100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Природа света или из чего состоит свет? – фото и видео

Из чего состоит солнечный свет?

Из чего состоит солнечный свет?

Каждый день мы чувствуем на себе когда-то теплый и согревающий, когда-то бледный и, казалось бы, леденящий, а иногда яркий обжигающий солнечный свет. Он всегда ощущается по-разному, но какой эффект он оказывает на самом деле и что собой представляет?

Солнечный свет это — это доносящиеся до Земли электромагнитные волны, исходящие от Солнца. Благодаря этому гигантскому резервуару энергии зародилась жизнь и продолжает свою активность и доселе. Эта энергия передается в нескольких формах, но до нас доходят лишь часть из этого, изрядно прореженная и ослабленная атмосферой Земли. Если не углубляться в физику, сам свет состоит из ультрафиолетовых коротких волн (280-400 нм), привычного для нас видимого света средних волн (400-700 нм) и из длинных, инфракрасных волн (700 нм – 1мм). Кардинальное и определяющее различие между ними состоит в их способности проникать сквозь ткани и материалы, а также влиять на них.

Ультрафиолетовый свет (UV) — самый опасный вид солнечного излучения для человека. Он не может проникать так глубоко, как другие составляющие света, но может наносить сильный ущерб поверхностным слоям кожи человека. Это проявляется как в солнечных ожогах, ускорении старения кожи, и аллергических реакциях, так и в более серьезных проявлениях как, например, рак кожи и меланома. И это ещё с учетом того, что значительная часть ультрафиолета отсеивается атмосферой. Такой ущерб ультрафиолетовый свет наносит путем увеличения числа свободных радикалов (атомов или молекул с несколькими неспаренными электронами) в клетках кожи, которые повреждают ДНК или нарушают метаболические реакции.

Чтобы противодействовать этому, на данный момент разработано немало солнцезащитных гелей и мазей, которые хорошо справляются с ультрафиолетом, но, и это стоит подчеркнуть, практически никак не мешают воздействию на кожу и тело других спектров света. Эту задачу, однако, выполняет другое средство защиты от этого агрессора — поддержание диеты с достаточным количеством антиоксидантов, которые будут противодействовать генерированию свободных радикалов. В небольших количествах же UV приносит больше пользы, чем вреда, так как способствует естественному производству витамина D в организме.

Второй кусок волнового спектра — видимый свет. Он нам очень хорошо знаком, потому что именно из этого белого пучка и рождается известное нам освещение во всем многообразии его палитры и оттенков. Примитивные формы цветов, а конкретнее — фиолетовый (400 нм), синий (425 нм), голубой (470 нм), зеленый (550 нм), жёлтый (600 нм), оранжевый (630 нм) и красный (665 нм), вместе и выглядят как белый свет, являются его составным частями, находящимися в разных частях волнового спектра, а при определенных условиях, как вы уже догадались, могут материализовываться в виде радуги. Сочетание этих базовых цветов в совокупности с параллельным изменением других параметров, таких как интенсивность света и её распределение по спектру белого, а также светлость цвета, отражающие качества материала, фоновые цвета и т.д. образуют эту безумную, визуально насыщенную картину нашего мира.

Интересно, что именно видимым спектром, в основном, питаются растения, и поэтому они эволюционно к нему больше всего приспособлены. Тем не менее, нельзя сказать, что видимый свет только полезен, он может воздействовать на объекты примерно также, как и другие два компонента солнечного излучения, только в более умеренной форме. Исключением может быть его влияние на зрение человека, так как глаза человека особо к нему чувствительны, и потому высокоинтенсивный, мигающий или резкий видимый свет гораздо чаще других вариантов на практике приводит к повреждению зрительного аппарата человека.

Читайте так же:
5 опасностей высокого давления — рассматриваем вопрос

И последний тип света — инфракрасный (IR). Из всех перечисленных он может проникать глубже всего в тело человека, достигая костей и других глубинных тканей, и влияя даже на внутренние процессы в организме. Однако, в отличии от ультрафиолетового света, инфракрасный свет не вызывает такого сильного выделения свободных радикалов и не наносит большой урон человеку. В каком-то смысле, если видимый спектр — это лицо солнечного света, то инфракрасный— его тело, потому что последний отвечает за нагревание, позволяет человеку к нему «прикоснуться». Это происходит из-за того, что длинные волны могут легче сочетаться в колебаниях с молекулами веществ и в разы эффективнее передавать энергию. Забавно, что эта теплота, передаваемая Солнцем, имеет свойство не только расслаблять и доставлять удовольствие, но и приводит к ускорению заживления ран, а также к улучшению циркуляции крови.

И все же как бы не вел себя в тех или иных условиях солнечный свет, в итоге у него гораздо больше позитивных сторон. Он позволяет нам видеть и чувствовать красоту и эффективно выполнять наши задачи, и даже улучшает на наше психологическое самочувствие, настроение и иммунитет. Без него немыслима наша жизнь, это закреплено в самих человеческих генах. И даже самые прогрессивные фантасты и футуристы в своем творчестве не могут представить, каким бы было и как бы себя вело человечество, будучи незрячим и безразличным к свету.

Свет — это. Природа света. Законы света

Светом принято считать любой вид оптического излучения. Иными словами, это электромагнитные волны, длина которых находится в диапазоне единиц нанометров.

Общие определения

С точки зрения оптики, свет – это электромагнитное излучение, которое воспринимается глазом человека. За единицу изменения принято брать участок в вакууме 750 ТГц. Это коротковолновая граница спектра. Ее длина равна 400 нм. Что касается границы широких волн, то за единицу измерения берется участок в 760 нм, то есть 390 ТГц.

В физике свет рассматривается как совокупность направленных частиц, называемых фотонами. Скорость распределения волн в вакууме постоянна. Фотоны обладают определенным импульсом, энергией, нулевой массой. В более широком смысле слова, свет – это видимое ультрафиолетовое излучение. Также волны могут быть и инфракрасными.

свет это

Природа и источники света

Электромагнитное излучение создается в процессе взаимодействия заряженных частиц. Оптимальным условием для этого будет тепло, которое имеет непрерывный спектр. Максимум излучения зависит от температуры источника. Отличным примером процесса является Солнце. Его излучение близко к аналогичным показателям абсолютно черного тела. Природа света на Солнце обуславливается температурой нагревания до 6000 К. При этом около 40% излучения находится в пределах видимости. Максимум спектра по мощности располагается вблизи 550 нм.

Источниками света также могут быть:

  1. Электронные оболочки молекул и атомов во время перехода с одного уровня на другой. Такие процессы позволяют достичь линейный спектр. Примером могут служить светодиоды и газоразрядные лампы. которое образуется при движении заряженных частиц с фазовой скоростью света.
  2. Процессы торможения фотонов. В результате образуется синхро- или циклотронное излучение.

природа света

В свою очередь, источники света разделяются на группы относительно температурных показателей: А, В, С, D65. Самый сложный спектр наблюдается у абсолютно черного тела.

Характеристики света

Человеческий глаз субъективно воспринимает электромагнитное излучение как цвет. Так, свет может отдавать белыми, желтыми, красными, зелеными переливами. Это лишь зрительное ощущение, которое связано с частотой излучения, будь оно по составу спектральным или монохроматическим. Доказано, что фотоны способны распространяться даже в вакууме. При отсутствии вещества скорость потока равняется 300.000 км/с. Это открытие было сделано еще в начале 1970-х годов.

Читайте так же:
Функции красящих веществ в жизни растений – пигменты растений, фото и видео

На границе сред поток света испытывает либо отражение, либо преломление. Во время распространения он рассеивается через вещество. Можно сказать, что оптические показатели среды характеризуются значением преломления, равным отношению скоростей в вакууме и поглощения. В изотропных веществам распространение потока не зависит от направления. Здесь показатель преломления представлен скалярной величиной, определяющейся координатами и временем. В анизотропной среде фотоны проявляется в виде тензора.

естественный свет

Важнейшей характеристикой света является и его интенсивность. Она определяется такими фотометрическими величинами, как мощность и энергия.

Основные свойства света

Фотоны могут не только взаимодействовать между собой, но и иметь направление. В результате соприкосновения с посторонней средой поток испытывает отражение и преломление. Это два основополагающих свойства света. С отражением все более-менее ясно: оно зависит от плотности материи и угла падения лучей. Однако с преломлением дело обстоит куда сложнее.

Для начала можно рассмотреть простой пример: если опустить соломинку в воду, то со стороны она покажется изогнутой и укороченной. Это и есть преломление света, которое наступает на границе жидкой среды и воздуха. Этот процесс определяется направлением распределения лучей во время прохождения через границу материи.

луч света

Искусственное преломление света часто используется в исследовательских целях (микроскопы, линзы, лупы). Также к таковым источникам изменения характеристик волны относятся очки.

Классификация света

В настоящее время различают искусственный и естественный свет. Каждый из этих видов определяется характерным источником излучения.

Естественный свет представляет собой набор заряженных частиц с хаотичным и быстро изменяющимся направлением. Такое электромагнитное поле обуславливается переменным колебанием напряженностей. К естественным источникам относятся раскаленные тела, солнце, поляризованные газы.

Искусственный свет бывает следующих видов:

  1. Местный. Его используют на рабочем месте, на участке кухни, стены и т.д. Такое освещение играет важную роль в дизайне интерьера.
  2. Общий. Это равномерное освещение всей площади. Источниками являются люстры, торшеры.
  3. Комбинированный. Смесь первого и второго видов для достижения идеальной освещенности помещения.
  4. Аварийный. Он крайне полезен при отключениях света. Питание производится чаще всего от аккумуляторов.

Солнечный свет

На сегодняшний день это главный источник энергии на Земле. Не будет преувеличением сказать, что солнечный свет воздействует на все важные материи. Это количественная постоянная, которая определяет энергию.

солнечный свет

В верхних слоях земной атмосферы содержится около 50% излучения инфракрасного и 10% ультрафиолетового. Поэтому количественная составляющая видимого света равна всего 40%.

Солнечная энергия используется в синтетических и природных процессах. Это и фотосинтез, и преобразование химических форм, и отопление, и многое другое. Благодаря солнцу человечество может пользоваться электроэнергией. В свою очередь, потоки света могут быть прямыми и рассеянными, если они проходят через облака.

Три главных закона

С древних времен ученые занимались изучением геометрической оптики. На сегодняшний день основополагающими являются следующие законы света:

    Закон распространения. Он гласит, что в однородной оптической среде свет будет распределяться прямолинейно.

законы света

Восприятие света

Окружающий мир человеку виден благодаря способности его глаз взаимодействовать с электромагнитным излучением. Свет воспринимается рецепторами сетчатки, которые могут уловить и отреагировать на спектральный диапазон заряженных частиц.

У человека есть 2 типа чувствительных клеток глаза: колбочки и палочки. Первые обуславливают механизм зрения в дневное время при высоком уровне освещения. Палочки же являются более чувствительными к излучению. Они позволяют человеку видеть в ночное время.

Зрительные оттенки света обуславливаются длиной волны и ее направленностью.

Что такое свет в физике — определение, свойства и природа света

Вопрос, что такое свет в физике, является ключевым для многих отраслей деятельности науки и техники, он вызывает живой интерес как специалистов, так и просто любителей все знать. Использование слова «свет» в физике достаточно условно, так как оно не передает никаких свойств и характеристик отдельно взятого типа излучения. Это общее определение, которое удобно использовать для такого же общего описания природного явления.

Читайте так же:
Какие нелепые причины могут назвать арабы при разводе: выявляем суть

Свет – это то явление, с которым мы сталкиваемся постоянно, и благодаря чему вообще существует все живое на земле. Частицы так называемого «света» движутся от Солнца через огромные комические просторы на Землю, освещают ее и придают предметам, окружающим человека, видимость и многие свойства. На это явление можно смотреть далеко не с одной точки зрения, поэтому данный вопрос стоит рассмотреть более подробно.

Что такое свет в физике

Споры вокруг того, что же такое свет, шли в физике и научной среде многие века. Различные деятели выдвигали самые разные теории, что представляет собой данное явление природы, но никак не могли сойтись в едином мнении. Теории появлялись, как грибы после дождя, то опровергая, то дополняя друг друга.

Теории природы света

Был создан целый раздел физики – оптика, задача которого стояла в изучении рассматриваемого явления.

К изучению природы света приложили свои талантливые руки все видные деятели науки, начиная с 17 века. Такие европейские светила, как Декарт, Гук, Юнг, Ньютон, Гейгенс, Ампер и многие другие предпринимали многие попытки понять, чем является видимое нам излучение: волной или же потоком частиц.

Именно это противоречие, к которому приводили опыты, ставило исследователей в тупик. Ученым была никак не понятна сочетаемость: как в одном эксперименте явление может вести себя, как поток частиц, а в другом – как электромагнитное излучение.

На сегодня данный вопрос в известной степени решен. Все новые знания позволили вникнуть в суть вещей более глубоко. Корпускулярную и волновую теорию позже дополнила электромагнитная, далее специальная теория относительности Эйнштейна, позже квантовая теория и, наконец, квантовая электродинамика.

Волновые свойства света

То, что свет – это волна излучения с определенными волновыми свойствами, начали предполагать многие ученые еще в 17-18 веках. Опыты Юнга, Френеля, Ньютона явственно показали, что волновые характеристики выражаются в двух ключевых явлениях: дифракции и интерференции. Именно они имеют значения при доказательстве того, что мы имеем дело с волной.

Дифракция света

Луч видимого диапазона излучения способен как бы огибать препятствия любой формы и засвечивать даже ту область, которая якобы находится в тени. Отклонение от прямолинейного распространения, которое невозможно для твердых частиц, получило название дифракции.

Также доказано, что излучение может накладываться друг на друга и как бы дополнять волны аналогичной природы, либо же «тушить», уменьшать их интенсивность. Это явление получило название интерференции.

Оно активно применяется, к примеру, при производстве автомобильных фар – в их стеклах есть специальная фактура, которая позволяет использовать интерференцию и максимально увеличивать интенсивность свечения.

Но утверждение, что свет – это только волна, также находит протесты. Так как другие опыты, скажем, русского ученого Вавилова, показывают, что ему свойственна двойственная характеристика.

Электромагнитная природа света

То, что обычный солнечный луч является электромагнитной волной, является доказанным научным фактом. Над этим трудились многие умы, в частности, Эйнштейн, Вавилов и другие. Не один раздел физики посвящен доказательству того факта, что свет возникает в результате различных возбуждений в атомах и молекулах.

Теория Максвелла

Это может быть тепловое, химическое или электромагнитное воздействие. При прохождении различных процессов в атоме он излучает кванты энергии во всем видимом диапазоне.

Определение электромагнитной природы излучения доказано многими экспериментами, а также теорией. Наиболее полное описание данных вопросов дал известный ученый Максвелл в своих уравнениях по электромагнетизму.

Читайте так же:
Шаровая молния — самое таинственное природное явление

Спектральный состав света

Как показал в своих экспериментах английский естествоиспытатель Ньютон, обычный белый свет – это набор многих цветов, то есть волн с различной длиной, которые в результате взаимодействия складываются в один белый. Длина волн видимого спектра лежит в диапазоне 380-780 нанометров.

Диапазон видимого света

Наука смогла доказать, что практически любой вариант излучения не является монохроматичным – то есть, состоящим из волн только одной длины. Почти любой источник света испускает определенный спектр излучения, в котором есть разброс по длинам волн.

Если излучение имеет более короткие волны, нежели 380 нм, то они относятся к ультрафиолетовому свету, если большие 780 нм – инфракрасному. За их пределами сверху и снизу есть и другие типы излучения: гамма-лучи, рентгеновские волны, микроволновой диапазон.

Закон прямолинейного распространения света

Любой школьник, перешедший в 9-11 класс, должен знать, что свет в однородной среде распространяется по прямолинейной траектории, а его скорость равна 3х10 8 м/с. С такой скоростью луч долетает от Земли до Луны (расстояние между которыми 384 000 километров) всего примерно за 1,2-1,3 секунды!

Закон прямолинейного распространения света

Исходя из прямолинейного распространения света, выводятся многие понятия, такие как тень, угол падения и отражения, и многое другое. Разный раздел науки по-разному использует эти данные, но они имеют большое значение в технике и теории.

Подытоживая скажем, что лексическое значение греческого слова «фотон» четко передает его смысл – это свет. Свет одновременно является и электромагнитной волной, и потоком частиц фотонов, которые распространяются от источника излучения и заполняют собой все окружающее пространство по законам прямолинейного распространения, дифракции, интерференции и т. д.

И естественное, и искусственное освещение имеют одинаковые свойства, за исключением, разве что длины волны, ее амплитуды и других, более конкретных характеристик каждой волны.

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:

  1. Прямолинейное распространение светового луча в однородной среде.
  2. Отражение светового луча от непрозрачной поверхности.
  3. 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.

Читайте так же:
3 вещи, способные развить вашу интуицию, согласно психологам

Закон отражения одним из первых сформулирован учеными древности. Из этого закона следуют следующие свойства света:

  1. Падающий световой поток и отраженный луч находятся в одной плоскости.
  2. 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.

Основные законы оптики

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:

  1. Световой поток. Это величина, равная количеству энергии, излучаемой источником света за единицу времени.
  2. Сила света. Так называют плотность светового потока, распространяемого в данном направлении пространства.
  3. Яркость. Это характеристика, которая показывает отношение силы света, который излучает поверхность, к площади ее проекции на перпендикулярную оси наблюдения плоскость.
  4. 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:

  1. Интерференция — пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или более световых волн.
  2. Дифракция. Этим термином называется свойство световой волны огибать препятствия на своем пути.
  3. Поляризация — свойство световых лучей распространяться в определенном направлении (лазеры).

Квантовыми свойствами света считаются:

  1. Фотоэффект — выделение веществом электронов под воздействием электромагнитного излучения.
  2. Излучение черного тела. Абсолютно черным телом в физике называют тело, поглощающее все то излучение, которое на него падает.
  3. 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.

Спектр излучения черного тела

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.

Спектральный состав света

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию