Mi a fény
Mi a fény
Modern fizikai optika kezeli könnyű, mint egy formája az elektromágneses hullámok által érzékelt az emberi szem. Más szóval azt mondhatjuk, hogy a fény - az elektromágneses sugárzást.
látható fény
Amint az jól ismert, az elektromágneses hullámok különböznek frekvencia és hullámhossz. És attól függően ezek az értékek, az elektromágneses sugárzás van osztva frekvenciasávon.
A fizika, úgy vélik, hogy a látható fény az elektromágneses hullámok, amelyeknek hossza tartományban vannak a 380 nm (750 THz oszcillációs frekvencia) a 780 nm-es (429 GHz frekvenciájú oszcillációk).
Függetlenül attól, hogy a fizikai optika a koncepció „könnyű” is elektromágneses hullámok, nem látható az emberi szem az infravörös tartományban egy hullámhossza 1 mm - 780 nm-es és egy 300 GHz frekvencián - 429 THz és az ultraibolya tartományban hullámhosszú 380 - 10 nm, és a frekvenciája 7 , 5 x 10 14 Hz - 3 x 10 16 Hz.
Infravörös, látható és ultraibolya sugárzás az úgynevezett optikai spektrumot. A felső határa az optikai hullámhossz-tartományban a határ az az infravörös sugárzást, és az alsó - rövidhullámú ultraibolya sugárzás határán. Így a tartomány optikai sugárzás - 1 mm és 10 nm.
Valamint ott van a fény? Kiderült, hogy ez eredményeként jött létre a folyamatok belül előforduló atomok, ha változik az állapotuk. Ez ad okot, hogy a részecskék áramát, az úgynevezett fotonok. Nincs tömeg, hanem az energia.
Kiderült, hogy a fényt egyidejűleg a tulajdonságai az elektromágneses hullámok és a tulajdonságait diszkrét részecskék - fotonok.
fényforrások
Bármely szerv, amely elektromágneses hullámokat bocsát ki egy frekvencia található, egy sor látható fény, említhetjük fényforrás. Minden fényforrás megosztottak természetes, természet által létrehozott és az ember által létrehozott emberek.
A legfontosabb természetes fényforrás a Földön -, természetesen, a napot. Ez ad nekünk nem csak fényt, hanem hőt. Hála az energia a napfény bolygónkon van élet. Fénykibocsátó hold, csillagok, üstökösök és más égitestek. Forrásai a természetes fény nem csak a testet, hanem a természeti jelenségek. Zivatarok alatt, kiderül, milyen erős fény világítja meg mindent körül villám. Aurora izzó szervezetekre, ásványi anyagok, stb -. Az is természetes, fényforrások.
Az első és legősibb mesterséges fényforrás lehet nevezni a tábortűz. Később, az emberek megtanulták használni az egyéb tüzelőanyagok és létrehozni hordozható fényforrásokat. Gyertyák, fáklyák, mécsesek, gáz lámpák, stb Minden ezek a források alapján az égést, és ezzel együtt a fény, nagy mennyiségű hőt.
A találmány a villamosenergia hagymákat is használják az emberek, mint fényforrások.
geometriai optika
Fény terjedése az átlátszó közegben, tükörképe a tükröző-fényvisszaverő felület, fénytörés közötti határfelületen a két átlátszó közegben jelentkezik a bizonyos törvény, amely részt vesz a tanulmány a geometriai optika.
Ahhoz, hogy tanulmányozza a különböző jelenségek fény geometriai optika alkalmazni fogalmak, mint a pontszerű fényforrás és fénysugár.
Az alapkoncepciója geometriai optika - fénysugár.
Normál lámpa forgalmaz fény minden irányba egyenletesen. Zárja be ezt lámpa átlátszatlan anyagból készül, így a kibocsátott fény általa kerülhet sor csak egy kis keskeny nyíláson. Megy keresztül a keskeny fénysugár irányított egy egyenes vonal mentén. Ez a vonal, amely mentén a fénysugár nevezzük egy fénysugár. Az irány a fény nem függ annak keresztirányú méretei.
Gyertyák, lámpák, lámpák és egyéb fényforrások elég nagy, mint a távolság, amelyre a fényük. Ezek az úgynevezett A hossza a fényforrás. A pontszerű fényforrás tekinthető forrás nagysága, ami elhanyagolható a távolság, ameddig a fény. Például szóköz csillag, valóban hatalmas méretek, lehet tekinteni egy pontszerű fényforrás, mint a távolság, amelyet a fény utazik, hatalmas méretéhez képest a csillag.
Tekintsük alaptörvényei geometriai optika.
A törvény egyenes vonalú fényterjedés
Az átlátszó homogén közegben a fény egyenes vonalban. Ennek bizonyítéka törvény a kísérlet, amelyben a fény egy pontban áthalad egy kis lyuk a képernyőn. Az eredmény egy keskeny, és mögé a képernyő síkjával párhuzamos, van jobb fénykör középpontjában egy irányt, amerre a fénysugár.
Között elhelyezett fényforrás és a képernyőn egy kis tárgyat. A képernyőn látjuk az árnyék a téma. Shadow - ez egy olyan terület, ahol a fénysugár nem esik. A megjelenés miatt az egyenes vonalú terjedését a fény. Ha a fényforrás pont, ez csak egy árnyék képződik. Ha a mérete elég nagy, mint a távolság a tárgy, akkor létrehoz árnyék és félárnyékban. Sőt, ebben az esetben a fénysugarak származnak egyes pontforrások. Néhány ezek közül bekerülni a terület az árnyék, megvilágított széle, ezáltal a félárnyékban - a terület, ahol a fénysugár behatol részben.
egyenes vonalú terjedés törvény magyarázza a természet nap- és holdfogyatkozás. A napfogyatkozás következik be, amikor a Hold a Nap és a Föld, és a Hold árnyéka a földre esik.
A törvény egyenes vonalú fényterjedés használt az ókori görögök is, ha telepíti az oszlopokat. Ha az oszlopok kerülnek szigorúan egyenes vonalban, a legközelebbi, amely vizuálisan közel az összes többi.
A törvény a fény visszaverése
Ha az utat a fénysugár megfelel a fényvisszaverő felület, a fénynyaláb megváltoztatja az irányát. A beeső és visszavert sugárzás és a normál (merőleges), hogy a fényvisszaverő felület a előfordulási pontban helyreállított, egy síkban fekszik. A bezárt szög normális a gerendák van osztva két egyenlő részre. A leggyakoribb megfogalmazása a törvény az elmélkedés „beesési szög egyenlő a visszaverődési szöge.” De ez a meghatározás nem jelzik az irányt a visszavert fény. Eközben a visszavert sugár megy abba az irányba, szemben a beeső fény.
Ha a méretei a felületi egyenetlenség kevesebb, mint a fény hullámhossza, a sugarak incidens párhuzamos áramlási, tükröződve visszavert, és is megy párhuzamos adatfolyamot.
Ha a méretei a szabálytalanságok meghaladja a hullámhossz, a keskeny sugárnyaláb szétszórják és visszavert fénysugarak különböző irányban megy. Ezt diffúz visszaverődés. vagy szétszórt. De annak ellenére, hogy a rendezetlen diszperziós, visszaverődés törvény teljesül ebben az esetben. Mert minden fény beesési szög és a visszaverődési szög egyenlő.
A törvény a fénytörés
Hagyjuk ceruza egy pohár vizet. Vizuálisan, úgy tűnik számunkra, hogy kettétört, mint a víz felszínén. Tény, hogy egy ceruzával, nem történt semmi. Ennek az az oka, hogy a fénysugár esik a víz felszínén ugyanolyan szögben, és visszamegy a másik alá. Emiatt torz méretét és helyét a fizikai tárgyak.
Megváltoztatása az irányt a fénysugár a felület közötti két átlátszó média fényhullámok nevezzük fénytörés.
E törvény szerint, a fény beesési szög a felület és a szög fénytörés kapcsolódnak, mint:
ahol n1 - törésmutatója a közeg, amelyben a fény esik a felület;
Ɵ1 - közötti szög a beeső fény közötti határfelületen a gerenda és a rendes, hogy ezt a felületet;
N2- törésmutatója a közeg, amelyben a fényt hárul a felület;
Ɵ2 - közötti szög a gerenda múltban a felület és a normális, hogy ezt a felületet.
A törésmutatója a közeg - ez az arány a fény sebessége vákuumban, hogy a sebessége egy adott közegben:
Minél inkább eltér egység, annál nagyobb lesz a szög a fénynyaláb lehajlás az átmenet a vákuum a környezetben.
A fénynyaláb belépő sűrűbb közeg formák a szokásos, hogy a felülete kisebb szöget, hogy megtörik lefelé. De a valóságban, úgy tűnik, hogy ez a szög, éppen ellenkezőleg, magasabb, mint a beesési szög. Ennek eredményeként vagyunk tanúi torzítás mérete, alakja és elhelyezkedése tárgyak. Tárgyak, amelyek a vízben, úgy tűnik, hogy nekünk bólshimi, mint amilyenek valójában, és upstream. Tehát a fürdőzők gyakran rossz, becslésével a víz mélysége. Látják az alján a felvetett és mélysége úgy tűnik, hogy azok kevésbé.
Mivel a fénytörési napfény a légkörben nézni a napfelkeltét egy kicsit korábban, és a naplementét egy kicsit később, mint ezek a jelenségek történne, ha nem lenne hangulatot.
Alapján a jelenség a fénytörés lencse gyártani fotó és videó kamerák, mikroszkópok, teleszkópok, távcsövek és egyéb optikai eszközök, amelynek tagjai az optikai lencsék vagy prizmák.
Amikor elhaladnak a fény egy sűrűbb közeg egy kevésbé sűrű (például, a víz és a levegő) is ellenőrzi a teljes belső visszaverődés a fénysugár. Ez akkor fordul elő, amikor a beesési szög egyenlő egy bizonyos értéket, az úgynevezett korlátozó uglompolnogo belső visszaverődés. Ebben az esetben a beeső sugarak teljesen tükrözi a felület. Megtört sugarak teljesen eltűnik.
Ezt a jelenséget használják üvegszálas diódákat, amelyek készült optikailag átlátszó anyagból. Ezek nagyon vékony szál. Bejutó fény bennük, teljesen tükrözi a belső oldalai és terjed a hosszú távolságok.
Geometriai optika vizsgálja tulajdonságait a fény vizsgálata nélkül a hullám elmélet és a kvantum jelenségek. Természetesen pontosan leírja az optikai hatásokat nem lehet. De mivel a törvények sokkal könnyebb, mint a általánossá hullám törvények, akkor azt a széles körben használják a számítás az optikai rendszerek.