Klassisk elektromagnetisk teori om ljus

Innehållsförteckning:

Klassisk elektromagnetisk teori om ljus
Klassisk elektromagnetisk teori om ljus
Anonim

Inom fysiken är ljusfenomen optiska, eftersom de hör till denna underavdelning. Effekterna av detta fenomen är inte begränsade till att synliggöra föremål runt människor. Dessutom överför solbelysning termisk energi i rymden, vilket leder till att kroppar värms upp. Baserat på detta lades vissa hypoteser fram om detta fenomens natur.

Elektromagnetisk teori om ljus
Elektromagnetisk teori om ljus

Energiöverföring utförs av kroppar och vågor som fortplantar sig i mediet, sålunda består strålning av partiklar som kallas blodkroppar. Så Newton kallade dem, efter honom dök nya forskare upp som förbättrade detta system, Huygens, Foucault, etc. Den elektromagnetiska teorin om ljus lades fram lite senare av Maxwell.

Ursprunget och utvecklingen av ljusteorin

Tack vare den allra första hypotesen bildade Newton ett korpuskulärt system, som tydligt förklaradeessensen av optiska fenomen. Olika färgstrålningar beskrevs som strukturella komponenter som ingår i denna teori. Interferens och diffraktion förklarades av den holländska vetenskapsmannen Huygens på 1500-talet. Denna forskare lade fram och beskrev teorin om ljus baserad på vågor. Men alla skapade system var inte motiverade, eftersom de inte förklarade själva essensen och grunden för optiska fenomen. Som ett resultat av en lång sökning förblev frågorna om ljusemissioners sanning och äkthet, såväl som deras väsen och grund, olösta.

Några århundraden senare började flera forskare under ledning av Foucault, Fresnel lägga fram andra hypoteser, på grund av vilka den teoretiska fördelen med vågor över blodkroppar avslöjades. Men denna teori hade också brister och brister. Faktum är att denna skapade beskrivning antydde närvaron av något ämne som finns i rymden, på grund av det faktum att solen och jorden är på långt avstånd från varandra. Om ljuset faller fritt och passerar genom dessa föremål, så finns det tvärgående mekanismer i dem.

Vidarebildning och förbättring av teorin

Baserat på hela denna hypotes uppstod förutsättningarna för att skapa en ny teori om världsetern, som fyller kroppar och molekyler. Och med hänsyn till egenskaperna hos detta ämne måste det vara fast, som ett resultat kom forskare till slutsatsen att det har elastiska egenskaper. Egentligen borde etern påverka jordklotet i rymden, men det händer inte. Således är detta ämne inte motiverat på något sätt, förutom att ljusstrålning strömmar genom det, och dethar hårdhet. Baserat på sådana motsägelser ifrågasattes denna hypotes, meningslös och vidare forskning.

Maxwell's Works

Ljusets vågegenskaper och den elektromagnetiska teorin om ljus kan sägas ha blivit en när Maxwell började sin forskning. Under studiens gång fann man att utbredningshastigheterna för dessa mängder sammanfaller om de befinner sig i ett vakuum. Som ett resultat av empiriska belägg lade Maxwell fram och bevisade en hypotes om ljusets sanna natur, som framgångsrikt bekräftades av år och andra metoder och erfarenheter. Sålunda skapades under århundradet före förra en elektromagnetisk teori om ljus, som fortfarande används idag. Senare kommer den att uppmärksammas som en klassiker.

Ljusets vågegenskaper elektromagnetisk teori för ljus
Ljusets vågegenskaper elektromagnetisk teori för ljus

Ljusets vågegenskaper: elektromagnetisk teori om ljus

Baserat på den nya hypotesen härleddes formeln λ=c/ν, vilket indikerar att längden kan hittas vid beräkning av frekvensen. Ljusemissioner är elektromagnetiska vågor, men bara om de är märkbara för människor. Dessutom kan de kallas sådana och behandlas med fluktuationer från 4 1014 till 7,5 1014 Hz. I detta intervall kan oscillationsfrekvensen variera och färgen på strålningen är annorlunda, och varje segment eller intervall kommer att ha en karakteristisk och motsvarande färg för det. Som ett resultat är frekvensen för det angivna värdet våglängden i vakuum.

