Ljus anses vara vilken typ av optisk strålning som helst. Med andra ord, dessa är elektromagnetiska vågor, vars längd ligger inom intervallet för enheter av nanometer.
Allmänna definitioner
Från optikens synvinkel är ljus elektromagnetisk strålning som uppfattas av det mänskliga ögat. Det är vanligt att ta ett område i ett vakuum på 750 THz som en förändringsenhet. Detta är den korta våglängdskanten av spektrumet. Dess längd är 400 nm. När det gäller gränsen för breda vågor, tas en sektion på 760 nm, det vill säga 390 THz, som en måttenhet.
I fysiken betraktas ljus som en uppsättning riktade partiklar som kallas fotoner. Vågornas distributionshastighet i vakuum är konstant. Fotoner har ett visst momentum, energi, noll massa. I en vidare mening är ljus synlig ultraviolett strålning. Vågor kan också vara infraröda.
Från ontologins synvinkel är ljus början på varat. Detta är vad filosofer och religiösa forskare säger. I geografi används denna term för att hänvisa till vissa områden på planeten. Ljuset i sig är ett soci alt begrepp. Ändå har den inom vetenskapen specifika egenskaper, egenskaper och lagar.
Natur och ljuskällor
Elektromagnetisk strålning skapas i växelverkan mellan laddade partiklar. Det optimala villkoret för detta kommer att vara värme, som har ett kontinuerligt spektrum. Den maximala strålningen beror på källans temperatur. Ett bra exempel på en process är solen. Dess strålning är nära den från en helt svart kropp. Ljusets natur på Solen bestäms av uppvärmningstemperaturen upp till 6000 K. Samtidigt finns cirka 40 % av strålningen inom synbarhet. Det maximala effektspektrumet ligger nära 550 nm.
Ljuskällor kan också vara:
- Elektroniska skal av molekyler och atomer under övergången från en nivå till en annan. Sådana processer gör det möjligt att uppnå ett linjärt spektrum. Exempel är lysdioder och gasurladdningslampor.
- Cherenkov-strålning, som bildas när laddade partiklar rör sig med ljusets fashastighet.
- Processer för fotonretardation. Som ett resultat produceras synkro- eller cyklotronstrålning.
Ljusets natur kan också förknippas med luminescens. Det gäller både konstgjorda källor och ekologiska. Exempel: kemiluminescens, scintillation, fosforescens, etc.
I sin tur delas ljuskällor in i grupper enligt temperaturindikatorer: A, B, C, D65. Det mest komplexa spektrumet observeras i en helt svart kropp.
Ljusegenskaper
Det mänskliga ögat uppfattar subjektivt elektromagnetisk strålning som en färg. Så, ljuset kan ge ifrån sig vita, gula, röda, gröna nyanser. Det är baravisuell förnimmelse, som är förknippad med strålningsfrekvensen, oavsett om den är spektral eller monokromatisk till sin sammansättning. Fotoner har visat sig spridas även i ett vakuum. I frånvaro av materia är flödeshastigheten 300 000 km/s. Denna upptäckt gjordes redan i början av 1970-talet.
Vid medias gräns upplever en ström av ljus antingen reflektion eller brytning. Under förökningen försvinner den genom materia. Man kan säga att mediets optiska index kännetecknas av ett brytningsvärde lika med förhållandet mellan hastigheterna i vakuum och absorption. I isotropa ämnen är flödets utbredning inte beroende av riktningen. Här representeras brytningsindexet av en skalär kvantitet som bestäms av koordinater och tid. I ett anisotropiskt medium uppträder fotoner som en tensor.
Dessutom kan ljus polariseras och inte. I det första fallet kommer definitionens huvudkvantitet att vara vågvektorn. Om flödet inte är polariserat, så består det av en uppsättning partiklar riktade i slumpmässiga riktningar.
Den viktigaste egenskapen hos ljus är dess intensitet. Den bestäms av fotometriska storheter som effekt och energi.
Ljusets grundläggande egenskaper
Foton kan inte bara interagera med varandra, utan har också en riktning. Som ett resultat av kontakt med ett främmande medium upplever flödet reflektion och brytning. Dessa är ljusets två grundläggande egenskaper. Med reflektion är allt mer eller mindre klart: det beror på materiens densitet och strålarnas infallsvinkel. Men med brytning är situationen långtsvårare.
Till att börja med kan vi överväga ett enkelt exempel: om du sänker ett sugrör i vatten, kommer det från sidan att verka krökt och förkortat. Detta är ljusets brytning, som sker vid gränsen mellan det flytande mediet och luften. Denna process bestäms av strålarnas distributionsriktning under passagen genom materiens gräns.
När en ljusström vidrör gränsen mellan media ändras dess våglängd avsevärt. Utbredningsfrekvensen förblir dock densamma. Om strålen inte är ortogonal mot gränsen kommer både våglängden och dess riktning att ändras.
Artificiell brytning av ljus används ofta för forskningsändamål (mikroskop, linser, förstoringsglas). Punkter hör också till sådana källor till förändringar i vågegenskaper.
Klassificering av ljus
För närvarande görs en skillnad mellan artificiellt och naturligt ljus. Var och en av dessa arter definieras av en karakteristisk strålningskälla.
Naturligt ljus är en uppsättning laddade partiklar med en kaotisk och snabbt föränderlig riktning. Ett sådant elektromagnetiskt fält orsakas av en variabel fluktuation av intensiteter. Naturliga källor inkluderar heta kroppar, solen, polariserade gaser.
Artificiellt ljus är av följande typer:
- Lok alt. Det används på arbetsplatsen, i köket, väggar, etc. Sådan belysning spelar en viktig roll i inredningsdesign.
- General. Detta är en enhetlig belysning av hela området. Källor är ljuskronor, golvlampor.
- Kombinerat. En blandning av den första och andra typen för att uppnå den perfekta belysningen av rummet.
- Nödsituation. Det är extremt användbart vid strömavbrott. Ström tillförs oftast från batterier.
Sunshine
Idag är det den viktigaste energikällan på jorden. Det skulle inte vara en överdrift att säga att solljus påverkar alla viktiga frågor. Detta är en kvantitetskonstant som definierar energi.
De övre lagren av jordens atmosfär innehåller cirka 50 % infraröd och 10 % ultraviolett strålning. Därför är mängden synligt ljus bara 40%.
Solenergi används i syntetiska och naturliga processer. Detta är fotosyntes, och omvandlingen av kemiska former, och uppvärmning och mycket mer. Tack vare solen kan mänskligheten använda elektricitet. I sin tur kan ljusströmmar vara direkta och diffusa om de passerar genom moln.
Tre huvudlagar
Sedan urminnes tider har forskare studerat geometrisk optik. Idag är följande ljuslagar grundläggande:
- Fördelningslagen. Den anger att i ett homogent optiskt medium kommer ljus att fördelas i en rak linje.
- Refraktionslagen. En ljusstråle som faller in på gränsen mellan två medier och dess projektion från skärningspunkten ligger på samma plan. Detta gäller även vinkelrät sänkt till kontaktpunkten. I detta fall kommer förhållandet mellan sinusen för infalls- och brytningsvinklarna att vara värdetkonstant.
- Reflexionens lag. En ljusstråle som sjunker ner mot medias gräns och dess projektion ligger på samma plan. I det här fallet är reflektionsvinklarna och infallsvinklarna lika.
Ljusuppfattning
Omvärlden är synlig för en person på grund av hans ögons förmåga att interagera med elektromagnetisk strålning. Ljus uppfattas av retinala receptorer, som kan detektera och svara på spektralområdet av laddade partiklar.
En person har två typer av känsliga celler i ögat: kottar och stavar. Den första bestämmer synmekanismen på dagtid med en hög belysningsnivå. Stavar är mer känsliga för strålning. De tillåter en person att se på natten.
Visuella nyanser av ljus bestäms av våglängden och dess riktning.
