ŠVIEČIANTYS KŪNAI: SAVYBĖS IR KAIP JIE SUKURIA SAVO ŠVIESĄ - FIZINIS - 2025

Šviesos kūnu vadinamas bet koks natūralus ar nenatūralus objektas, skleidžiantis savo pačių šviesą, tai yra žmogaus akimis matoma elektromagnetinio spektro dalis. Šviečiančio objekto priešingybė nėra šviečianti.

Nešviečiantys objektai yra matomi, nes juos apšviečia šviesos skleidžiami daiktai. Nešviečiantys kūnai taip pat vadinami apšviestais kūnais, nors jie ne visada būna tokioje būsenoje.

Saulė, šviesus kūnas, apšviečiantis dangų ir jūrą. Šaltinis: pixabay

Šviečiantys objektai yra pirminiai šviesos šaltiniai, nes jie juos skleidžia, o nešviečiantys objektai yra antriniai šviesos šaltiniai, nes jie atspindi tą, kurį sukuria pirmasis.

Šviečiančių ir nešviečiančių kūnų pavyzdžiai

Šviečiantys objektai

Gamtoje yra objektų, galinčių skleisti šviesą. Jie apima:

- Saulė.

- Žvaigždės.

- Liuminescenciniai vabzdžiai, tokie kaip ugniažolės ir kiti.

- Spinduliai.

- Aurora borealis arba šiauriniai žiburiai.

Šie yra žmogaus sukurti šviesos objektai:

- kaitinamosios lempos ar lemputės.

- Žvakės liepsna.

- fluorescencinės lempos.

- LED lemputės.

- mobiliojo telefono ekranas.

Nešviečiantys daiktai

Gamtoje yra daug objektų, kurie patys neišskiria šviesos, tačiau gali būti apšviesti:

- Mėnulis, atspindintis saulės šviesą.

- Planetos ir jų palydovai, kurie taip pat atspindi saulės šviesą.

- Medžiai, kalnai, gyvūnai atspindi dangaus ir saulės šviesą.

- Mėlynas dangus ir debesys. Jie matomi dėl saulės spindulių išsibarstymo.

Dirbtinė šviečianti kūno lemputė, kuri apšviečia mūsų naktis. Šaltinis: pixabay

Šviečiančių kūnų ir jų šviesos savybės

Pagrindinė šviečiančių kūnų savybė yra ta, kad šviesą, su kuria mes galime juos pamatyti, sukuria pats objektas.

Žmonės ir daiktai yra matomi dėl natūralių ar dirbtinių šviesos kūnų skleidžiamos šviesos. Ir taip pat todėl, kad gamta suteikė mums regėjimo organus.

Jei nėra šviečiančių kūnų, neįmanoma pamatyti visko, kas mus supa. Jei kada nors esate patyrę visišką tamsą, tada žinote, kokie svarbūs yra šviečiantys kūnai.

Tai yra, be šviesos nėra vizijos. Žmogaus ir gyvūno regėjimas yra šviesos, kurią skleidžia šviesūs kūnai, ir šviesos, kurią atspindi ne šviečiantys kūnai, sąveika su mūsų šviesos jutikliais akyje ir su mūsų smegenimis, kur vaizdas galutinai sukonstruojamas ir aiškinamas.

Regėjimas yra įmanomas, nes objektų skleidžiama ar atspindima šviesa juda erdve ir pasiekia mūsų akis.

Fotonai

Fotonas yra mažiausias šviesos kiekis, kurį spinduliuoja kūnas. Fotonus skleidžia švytinčių kūnų atomai, o atspindinčius ar išsklaidytus nešviečiančius -.

Regėjimas yra įmanomas tik tada, kai kai kurie iš šių skleidžiamų, išsklaidytų ar atspindėtų fotonų pasiekia mūsų akis, kur jie sukuria elektroninį sužadinimą regos nervo galūnėse, kurios perduoda smegenims elektrinį impulsą.

Kaip šviečiantys kūnai sukuria šviesą?

Fotonus skleidžia šviesos kūnų atomai, kai jie sužadinami taip, kad atominių orbitų elektronai pereina į aukštesnės energijos būsenas, kurios vėliau suyra į mažesnės energijos būsenas ir iš to išplaukia fotonai.

Kiekvienas kūnas, jei jo temperatūra padidėja, tampa šviesos skleidėju. Metalo gabalas kambario temperatūroje yra nešviečiantis kūnas, tačiau esant 1000 laipsnių Celsijaus jis yra švytintis kūnas, nes elektronai užima aukštesnius lygius ir, kai jie suyra iki žemesnio lygio, jie išskiria fotonus matomo spektro diapazone.

Tai vyksta atominiame lygmenyje su visais šviečiančiais kūnais, ar tai būtų Saulė, žvakės liepsna, kaitrinės lemputės siūlas, energiją taupančios lemputės fluorescencinių miltelių atomai arba LED diodo atomai. naujausias dirbtinės šviesos kūnas.

Kas skiriasi kiekvienu atveju, elektronų sužadinimo mechanizmas pereina į aukštesnį energijos atominį lygį, o tada suyra ir išskiria fotonus.

Viskas, ką matome, yra praeitis

Regėjimas nėra momentinis, nes šviesa juda ribotu greičiu. Šviesos greitis ore ir vakuume yra maždaug 300 tūkstančių kilometrų per sekundę.

Šviesos fotonai, išeinantys iš Saulės paviršiaus, pasiekia mūsų akis 8 minutes ir 19 sekundžių. O artimiausios mūsų žvaigždės Alfa Centauri skleidžiamiems fotonams užtenka 4,37 metų, kad pasiektume savo akis, jei žiūrėsime į dangų.

Fotonai, kuriuos galime stebėti plika akimi arba per teleskopą Andromedos galaktikoje, arčiausiai mūsų pačių, ten bus palikti prieš 2,5 milijono metų.

Netgi kai mes matome Mėnulį, mes matome seną Mėnulį, nes tai, ką mes žiūrime, yra vaizdas iš 1,26 sekundės atgal. Futbolo žaidėjų įvaizdis, kurį matome stenduose 300 metrų atstumu nuo žaidėjų, yra senas vaizdas, vienas milijonas sekundės praeityje.

Šviesos dvilypumas

Pagal labiausiai priimtas teorijas, šviesa yra elektromagnetinė banga, kaip ir radijo bangos, mikrobangos, su kuriomis gaminamas maistas, mikrobangos iš mobiliųjų telefonų, rentgeno ir ultravioletiniai spinduliai.

Tačiau šviesa yra banga, bet ją taip pat sudaro dalelės, vadinamos fotonais, kaip minėjome anksčiau. Šviesa turi tokį dvigubą elgesį, kuris fizikoje yra žinomas kaip bangos dalelių dvilypumas.

Visų elektromagnetinių bangų įvairovė skiriasi jų bangos ilgiu. Elektromagnetinio spektro dalis, kurią žmogaus akis sugeba suvokti, vadinama matomu spektru.

Matomasis spektras atitinka siaurą elektromagnetinio spektro diapazoną nuo 0,390 mikronų iki 0,750 mikronų. Tai būdingas pirmuonių (amebų ar paramecio) dydis.

Žemiau matomo spektro, bangos ilgio, turime ultravioletinę spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra panašus į organinių molekulių dydį.

O virš matomo spektro yra infraraudonųjų spindulių, kurių dydis yra panašus į adatos galiuką. Šios adatos gale gali tilpti nuo 10 iki 100 pirmuonių, tai yra, nuo 10 iki 100 matomo spektro bangos ilgių.

Priešingai, mikrobangų bangų ilgis yra nuo centimetrų iki metrų. Radijo bangų ilgis yra nuo šimtų metrų iki tūkstančių metrų. Rentgeno spindulių bangos ilgiai yra panašūs į atomo dydį, tuo tarpu gama spindulių bangos ilgiai yra panašūs į atomo branduolio.

Spalvos ir matomas spektras

Matomas spektras apima įvairias spalvas, kurias galima atskirti vaivorykštėje arba saulės spinduliuose, išsklaidytuose ant stiklinės prizmės. Kiekviena spalva turi bangos ilgį, kuris gali būti išreikštas nanometrais, kuris yra viena milimetro milimetro.

Šviesos spektras ir jo bangos ilgis nanometrais (nm) nuo didžiausio iki žemiausio yra šie:

- Raudona. Tarp 618 ir 780 nm.

- Oranžinė. Tarp 581 ir 618 nm.

- Geltona. Tarp 570 ir 581 nm.

- Žalias. Tarp 497 ir 570 nm.

- Žalsvai. Tarp 476 ir 497 nm.

- Mėlyna. Tarp 427 ir 476 nm.

- Violetinė. Tarp 380 ir 427 nm.

Šviesus juodas kūnas, energija ir pagreitis

Šviesa turi energijos ir impulsą. Kiekviena matomo spektro spalva atitinka skirtingos energijos ir skirtingo impulso ar impulsų fotonus. Tai buvo žinoma kvantinės fizikos pradininkų, tokių kaip Maksas Plankas, Albertas Einšteinas ir Louisas De Broglie, dėka.

Maksas Plankas atrado, kad šviesos energija yra pakuotėse arba kvantose, kurių energija E matuojama džauliais ir yra lygi pagrindinės gamtos konstantos, vadinamos Plancko konstanta, sandaugai, žymimai raide h ir dažniu f, sandaugai. Hertz.

E = h ∙ f

Šį atradimą padarė Planckas, siekdamas paaiškinti šviečiančio kūno, kuris skleidžia tik radiaciją, bet neatspindi jo, radiacijos spektrą, vadinamą „juodu kūnu“ ir kurio emisijos spektras kinta priklausomai nuo temperatūros.

Planko konstanta yra h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Be abejo, Albertas Einšteinas neabejotinai patvirtino, kad šviesa yra fotonai, turintys energiją, pateiktą pagal Plancko formulę, kaip vienintelį būdą paaiškinti reiškinį, žinomą kaip fotoelektrinis efektas, kai šviesa apšviesta medžiaga skleidžia elektronus. Būtent už šį darbą Einšteinas gavo Nobelio premiją.

Bet fotonas, kaip ir kiekviena dalelė, ir, nors neturi masės, turi impulsą ar pagreitį, kurį suteikia santykis, kurį atrado Louis De Broglie pagal fotono ir kvantinių objektų bangos ir dalelių dvilypumą.

De Broglie santykis teigia, kad fotono impulsas p yra lygus Plancko konstantos h ir fotono bangos ilgio λ daliai.

P = h / λ

Raudonos spalvos bangos ilgis yra 618 × 10 ^ -9 m, o dažnis - 4,9 x 10 ^ 14 Hz, todėl fotono energija yra 3,2 × 10 ^ -19J, o jo impulsas yra 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

Kitame matomo spektro gale yra violetinė, kurio bangos ilgis yra 400 × 10 ^ -9 m, o dažnis - 7,5 x 10 ^ 14 Hz, taigi fotono energija yra 4,9 × 10 ^ -19J. ir jo pagreitis yra 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Iš šių skaičiavimų darome išvadą, kad violetinė turi daugiau energijos ir impulsą nei raudona.

Nuorodos

1. Tippens, P. 2011. Fizika: sąvokos ir programos. 7-asis leidimas. „Mac Graw Hill“. 262–282.
2. Vikipedija. Matomas spektras. Atgauta iš wikipedia.com
3. Vikipedija. Elektromagnetinis spektras. Atgauta iš wikipedia.com
4. Vikipedija. Šviesos šaltinis. Atgauta iš wikipedia.com
5. Wikibooks. Fizika, optika, šviesos pobūdis. Atkurta iš: es.wikibooks.org