Beräkningen visar att ljusemissionen kan vara från 400 nm till 700 nm (violett ochröda färger). Vid övergången bevaras nyansen och frekvensen och beror på våglängden, som varierar baserat på utbredningshastigheten och är specificerad för ett vakuum. Maxwells elektromagnetiska teori om ljus bygger på en vetenskaplig grund, där strålning utövar tryck på kroppens beståndsdelar och direkt på den. Det är sant att detta koncept senare testades och bevisades empiriskt av Lebedev.

Ljusets elektromagnetiska och kvantteori

Emission och distribution av lysande kroppar i termer av oscillationsfrekvenser är inte förenliga med lagarna som härleddes från våghypotesen. Ett sådant uttalande kommer från en analys av sammansättningen av dessa mekanismer. Den tyske fysikern Planck försökte hitta en förklaring till detta resultat. Senare kom han till slutsatsen att strålning förekommer i form av vissa delar - ett kvantum, då kallades denna massa fotoner.

Som ett resultat ledde analysen av optiska fenomen till slutsatsen att ljusemission och absorption förklarades med hjälp av masssammansättning. Medan de som fortplantade sig i mediet förklarades av vågteorin. Det krävs alltså ett nytt koncept för att till fullo utforska och beskriva dessa mekanismer. Dessutom var det nya systemet tänkt att förklara och kombinera ljusets olika egenskaper, det vill säga korpuskulärt och vågigt.

Elektromagnetisk teori för ljusdefinition
Elektromagnetisk teori för ljusdefinition

Utveckling av kvantteori

Som ett resultat var verken av Bohr, Einstein, Planck grunden för denna förbättrade struktur, som kallades kvantum. Hittills beskriver och förklarar detta systeminte bara den klassiska elektromagnetiska teorin om ljus, utan även andra grenar av fysisk kunskap. I huvudsak utgjorde det nya konceptet grunden för många egenskaper och fenomen som förekommer i kroppar och rymden, och förutom detta förutspådde och förklarade det ett stort antal situationer.

I huvudsak beskrivs den elektromagnetiska teorin om ljus kortfattat som ett fenomen baserat på olika dominanter. Till exempel har optikens korpuskulära och vågvariabler ett samband och uttrycks av Plancks formel: ε=ℎν, det finns kvantenergi, elektromagnetiska strålningsoscillationer och deras frekvens, en konstant koefficient som inte förändras för några fenomen. Enligt den nya teorin består ett optiskt system med vissa varierande mekanismer av fotoner med styrka. Således låter satsen så här: kvantenergi är direkt proportionell mot elektromagnetisk strålning och dess frekvensfluktuationer.

Planck och hans skrifter

Axiom c=νλ, som ett resultat av Plancks formel produceras ε=hc / λ, så man kan dra slutsatsen att ovanstående fenomen är motsatsen till våglängden med optisk påverkan i vakuum. Experiment utförda i ett slutet utrymme visade att så länge en foton existerar kommer den att röra sig med en viss hastighet och kommer inte att kunna sakta ner sin takt. Men det absorberas av partiklar av ämnen som det möter på vägen, som ett resultat av detta sker ett utbyte och det försvinner. Till skillnad från protoner och neutroner har den ingen vilomassa.

Elektromagnetiska vågor och teorier om ljus förklarar fortfarande inte de motsägelsefulla fenomenen,till exempel, i ett system kommer det att finnas uttalade egenskaper, och i ett annat korpuskulärt, men ändå är de alla förenade av strålning. Baserat på begreppet kvantum, finns existerande egenskaper i själva naturen av optisk struktur och i allmänhet. Det vill säga, partiklar har vågegenskaper, och dessa är i sin tur korpuskulära.

Elektromagnetisk och kvantteori för ljus
Elektromagnetisk och kvantteori för ljus

Ljuskällor

Grunden för den elektromagnetiska teorin om ljus bygger på axiomet, som säger: molekyler, atomer i kroppar skapar synlig strålning, som kallas källan till ett optiskt fenomen. Det finns ett stort antal föremål som producerar denna mekanism: en lampa, tändstickor, rör etc. Dessutom kan varje sådan sak delas in i ekvivalenta grupper, som bestäms av metoden för att värma upp partiklarna som realiserar strålningen.

Structured lights

Det ursprungliga ursprunget till glöden beror på exciteringen av atomer och molekyler på grund av den kaotiska rörelsen av partiklar i kroppen. Detta beror på att temperaturen är tillräckligt hög. Den utstrålade energin ökar på grund av att deras inre styrka ökar och värms upp. Sådana föremål tillhör den första gruppen av ljuskällor.

Glödandet av atomer och molekyler uppstår på basis av flygande partiklar av ämnen, och detta är inte en minimal ansamling, utan en hel ström. Temperaturen här spelar ingen speciell roll. Denna glöd kallas luminescens. Det vill säga, det uppstår alltid på grund av det faktum att kroppen absorberar extern energi orsakad av elektromagnetisk strålning, kemiskreaktion, protoner, neutroner, etc.

Och källorna kallas självlysande. Definitionen av den elektromagnetiska teorin om ljus för detta system är som följer: om det efter en kropps absorption av energi går en tid, mätbar genom erfarenhet, och sedan producerar den strålning som inte beror på temperaturindikatorer, därför tillhör den ovanstående grupp.

Grunderna i den elektromagnetiska teorin om ljus
Grunderna i den elektromagnetiska teorin om ljus

Detaljerad analys av luminescens

Sådana egenskaper beskriver dock inte helt denna grupp, på grund av att den har flera arter. Faktum är att efter att ha absorberat energin förblir kropparna glödande och avger sedan strålning. Excitationstiden varierar som regel och beror på många parametrar, överstiger ofta inte flera timmar. Således kan uppvärmningsmetoden vara av flera typer.

En förtärnad gas börjar avge strålning efter att en likström har passerat genom den. Denna process kallas elektroluminescens. Det observeras i halvledare och lysdioder. Detta händer på ett sådant sätt att strömpassage ger rekombination av elektroner och hål, på grund av denna mekanism uppstår ett optiskt fenomen. Det vill säga energi omvandlas från elektrisk till ljus, den omvända interna fotoelektriska effekten. Kisel anses vara en infraröd strålare, medan galliumfosfid och kiselkarbid realiserar det synliga fenomenet.

essensen av fotoluminescens

Kroppen absorberar ljus, och fasta ämnen och vätskor avger långa våglängder som skiljer sig i alla avseenden från originaletfotoner. För glödning används ultraviolett glödlampa. Denna excitationsmetod kallas fotoluminescens. Det förekommer i den synliga delen av spektrumet. Strålningen omvandlas, detta faktum bevisades av den engelska vetenskapsmannen Stokes på 1700-talet och är nu en axiomatisk regel.

Kvantum- och elektromagnetisk teori om ljus beskriver Stokes-konceptet på följande sätt: en molekyl absorberar en del av strålningen och överför den sedan till andra partiklar i värmeöverföringsprocessen, den återstående energin avger ett optiskt fenomen. Med formeln hν=hν0 – A, visar det sig att luminiscensemissionsfrekvensen är lägre än den absorberade frekvensen, vilket resulterar i en längre våglängd.

Maxwells elektromagnetiska teori om ljus
Maxwells elektromagnetiska teori om ljus

Tidsram för spridningen av ett optiskt fenomen

Den elektromagnetiska teorin om ljus och den klassiska fysikens teorem indikerar det faktum att hastigheten för den indikerade storheten är stor. När allt kommer omkring färdas den avståndet från solen till jorden på några minuter. Många forskare har försökt analysera tidens raka linje och hur ljus färdas från ett avstånd till ett annat, men de har i princip misslyckats.

Elektromagnetisk teori om ljus och den klassiska fysikens teorem
Elektromagnetisk teori om ljus och den klassiska fysikens teorem

I själva verket är den elektromagnetiska teorin om ljus baserad på hastighet, som är fysikens huvudkonstant, men inte förutsägbar, men möjlig. Formler skapades, och efter testning visade det sig att utbredningen och rörelsen av elektromagnetiska vågor beror på miljön. Dessutom är denna variabel definieraddet absoluta brytningsindexet för utrymmet där det angivna värdet finns. Ljusstrålning kan tränga in i vilket ämne som helst, som ett resultat minskar den magnetiska permeabiliteten, med tanke på detta bestäms optikens hastighet av dielektricitetskonstanten.

Rekommenderad: