorne materiale, kot sta steklo ali zrak, je počasnejša od c. Razmerje med hitrostjo vc svetlobne hitrosti v materialu se imenuje lomni količnik materiala n (n = c / v).
Na primer, lomni količnik stekla se običajno giblje od približno 1,5, kar pomeni, da svetloba v steklu potuje s hitrostjo c / 1,5 200 000 km / s; Zračni indeks loma za vidno svetlobo je približno 1.0003, zato je hitrost svetlobe v zraku približno 90 km / s počasnejša od c.
Čeprav se premika z veliko hitrostjo, še ne pomeni, da svetlobe ni mogoče ustaviti. Znanstvenikom je uspelo za minuto ustaviti svetlobno hitrost z uporabo načel kvantne fizike. Prej leta 1999 so lahko upočasnili svetlobo na 17 metrov na sekundo. To lahko zagotovi napredek pri razvoju kvantne komunikacije.
Za svetlobo lahko v mnogih pogledih razmišljamo tako, da se premika neposredno in v trenutku, toda pri zelo velikih razdaljah bo omejitev svetlobe vplivala na opazovana opazovanja. Pri komunikaciji z vesoljskim plovilom lahko traja od nekaj minut do nekaj ur, da Zemlja prejme sporočila, ki jih pošlje vesoljsko plovilo.
Zvezdina svetloba, ki jo vidimo na nebu, prihaja iz lansko oddane svetlobe. To nam omogoča, da preučujemo in preučujemo zgodovino vesolja s pogledom na zelo oddaljene predmete. Hitrost svetlobe je omejena in omejuje tudi največjo hitrost računalnika, zato je treba informacije pošiljati z enega čipa na drug čip v računalniku.
Za več informacij sledite tej povezavi:
- 223 Opredelitev in vrste energije po mnenju strokovnjakov
- Razumevanje in vrste energije po mnenju strokovnjakov
- Razumevanje in 4 vrste potencialne energije Upajmo
- Opredelitev izolatorjev, vodnikov in polprevodnikov po mnenju fizikov
To je pregled o Svetloba: Razumevanje po mnenju strokovnjakov, lastnosti, širjenje, vir, uporaba, zakon in stopnja Upajmo, da je lahko koristen za zveste prijatelje učiteljev. Com Amen ...