Понятие и определение света с точки зрения физики
В XXI веке науке известно почти все об окружающих нас явлениях. По крайней мере, она может достаточно точно ответить на вопрос, что такое свет, какие у него свойства и каким законам он подчиняется.
Что такое свет с точки зрения физики
Первую научную теорию о природе света предложил в XVIII веке Христиан Гюйгенс, утверждавший, что световое излучение распространяется в пространстве волнами. Исаак Ньютон выдвинул свою концепцию о природе этого явления, согласно которой свет — это поток мельчайших частиц.
В середине XIX-го века наука сформировала новые представления о физической природе света. Прорывом стал закон электромагнитного поля Джеймса Максвелла, который смог гармонично соединить идеи Гюйгенса и Ньютона. Ученый доказал, что световое излучение одновременно является и частицей, и волной.
Эти же представления о явлении света актуальны и для современного научного сообщества. Единицей измерения светового потока принято считать фотон — квант электромагнитного излучения.
Световое излучение — это поперечная волна. Однако в падающем от источника пучке световых волн присутствуют колебания всех возможных направлений, в том числе, и продольных.
Природа явления, какие законы его описывают
За 200 лет активных изучений световых явлений, ученые накопили достаточно информации и сформулировали основные законы распространения светового потока в пространстве.
К ним относятся:
- Прямолинейное распространение светового луча в однородной среде.
- Отражение светового луча от непрозрачной поверхности.
- Преломление светового луча на границе двух разных сред.
Закон прямолинейного распространения утверждает, что видимый свет в однородной среде (воздух, вода) распространяется строго по прямой линии. Если на этой линии разместить предмет, то от него образуется тень.
В неоднородной же среде направление светового луча меняется. Одну часть фотонов поглощает среда, другая — меняет свой вектор движения.
Закон отражения одним из первых сформулирован учеными древности. Из этого закона следуют следующие свойства света:
- Падающий световой поток и отраженный луч находятся в одной плоскости.
- Угол падения светового луча всегда равен углу отражения.
Как действует закон преломления, каждый из нас мог наблюдать в жизни неоднократно. Мы видели как преломляется чайная ложка в прозрачном стакане воды, но не знали, что это объясняется изменением длины световых волн. Попадая в более плотную среду, скорость распространения светового потока уменьшается, и, наоборот, она увеличивается, переходя из воды в воздух. Другим примером, иллюстрирующим закон преломления света в атмосфере является радуга.
Общие определения
В физике существует специальный раздел, который занимается изучением света, его распространения в пространстве и взаимодействия с другим веществом. Этот раздел называется оптикой.
Другие важные определения, которые необходимо знать при изучении оптических явлений, это:
- Световой поток. Это величина, равная количеству энергии, излучаемой источником света за единицу времени.
- Сила света. Так называют плотность светового потока, распространяемого в данном направлении пространства.
- Яркость. Это характеристика, которая показывает отношение силы света, который излучает поверхность, к площади ее проекции на перпендикулярную оси наблюдения плоскость.
- Освещенность. Этим термином называют количество света, который падает на единицу поверхности.
Характеристики и основные свойства света
Основной характеристикой света является корпускулярно-волновой дуализм, то есть его двойственная природа, присущие ему свойства и волны, и частицы.
К основным волновым свойствам данного явления относятся:
- Интерференция — пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или более световых волн.
- Дифракция. Этим термином называется свойство световой волны огибать препятствия на своем пути.
- Поляризация — свойство световых лучей распространяться в определенном направлении (лазеры).
Квантовыми свойствами света считаются:
- Фотоэффект — выделение веществом электронов под воздействием электромагнитного излучения.
- Излучение черного тела. Абсолютно черным телом в физике называют тело, поглощающее все то излучение, которое на него падает.
- Эффект Комптона. Комптон исследовал упругое рассеяние коротковолнового рентгеновского излучения на свободных электронах вещества. Открытый им эффект увеличения длины волны рассеянного излучения получил название эффект Комптона.
Спектральный состав света
Еще Ньютон в своих экспериментах доказал, что обычный белый свет является набором многих цветов или волн, имеющих различную длину, которые при взаимодействии складываются в белый. Видимый свет находится в диапазоне от 380 до 780 нанометров.
Если излучение обладает волнами, короче 380 нм, то оно относится к ультрафиолетовому свету, если излучение имеет длину волн более 780 нм — оно называется инфракрасным.
За пределами ультрафиолетового и инфракрасного излучения находятся и другие, известные науке виды:
- гамма-лучи;
- рентгеновские волны;
- микроволновой диапазон и др.
Как свет воспринимается глазом
Свет воспринимается глазами человека в диапазоне 370-790 нм. Ультрафиолетовое излучение наше зрение зафиксировать не может, зато его воздействие испытывает на себе наша кожа, на которую оно оседает в виде загара. Инфракрасное же излучение ощущается человеком как тепло. Разработки последних лет подтвердили преимущество инфракрасных обогревателей перед другими видами.
Сетчатка глаз обладает уникальной способностью улавливать фотоны и передавать эту информацию в мозг для последующей обработки. Это подтвержденный факт, который свидетельствует о том, что человек является гармоничной частью природы.
Как видите, физика и ее отдельные аспекты кажутся простыми только на первый взгляд. Для того, чтобы разобраться в сути некоторых явлений, придется потратить не один час. Если физика — это не для вас и не про вас, обязательно обращайтесь за помощью к экспертам Феникс.Хелп.
Понравилась статья?
Подпишитесь на наш блог и получайте наши статьи первым!
Или подписывайтесь на нас в соцсетях:
Заметили ошибку? Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»
Нашли ошибку?
Текст с ошибкой:
Расскажите, что не так
Бесплатно отвечаем на ваши вопросы. Задайте свой вопрос и получите ответ от профессионального преподавателя. Выберите лучший ответ.
Вопросы могут задавать только авторизованные пользователи. Войти