Естественный свет это в физике кратко
Обновлено: 05.07.2024
Окружающий мир устроен таким образом, что всё увиденное нами есть свет. Сложно представить, что зрение работает именно так. По сути дела, видимые нами объекты – это некоторые тела, с которыми взаимодействуют световые лучи . Лучи отражаются, преломляются или участвуют в других более сложных физических процессах.
В первую очередь нужно понимать, что такое свет, откуда берутся световые лучи и как физика представляет себе эти явления.
Оказывается, этому вопросу посвящен целый раздел физики, который называется оптика .
Свет в оптике – это электромагнитное излучение. Его способен воспринимать человеческий глаз.
Вы удивитесь, но принцип восприятия света глазом абсолютно такой же, как и у цифровой фотокамеры.
Есть матрица, которая способна принимать свет и выдавать импульс и есть процессор или мозг, способный на этот импульс реагировать и его дешифрировать.
Логично предположить, что световой поток является чем-то типа радиации и представляет собой поток некоторых частиц , но при этом он видим нашим глазом, что не всегда характерно для других видов излучений.
В самом простом случае свет появляется от солнца (правда может генерироваться и лампочкой, и светлячком, и любым другим источником света).
Солнце – это звезда, в которой постоянно протекают сложные термоядерные реакции с высвобождением света. Высвобождаются фотоны или кванты света . Солнце как будто стреляет этими частичками во все стороны. Они вылетают на огромной скорости и обладают запасом энергии.
Именно их мы и можем наблюдать. Запаса энергии хватает, чтобы долететь до нас с вами.
Было обнаружено, что свет распространяется равномерно и прямолинейно в прозрачной и однородной среде. Этот постулат был зафиксирован, как закон прямолинейного распространения света . Именно в следствие этого обстоятельства мы рисуем световые лучи на схемах к задачам из оптики в виде направленных лучей.
Отрезки со стрелочками или вектора, которые потом проходят через линзы или другие субстанции.
Свет распространяется с определенной скоростью. Это скорость света.
Все мы помним, что в вакууме она равна 3 * 10^9 м/с . Заметьте, что именно в вакууме. В воде эта скорость уже другая и она меньше, чем скорость света в вакууме. Это объясняет, почему свет от солнца до нас доходит, а свет, скажем, от фонаря в соседней деревне - нет. Во всём виновата окружающая среда и её проницаемость для света . И именно благодаря вакууму, первоначальной энергии частицы от солнца хватает, чтобы долететь до нас по той самой прямой линии.
Тут возникает и ещё один интересный вопрос. Насколько далеко может распространяться свет ? Ответ прост. Пока ему ничего не мешает - практически бесконечно. Образно можно представить себе частицу, летящую в вакууме, как свинцовую гирю, падающую в пропасть. Только дна тут нет :). Так, мы видим свет звезд, расположенных за десятки световых лет от нас. Правда доходит он не сразу, а за пару лет.
Возможен такой вариант, что звезды уже не существует, а свет только долетел до нас .
Было обнаружено, что свет обладает как свойствами волны, так и свойствами, характерными для частиц. Это тот самый корпускулярно-волновой дуализм , о котором вы наверняка уже слышали. Процессу открытия этого явления и его пояснению можно посвятить отдельную статью.
Световой луч может отражаться, преломляться, дифрагировать, может происходить интерференция и многие другие интересные процессы. Многие явления природы, включая и наше восприятие окружающих объектов, построено на этих базовых законах.
Про базовые законы оптики и их проявление в природе мы расскажем дополнительно, а пока упомянем основные из них.
Например, объекты мы видим благодаря отражению света . Световой луч падает на объект, отражается от него буквально нам в глаз и создает изображение.
Цвет света (а следовательно и предмета) определяет его длина волны . Именно поэтому одни объекты красные, а другие синие. Белый свет можно легко разложить на спектр благодаря дисперсии света.
Тень образуется в следствие работы закона прямолинейного распространения света . Свет не может пройти сквозь плотный объект и формирует темную неосвещенную зону тени.
Ещё подтверждение прямолинейного распространения света можно увидеть в тумане, если светить прямо перед собой фонариком. Вы увидите луч, который имеет форму и направлен по прямой линии от вас.
Свет может рассеиваться . Именно поэтому, через мутную среду, например через воду с частицами песка, световой луч не проходит полностью.
