Svjetlosno zračenje je ... Svjetlo zračenje: energija, snaga i frekvencija

Danas ćemo vam reći zašto je svjetlosno zračenje najvažniji koncept moderne fizike. Također će se opisati svojstva kvage elektromagnetske energije i povijest njihove studije.

Sunce i mjesec

Svijet Kultura, postoje mnogi mitovi o podrijetlu i ponašanja glavnih nebeskih tijela. Negdje su brat i sestra, negdje - muž i žena, neki ljudi vjeruju da je to svijet stabla voća, neki - to je dragulja i bogovi. I sve legende nastale su u pokušaju da se razumije zašto je emisija svjetla - potomak Sunca i Mjeseca.

Često se otkrića događaju slučajno, a put znanosti nije tako jasan kao što se čini. Na primjer, za početno razumijevanje plesa nebeskih tijela potrebna je religija, koja je prvo zabranila proučavanje fenomena, a zatim je sama upitala znanstvenike o tome.

Uskrs i kvant

U šesnaestom stoljeću, papa Leo X odlučio je poboljšati tablice za izračunavanje datuma dolaska blagdana Pashe. Da bi shvatili točno kada se ovaj dan dogodi, nevjerojatno je teško jer je potrebno povezati tri različita vremena referentnog sustava: dane u tjednu, solarni i lunarni ciklusi.

1. Uskrs je sigurno nedjelja.
2. Odmor dolazi uvijek nakon dana proljetnog ekvinocija.
3. Važno je da je pun mjesec već prošao do trenutka dolaska Uskrsa.
4. Drugi uvjet bio je razlika između židovske, katoličke i pravoslavne tradicije.

Sada je taj dan moguće predvidjeti Millennium naprijed, ali prije stolu za izračune bili ispravni pet ili šest godina, a onda je potrebno provesti nove datume za podešavanje. Ova niska točnost bila je povezana s potpunim povjerenjem civiliziranim ljudima da se Zemlja - Stan, koji se nalazi u središtu svemira i vidljivih promjena planeta, Sunca i Mjeseca objasniti prisutnost epicycles, dodatne malim krugovima, koji su nebeska tijela vrte.

Sve to je dalo mnogo problema u izračunima. Kako se ne bi svaki put ometao, Lev X je naredio studiju astronoma tog vremena. I došli su do nevjerojatnog otkrića: Zemlja nije središte svemira, izvor svjetlosnog zračenja je Sunce, a Mjesec samo odražava svjetlost i sama je nešto poput planeta. Drevna studija kasnije dovela je do razumijevanja elektromagnetske i kvantne prirode svjetlosti.

Newton i Faraday

U sedamnaestom osamnaestog stoljeća engleski znanstvenik Isaac Newton se pitao: „Što je zraka sunca” Studenti ga znaju kao autora i zakon gravitacije, ali je također studirao optike. Kao rezultat, Newton je zaključio da svjetlosni valovi sunčevog zračenja rastaviti na komponente u boji, koji se pretvara u dugu. I tako postavio temelje za razumijevanje valne prirode svjetlosti.

U dvadesetoj godini devetnaestog stoljeća, engleski fizičar Michael Faraday dokazao je da je struja (i općenito svaki pokretni nabijeni objekt) izvor elektromagnetskog polja. Da bi shvatili da je svjetlosno zračenje kvantno elektromagnetsko polje, moralo je izumiti temeljno novu fiziku svijeta elementarnih čestica.

Ploča i Schrodingerova mačka

Vremena kvantuma započela su ispitivanjem grijanih tijela. Od klasične fizike bilo je poznato da je toplinsko zračenje kontinuirano. Maksimalni maksimum ovog spektra bio je povezan s tjelesnom temperaturom Rayleigh-Jeans formulom. Opisuje eksperimentalne podatke na malim valnim duljinama, ali u plavom području spektra nastaju problemi: energija bilo kojeg objekta bila je toliko velika da bi mogla uništiti svemir. Poznata je ova pojava ultraljubičastog katastrofa.

Godine 1900. Max Planck je pokušao napisati takvu formulu za energiju svjetlosnog zračenja grijanog tijela, isključujući scenarij uništenja svijeta. Istodobno je njemački fizičar bio prisiljen uvesti količinu koju je nazvao kvantnim djelovanjem. I taj izraz označava najmanji dio elektromagnetskog polja.

Planck je sam smatrao da je kvantnost ništa više od matematičkog zakašnjenja, ali drugi su znanstvenici shvatili potencijal takvog izuma. Cijela škola istraživača (među njima su bili Albert Einstein, Erwin Schrodinger, Werner Karl Heisenberg) stvorio je novi smjer u znanosti - kvantnoj fizici. Zahvaljujući njima, ljudi su napokon shvatili zašto se atomi zrače i kakvo je svjetlo.

Međutim, Max Planck nije dugo prihvatio temeljnu prirodu svog otkrića. Tvrdio je s kolegama, a čak je došao i paradoks s mačkom Schrödingerom, koji je istodobno živ i mrtav. Već neko vrijeme, znanstvenik je pokušao zaobići kvantu u formuli zračenja apsolutno crnog tijela različitim matematičkim trikovima. Ali ništa od toga nije došlo i na kraju je odustao.

Što je svjetlo?

Zahvaljujući aktivnostima ovih prekrasnih i hrabrih znanstvenika, sada znamo: svjetlost je kvantna elektromagnetska zračenja koja ima svojstva i vala i materijalne čestice.

1. Valna duljina svjetlosnog zračenja je udaljenost između dva susjedna maksimuma oscilacije elektromagnetskog polja. Označeno slovom lambda-. Općenito govoreći, ovo je udaljenost između identičnih faza susjednih oscilacija jednog vala. Ali na slici možete jasnije pokazati udaljenost između "šupljina" ili "šupljina". Valna duljina se mjeri u metrima s odgovarajućim prefiksom. Na primjer, vidljiva zračenja je kvantna lambda - od 380 do 780 nanometara (nm).
2. Frekvencija svjetlosnog zračenja je broj valova koji se uklapaju u jedinicu vremena (u sekundi). Ova je osobina privremena nego prostorno. Označava ga grčki simbol nu ili latino slovo f.
3. Amplituda elektromagnetske oscilacije je visina maksimalnih i minimalnih oscilacija. Općenito, pokazuje intenzitet električnih i magnetskih polja, koji su savijeni u međusobno okomitim ravninama.
4. Masa čestice je razlog zbog kojeg svjetlost ima impuls. Ova karakteristika potvrđuje: kvantni elektromagnetski polje (zvan foton) je čestica! Istina, ne zaboravite da je ostatak mase nula, što znači da postoji samo u pokretu.

Frekvencija i valna duljina svjetlosti odnose se na odnos lambda-nu- = c, gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu. Što je valna duljina i što je frekvencija veća, to je viša energija vala.

Jedan ili više?

Ako uzmemo u obzir jedan foton, tada će imati sve gore opisane karakteristike. No, postoje efekti i vrijednosti koje nastaju samo kada je riječ o masovnom učinku.

Na primjer, svaka osoba zna: u zalasku sunca intenzitet sunčeve svjetlosti je manji. U ovom trenutku na disku središnje svjetiljke lako možete gledati nezaštićene oči. Dok je sunce u svom zenitu čak i za opasno gledanje - može biti slijepa za kratko vrijeme i izgubiti orijentaciju u svemiru. A razlog je zakrivljenost našeg planeta. Što je sunce manje, to je debeli atmosfera prolazila kroz zrake, a što su više apsorbirane.

Na površini Zemlje, sve manje i manje fotona. Taj se fenomen može opisati promjenom snage svjetlosnog zračenja.

Svjetlosni tok i ljudsko oko

Istodobno, svjetlosni tok je vrlo specifičan fizički izraz. I sada ćemo otkriti njegovo značenje.

Što više fotona padne po kvadratnom metru po jedinici vremena, to je veća snaga protoka zračenja.

Ako je broj kvage svjetlosti fiksiran nepristranim strojem, on će pokazati točnu vrijednost s točke gledišta fizike. Ali ljudsko oko ima maksimum, koji on dobro vidi, a sve ostale frekvencije oštro vide. To je, crveni i ljubičasti fotoni ljudi vide manje nego što padaju na površinu, ali zeleni se percipiraju bolje. Dakle, svjetlosni tok je struja zračenja, u kojoj se vrši korekcija za spektralnu osjetljivost ljudskog oka.

Nuklearni reaktor i eksplozija

Svaka znanost ima suprotnu, tamnu stranu. Nakon što je izumio mehanički blok, upotrijebljen je za stvaranje pogonskih strojeva. Jednom kemičari napredovali u proučavanju materije, njihovo je znanje korišteno protiv ljudi. A atom je povećao snagu ljudskih sposobnosti borbe za potpuno uništenje sebe i planeta.

Kao što je poznato, snažna reakcija je izvor mnogih vrsta čestica i zračenja. Čak i vrlo čista kemijska radioaktivna tvar proizvodi neutrone, alfa, beta, gama zračenje, kao i elektromagnetski valovi svih raspona. Svjetlosno zračenje iz eksplozije udara se mnogo izravnije od samog udarnog vala. Opekline se dugo tretiraju i ostavljaju ožiljke. Veća oštećenja živom materiju donose samo radioaktivnu komponentu ovog čina nečovječnosti, eksplozije atomske bombe.