- Példák világító és nem világító testekre
- Világító tárgyak
- Nem világító tárgyak
- A világító testek és azok fényének jellemzői
- fotonok
- Hogyan generálnak világító testek fényt?
- Csak a múltot látjuk
- A fény kettőssége
- Színek és látható spektrum
- A ragyogó fekete test, az energia és a lendület
- Irodalom
A világító testet bármilyen természetes vagy természetellenes objektumnak nevezzük, amely a saját fényét bocsátja ki, ez az emberi szem által látható elektromágneses spektrum része. A világító tárgy ellentéte a nem világító objektummal.
A nem világító tárgyak láthatók, mert megvilágítják őket a világító tárgyak által kibocsátott fény. A nem világító testeket megvilágított testeknek is nevezik, bár nem mindig vannak ebben az állapotban.
A Nap, világító test, amely megvilágítja az eget és a tengert. Forrás: pixabay
A világító tárgyak elsődleges fényforrások, mivel azokat sugározzák, míg a nem világító tárgyak másodlagos fényforrások, mivel tükrözik az előbbi által keltett fényt.
Példák világító és nem világító testekre
Világító tárgyak
A természetben vannak olyan tárgyak, amelyek fényt bocsátanak ki. Ezek tartalmazzák:
- V
- A csillagok.
- Világító rovarok, mint például a szentjánosbogarak és mások.
- A sugarak.
- Az aurora borealis vagy az északi fény.
A következők az ember alkotta világító tárgyak:
- izzólámpák vagy izzók.
- A gyertya lángja.
- Fénycsövek.
- LED lámpák.
- A mobiltelefon képernyője.
Nem világító tárgyak
A természetben sok olyan tárgy található, amelyek nem bocsátanak ki fényt önmagukban, de megvilágíthatók:
- A hold, amely tükrözi a napfényt.
- A bolygók és műholdaik, amelyek szintén tükrözik a napfényt.
- A fák, hegyek, állatok tükrözik az ég és a nap fényét.
- A kék ég és a felhők. A napfény szórása miatt láthatóak.
A mesterséges világító test izzó, amely megvilágítja éjszakáinkat. Forrás: pixabay
A világító testek és azok fényének jellemzői
A világító testek fő jellemzője, hogy a fény, amellyel láthatjuk őket, maga a tárgy hozza létre.
Láthatjuk az embereket és a tárgyakat a világító test által kibocsátott fénynek köszönhetően, akár természetes, akár mesterséges. És azért is, mert a természet látási szervekkel felruházta bennünket.
Világító testek hiányában lehetetlen látni mindent, ami körülvesz. Ha valaha is megtapasztalta a teljes sötétséget, akkor tudja a világító testek fontosságát.
Vagyis fény nélkül nincs látás. Az emberi és az állati látás a világító testek által kibocsátott fény és a nem világító testek által a szemben lévő érzékelőnkkel és az agyunkkal visszaverődő interakció, ahol a képet végül elkészítjük és értelmezzük.
A látás akkor lehetséges, mert a tárgyak által kibocsátott vagy visszatükröződött fény mozog az űrben, és eléri a szemünket.
fotonok
A foton a legkisebb mennyiségű fény, amelyet egy világító test képes kibocsátani. A fotonokat a világítótestek atomjai bocsátják ki, és a nem világítóelemek visszaverik vagy szétszórják.
A látás csak akkor lehetséges, ha ezeknek a kibocsátott, szétszórt vagy visszavert fotonok egy része eléri a szemünket, ahol elektronikus gerjesztést okoznak a látóideg végén, amely elektromos impulzust szállít az agyba.
Hogyan generálnak világító testek fényt?
A fotonokat a világító testek atomjai bocsátják ki, amikor olyan gerjesztett állapotban vannak, hogy az atompályák elektronjai nagyobb energiájú állapotokba kerülnek, amelyek később alacsonyabb energiájú állapotokra bomlanak le, és következésképpen a fotonok kibocsátásával.
Ha testének hőmérséklete megemelkedik, minden test fénykibocsátóvá válik. Egy darab fém szobahőmérsékleten nem világító test, de 1000 Celsius fokon világító test, mivel az elektronok magasabb szinteket foglalnak el, és ha alacsonyabb szintre bomlanak, akkor a látható spektrum tartományában fotonokat bocsátanak ki.
Ez történik atomi szinten minden világító testtel, legyen az a Nap, a gyertya lángja, egy izzólámpa izzóláma, az energiatakarékos izzó izzóporának atomjai vagy a LED-dióda atomjai, ami a legújabb mesterséges fénytest.
Az egyes esetekben az az gerjesztési mechanizmus, hogy az elektronok magasabb szintű atomszintekre menjenek, majd bomlanak és fotonokat bocsátanak ki.
Csak a múltot látjuk
A látás nem pillanatnyi, mivel a fény véges sebességgel halad. A fény sebessége a levegőben és a vákuumban 300 ezer kilométer / másodperc.
A Nap felszínét elhagyó fénymononok 8 perc és 19 másodperc alatt vesznek igénybe a szemünket. És a legközelebbi csillagunk, Alpha Centauri által kibocsátott fotonoknak 4,37 év alatt eljutnak a szemünkre, ha az ég felé nézzük.
Azok a fotonok, amelyeket szabad szemmel vagy távcsővel megfigyelhetünk a sajátunkhoz legközelebb álló Andromeda galaxisban, innen származnak, 2,5 millió évvel ezelőtt.
Még akkor is, amikor a Holdot látjuk, egy régi Holdot látunk, mert az, amit megnézünk, 1,26 másodpercvel ezelőtt készült kép. És a focimeccsen élők képe, amelyet a játékosoktól 300 méterre található állványokon látunk, egy régi kép, a múltban egymillió másodperccel.
A fény kettőssége
A leginkább elfogadott elméletek szerint a fény egy elektromágneses hullám, csakúgy, mint a rádióhullámok, mikrohullámok, amelyekkel az ételt főzik, mobiltelefonok mikrohullámai, röntgen és ultraibolya sugárzás.
A fény azonban egy hullám, de fotonoknak nevezett részecskékből is áll, amint azt korábban állítottuk. A fénynek ez a kettős viselkedése van, amelyet a fizikában hullám-részecske kettősségként ismernek.
Az elektromágneses hullámok sokfélesége különbözik egymástól a hullámhosszon. Az elektromágneses spektrum azon részét, amelyet az emberi szem képes érzékelni, a látható spektrumnak nevezzük.
A látható spektrum az elektromágneses spektrum szűk tartományának felel meg, 0,390 mikron és 0,750 mikron között. Ez a protozoán (amőba vagy paramecium) jellegzetes mérete.
A látható spektrum alatt, hullámhosszon olyan ultraibolya sugárzás van, amelynek hullámhossza összehasonlítható a szerves molekulák méretével.
És a látható spektrum felett infravörös sugárzás van, amelynek mérete hasonló a tű hegyéhez. Ennek a tűnek a végén 10-100 protozoa fér el, vagyis a látható spektrum 10-100 hullámhosszán.
Ezzel szemben a mikrohullámok hullámhossza centiméter és méter között van. A rádióhullámok hossza száz méter és több ezer méter lehet. A röntgen sugarainak hullámhossza hasonló az atom méretéhez, míg a gamma sugarak hullámhossza hasonló az atommaghoz.
Színek és látható spektrum
A látható spektrum magában foglalja a különféle színek színét, amelyek megkülönböztethetők a szivárványban vagy az üvegprizmán szétszórt napfényben. Minden színnek olyan hullámhossza van, amely nanométerben kifejezhető, ez pedig egy milliméter milliomod.
A fény spektruma és hullámhossza nanométerben (nm) a legmagasabbtól a legalacsonyabbig a következő:
- Piros. 618 és 780 nm között.
- Narancs. 581 és 618 nm között.
- Sárga. 570 és 581 nm között.
- Zöld. 497 és 570 nm között.
- Cián. 476 és 497 nm között.
- Kék. 427 és 476 nm között.
- Ibolya. 380 és 427 nm között.
A ragyogó fekete test, az energia és a lendület
A fénynek energiája és lendülete van. A látható spektrum minden színe különböző energiájú és különböző lendületű vagy lendületű fotonoknak felel meg. Ez a kvantumfizika úttörőinek, például Max Plancknek, Albert Einsteinnek és Louis De Broglienek köszönhetően volt ismert.
Max Planck felfedezte, hogy a fényenergia csomagokban vagy kvantákban érkezik, amelynek E energiáját džaulban mérik, és megegyezik egy alapvető természetállandó állandójával, az úgynevezett Planck-állandóval, amelyet h betű és f frekvencia jelöl. Hertz.
E = h ∙ f
Ezt a felfedezést a Planck végezte annak érdekében, hogy megmagyarázza egy olyan fényes test sugárzási spektrumát, amely csak sugárzást bocsát ki, de nem tükröz vissza, az úgynevezett "fekete test", és amelynek emisszióspektruma a hőmérséklet függvényében változik.
Planck állandója h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.
Albert Einstein azonban kétségkívül azt állította, hogy a fény Planck képletének megfelelően megadott energiájú fotonok, az egyetlen módja annak, hogy megmagyarázzák a fotoelektromos effektus néven ismert jelenséget, amelyben a fénnyel megvilágított anyag elektronokat bocsát ki. Einstein erre a munkára kapta a Nobel-díjat.
De a fotonnak, mint minden részecskének, és annak ellenére, hogy nem rendelkezik tömeggel, lendületet vagy lendületet ad egy kapcsolat, amelyet Louis De Broglie fedezett fel a foton- és kvantumobjektumok hullám-részecske-duálissága keretében.
A de Broglie-kapcsolat állítása szerint a foton p impulzusa megegyezik Planck h állandójának és a foton λ hullámhosszának hányadosával.
P = h / λ
A piros szín hullámhossza 618 × 10 ^ -9 m, frekvenciája 4,9 x 10 ^ 14 Hz, tehát a foton energiája 3,2 × 10 ^ -19J, lendülete 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.
A látható spektrum másik végén ibolya van, hullámhossza 400 × 10 ^ -9 m, frekvenciája 7,5 x 10 ^ 14 Hz, tehát a foton energiája 4,9 × 10 ^ -19J és lendülete 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Ezekből a számításokból arra a következtetésre jutunk, hogy az ibolya több energiát és lendületet ad, mint a vörös.
Irodalom
- Tippens, P. 2011. Fizika: Fogalmak és alkalmazások. 7. kiadás. Mac Graw Hill. 262-282.
- Wikipedia. Látható spektrum. Helyreállítva a wikipedia.com webhelyről
- Wikipedia. Elektromágneses spektrum. Helyreállítva a wikipedia.com webhelyről
- Wikipedia. Fényforrás. Helyreállítva a wikipedia.com webhelyről
- Wikikönyvek. Fizika, optika, a fény jellege. Helyreállítva: es.wikibooks.org