Это лишь малое количество примеров световых законов, которые мы встречаем в реальной жизни.
(неполяризованный свет) - оптическое излучение с быстро и беспорядочно изменяющимися направлениями напряжённости эл.-магн. поля, причём все направления колебаний, перпендикулярные к световым лучам, равновероятны. Соотв. при разложении пучка Е. с. на два линейно поляризованных пучка (см.ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА) в любых двух взаимно перпендикулярных направлениях возникают две равные по интенсивности некогерентные (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ) компоненты исходного пучка. Будучи некогерентными, вторичные пучки, сведённые вместе, не интерферируют (см. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА). Мн. источники света (раскалённые тела, светящиеся газы) испускают свет, близкий к Е. с., но всё же обычно в небольшой степени поляризованный. Весьма близок к Е. с. прямой солн. свет.
Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .
(неполяризованный свет) - совокупность некогерентных световых волн со всеми возможными направлениями напряжённости эл.-магн. поля, быстро и беспорядочно сменяющими друг друга. При этом все направления колебаний, перпендикулярные к световым лучам, равновероятны, т. е. Е. с. обладает осевой симметрией относительно направления распространения. Свет, испускаемый отд. центром излучения (атомом, молекулой, узлом кристаллич. решётки и т. п.), обычно поляризован линейно и сохраняет состояние поляризации в течение 10 -8 с и меньше (это следует из экспериментов по наблюдению интерференции световых пучков при большой разности хода, когда, следовательно, могут интерферировать волны, испущенные в начале и в конце указанного временного интервала). В следующем акте излучения свет может обладать др. направлением поляризации. Обычно одновременно наблюдается излучение огромного числа центров, различно ориентированных и меняющих ориентацию но законам статистики. Это излучение и является Е. с. поляризация при отражении, при рассеянии света средой, дихроизм среды и т. п.). Близок к Е. с. прямой солнечный свет.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .
Большая часть информации, которую получает человек из окружающего мира, — визуальная информация. Мы видим благодаря тому, что наши глаза способны улавливать электромагнитное излучение — свет.
Роль света в жизни человека не сводится только к получению зрительной информации. Свет является причиной многих явлений. Например, фотосинтез — это химическая реакция под действием света. Принцип действия солнечной батареи основан на явлении фотоэффекта (возникновение электрического тока в фотоэлементе при облучении его светом).
По механизму возникновения электромагнитного излучения существуют искусственные и естественные источники света :
Также источники света можно разделить на тепловые и люминесцирующие. К тепловым источникам относятся те, которые имея высокую температуру излучают свет: пламя газовой горелки, звёзды, свечи и т.д.
Люминесцирующие называются ещё холодными источниками света. К ним относятся люминесцентные лампы, а также светлячки, гнилушки и т.д.
В повседневной жизни нам кажется, что свет распространяется мгновенно. На самом деле ещё в \(17\) веке астроном Олаф Рёмер, изучая затмения на Юпитере, предположил, что скорость света имеет конечное значение. Достаточно точно значение скорости распространения света в вакууме измерил Майкельсон в \(1926\) году. Если не требуется высокая точность измерений, можно считать, что скорость света равна 3 ⋅ 10 8 м/с. Скорость света считается фундаментальной величиной в физике и обозначается латинской буквой \(c\).
Скорость распространения света в вакууме — это предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий в природе.
Это означает, что ни одно тело и ни одно взаимодействие во Вселенной не может распространяться в пространстве со скоростью, превышающей скорость света в вакууме.
ЕСТЕ́СТВЕННЫЙ СВЕТ (неполяризованный свет), совокупность некогерентных световых волн со всеми возможными направлениями напряжённости электромагнитного поля, быстро и беспорядочно сменяющими друг друга. При этом все направления колебаний, перпендикулярные световым лучам, равновероятны. Свет, испускаемый отд. центром излучения (молекулой, атомом), обычно поляризован линейно и сохраняет состояние поляризации в течение 10 –8 с и менее. В следующем акте испускания свет может обладать др. направлением поляризации. Обычно одновременно наблюдают излучение огромного числа центров, различно ориентированных и меняющих ориентацию по законам статистики, – это и есть Е. с. Многие источники света (раскалённые тела, светящиеся газы) испускают излучение, близкое к Е. с. Близок к Е. с. прямой солнечный свет.
Читайте также: