في الفيزياء ، تعتبر الظواهر الضوئية بصرية لأنها تنتمي إلى هذا القسم الفرعي. لا تقتصر تأثيرات هذه الظاهرة على جعل الأشياء حول الناس مرئية. بالإضافة إلى ذلك ، تنقل الإضاءة الشمسية الطاقة الحرارية في الفضاء ، ونتيجة لذلك يتم تسخين الأجسام. وبناءً على ذلك تم طرح بعض الفرضيات حول طبيعة هذه الظاهرة.
يتم نقل الطاقة عن طريق الأجسام والموجات المنتشرة في الوسط ، وبالتالي يتكون الإشعاع من جزيئات تسمى الجسيمات. لذلك أطلق عليهم نيوتن ، بعده ظهر باحثون جدد قاموا بتحسين هذا النظام ، هم Huygens ، Foucault ، إلخ. النظرية الكهرومغناطيسية للضوء تم طرحها لاحقًا بواسطة ماكسويل.
نشأة وتطور نظرية الضوء
بفضل الفرضية الأولى ، شكل نيوتن نظامًا عضليًا ، وهو ما أوضح بوضوحجوهر الظواهر البصرية. تم وصف الإشعاعات اللونية المختلفة كمكونات هيكلية مدرجة في هذه النظرية. أوضح العالم الهولندي Huygens التداخل والحيود في القرن السادس عشر. طرح هذا الباحث ووصف نظرية الضوء القائمة على الموجات. ومع ذلك ، فإن جميع الأنظمة التي تم إنشاؤها لم تكن مبررة ، لأنها لم تشرح جوهر وأساس الظواهر البصرية. نتيجة لبحث طويل ، بقيت أسئلة حقيقة ومصداقية انبعاثات الضوء ، بالإضافة إلى جوهرها وأساسها ، دون حل.
بعد عدة قرون ، بدأ العديد من الباحثين تحت قيادة فوكو ، فرينل بطرح فرضيات أخرى ، بسببها تم الكشف عن الميزة النظرية للموجات على الجسيمات. ومع ذلك ، فإن هذه النظرية لديها أيضا أوجه القصور والقصور. في الواقع ، يشير هذا الوصف الذي تم إنشاؤه إلى وجود بعض المواد الموجودة في الفضاء ، نظرًا لحقيقة أن الشمس والأرض بعيدان عن بعضهما البعض. إذا كان الضوء يسقط بحرية ويمر عبر هذه الأشياء ، فهناك آليات عرضية فيها.
مزيد من التكوين والتحسين للنظرية
بناءً على هذه الفرضية بأكملها ، نشأت المتطلبات الأساسية لإنشاء نظرية جديدة حول العالم الأثير ، الذي يملأ الأجسام والجزيئات. ومع مراعاة خصائص هذه المادة ، يجب أن تكون صلبة ، ونتيجة لذلك توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن لها خصائص مرنة. في الواقع ، يجب أن يؤثر الأثير على الكرة الأرضية في الفضاء ، لكن هذا لا يحدث. وعليه فإن هذه المادة غير مبررة بأي شكل إلا أن الضوء يتدفق خلالها ، وهولديه صلابة. بناءً على هذه التناقضات ، تم التشكيك في هذه الفرضية ، وبلا معنى والمزيد من البحث.
أعمال ماكسويل
يمكن القول أن الخصائص الموجية للضوء والنظرية الكهرومغناطيسية للضوء قد أصبحت واحدة عندما بدأ ماكسويل بحثه. في سياق الدراسة ، وجد أن سرعات انتشار هذه الكميات تتطابق إذا كانت في فراغ. نتيجة للإثبات التجريبي ، طرح ماكسويل وأثبت فرضية حول الطبيعة الحقيقية للضوء ، والتي تم تأكيدها بنجاح من خلال سنوات وممارسات وخبرات أخرى. وهكذا ، في القرن قبل الماضي ، تم إنشاء نظرية كهرومغناطيسية للضوء ، والتي لا تزال مستخدمة حتى اليوم. سيتم التعرف عليها لاحقًا على أنها كلاسيكية.
الخواص الموجية للضوء: النظرية الكهرومغناطيسية للضوء
بناءً على الفرضية الجديدة ، تم اشتقاق الصيغة λ=c / ν ، مما يشير إلى أنه يمكن إيجاد الطول عند حساب التردد. انبعاثات الضوء هي موجات كهرومغناطيسية ، ولكن فقط إذا كانت محسوسة للإنسان. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تسميتها على هذا النحو ويتم التعامل معها بتقلبات من 4 1014إلى 7.5 1014هرتز. في هذا النطاق ، يمكن أن يختلف تردد التذبذب ويختلف لون الإشعاع ، وسيكون لكل مقطع أو فاصل زمني خاص به ولون مطابق له. نتيجة لذلك ، تردد القيمة المحددة هو الطول الموجي في الفراغ.
يظهر الحساب أن انبعاث الضوء يمكن أن يكون من 400 نانومتر إلى 700 نانومتر (البنفسجي وألوان حمراء). أثناء الانتقال ، يتم الحفاظ على تدرج الألوان والتردد ويعتمدان على الطول الموجي ، والذي يختلف بناءً على سرعة الانتشار ويتم تحديده للفراغ. تستند نظرية ماكسويل الكهرومغناطيسية للضوء على أساس علمي ، حيث يمارس الإشعاع ضغطًا على مكونات الجسم وبشكل مباشر عليه. صحيح ، تم اختبار هذا المفهوم لاحقًا وإثباته تجريبياً بواسطة ليبيديف.
النظرية الكهرومغناطيسية والكمية للضوء
انبعاث وتوزيع الأجسام المضيئة من حيث ترددات التذبذب لا يتوافق مع القوانين المشتقة من فرضية الموجة. يأتي هذا البيان من تحليل تكوين هذه الآليات. حاول الفيزيائي الألماني بلانك إيجاد تفسير لهذه النتيجة. في وقت لاحق ، توصل إلى استنتاج مفاده أن الإشعاع يحدث في شكل أجزاء معينة - كمية ، ثم كانت هذه الكتلة تسمى الفوتونات.
نتيجة لذلك ، أدى تحليل الظواهر الضوئية إلى استنتاج مفاده أن انبعاث الضوء وامتصاصه تم شرحه باستخدام التركيب الكتلي. في حين أن تلك التي انتشرت في الوسط فسرتها نظرية الموجة. وبالتالي ، هناك حاجة إلى مفهوم جديد لاستكشاف ووصف هذه الآليات بشكل كامل. علاوة على ذلك ، كان من المفترض أن يشرح النظام الجديد ويجمع بين الخصائص المختلفة للضوء ، أي الجسدية والموجة.
تطوير نظرية الكم
نتيجة لذلك ، كانت أعمال بور وأينشتاين وبلانك هي أساس هذه البنية المحسنة ، والتي كانت تسمى الكم. حتى الآن ، هذا النظام يصف ويشرحليس فقط النظرية الكهرومغناطيسية الكلاسيكية للضوء ، ولكن أيضًا فروع المعرفة الفيزيائية الأخرى. في جوهره ، شكل المفهوم الجديد أساسًا للعديد من الخصائص والظواهر التي تحدث في الأجسام والفضاء ، وإلى جانب ذلك ، تنبأ وشرح عددًا كبيرًا من المواقف.
بشكل أساسي ، توصف النظرية الكهرومغناطيسية للضوء بإيجاز بأنها ظاهرة تستند إلى عناصر مهيمنة مختلفة. على سبيل المثال ، المتغيرات الجسدية والموجة للبصريات لها اتصال ويتم التعبير عنها بواسطة صيغة بلانك: ε=ℎν ، هناك طاقة كمية ، وتذبذبات الإشعاع الكهرومغناطيسي وترددها ، وهو معامل ثابت لا يتغير لأي ظواهر. وفقًا للنظرية الجديدة ، يتكون النظام البصري بآليات متغيرة معينة من فوتونات ذات قوة. وهكذا تبدو النظرية كالتالي: الطاقة الكمومية تتناسب طرديًا مع الإشعاع الكهرومغناطيسي وتقلبات تردده.
بلانك وكتاباته
Axiom c=νλ ، كنتيجة لصيغة بلانك ε=hc / يتم إنتاجها ، لذلك يمكن استنتاج أن الظاهرة المذكورة أعلاه هي عكس الطول الموجي مع التأثير البصري في الفراغ. أظهرت التجارب التي أجريت في مكان مغلق أنه طالما يوجد الفوتون ، فإنه سيتحرك بسرعة معينة ولن يكون قادرًا على إبطاء وتيرته. ومع ذلك ، تمتصه جزيئات المواد التي تلتقي بها في الطريق ، ونتيجة لذلك يحدث التبادل ، ويختفي. على عكس البروتونات والنيوترونات ، ليس لها كتلة راحة.
لا تزال الموجات الكهرومغناطيسية ونظريات الضوء لا تفسر الظواهر المتناقضة ،على سبيل المثال ، في نظام ما ستكون هناك خصائص واضحة ، وفي جسم آخر ، ولكن ، مع ذلك ، فإنهم جميعًا متحدون بالإشعاع. بناءً على مفهوم الكم ، فإن الخصائص الموجودة موجودة في طبيعة البنية البصرية ذاتها وفي المادة العامة. أي أن للجسيمات خواص موجية ، وهذه بدورها جزيئية.
مصادر الضوء
تستند أسس النظرية الكهرومغناطيسية للضوء إلى البديهية التي تقول: الجزيئات ، ذرات الأجسام تخلق إشعاعًا مرئيًا ، وهو ما يسمى مصدر ظاهرة بصرية. هناك عدد كبير من الأشياء التي تنتج هذه الآلية: مصباح ، أعواد ثقاب ، أنابيب ، إلخ. علاوة على ذلك ، يمكن تقسيم كل شيء إلى مجموعات متكافئة ، والتي يتم تحديدها بواسطة طريقة تسخين الجسيمات التي تحقق الإشعاع.
أضواء منظمة
الأصل الأصلي للتوهج يرجع إلى إثارة الذرات والجزيئات بسبب الحركة الفوضوية للجسيمات في الجسم. يحدث هذا لأن درجة الحرارة مرتفعة بدرجة كافية. تزداد الطاقة المشعة بسبب زيادة قوتها الداخلية وتسخينها. تنتمي هذه الكائنات إلى المجموعة الأولى من مصادر الضوء.
ينشأ توهج الذرات والجزيئات على أساس جزيئات المواد المتطايرة ، وهذا ليس تراكمًا ضئيلًا ، ولكنه تيار كامل. لا تلعب درجة الحرارة هنا دورًا خاصًا. هذا التوهج يسمى اللمعان. أي أنه يحدث دائمًا بسبب حقيقة أن الجسم يمتص الطاقة الخارجية الناتجة عن الإشعاع الكهرومغناطيسي الكيميائيرد فعل ، بروتونات ، نيوترونات ، إلخ.
وتسمى المصادر الانارة. يكون تعريف النظرية الكهرومغناطيسية للضوء لهذا النظام كما يلي: إذا مر بعض الوقت بعد امتصاص الجسم للطاقة ، يمكن قياسه بالتجربة ، ثم ينتج إشعاعًا ليس بسبب مؤشرات درجة الحرارة ، لذلك فهو ينتمي إلى ما سبق. المجموعة
تحليل مفصل للتألق
ومع ذلك ، فإن هذه الخصائص لا تصف هذه المجموعة بشكل كامل ، نظرًا لوجود العديد من الأنواع. في الواقع ، بعد امتصاص الطاقة ، تظل الأجسام متوهجة ، ثم تنبعث منها إشعاعات. يختلف وقت الإثارة ، كقاعدة عامة ، ويعتمد على العديد من المعلمات ، وغالبًا لا يتجاوز عدة ساعات. وبالتالي ، يمكن أن تكون طريقة التسخين من عدة أنواع.
يبدأ الغاز المخلخل في إصدار إشعاع بعد مرور تيار مباشر عبره. هذه العملية تسمى التلألؤ الكهربائي. لوحظ في أشباه الموصلات ومصابيح LED. يحدث هذا بطريقة يعطي مرور التيار إعادة تركيب الإلكترونات والثقوب ، بسبب هذه الآلية ، تنشأ ظاهرة بصرية. أي يتم تحويل الطاقة من كهربائية إلى ضوء ، وهو التأثير الكهروضوئي الداخلي العكسي. يعتبر السيليكون باعثًا للأشعة تحت الحمراء ، بينما يدرك فوسفيد الغاليوم وكربيد السيليكون الظاهرة المرئية.
جوهر التلألؤ الضوئي
يمتص الجسم الضوء ، وتصدر المواد الصلبة والسوائل أطوال موجية طويلة تختلف في جميع النواحي عن الأصلالفوتونات. للتوهج ، يتم استخدام المتوهج فوق البنفسجي. طريقة الإثارة هذه تسمى التلألؤ الضوئي. يحدث في الجزء المرئي من الطيف. تم تحويل الإشعاع ، وقد أثبت العالم الإنجليزي ستوكس هذه الحقيقة في القرن الثامن عشر وأصبحت الآن قاعدة بديهية.
نظرية الكم والكهرومغناطيسية للضوء تصف مفهوم ستوكس على النحو التالي: يمتص الجزيء جزءًا من الإشعاع ، ثم ينقله إلى جسيمات أخرى في عملية نقل الحرارة ، وتصدر الطاقة المتبقية ظاهرة بصرية. باستخدام الصيغة hν=hν0- A ، اتضح أن تردد انبعاث اللمعان أقل من التردد الممتص ، مما ينتج عنه طول موجي أطول.
الإطار الزمني لانتشار ظاهرة بصرية
تشير النظرية الكهرومغناطيسية للضوء ونظرية الفيزياء الكلاسيكية إلى حقيقة أن سرعة الكمية المشار إليها كبيرة. بعد كل شيء ، فإنه يقطع المسافة من الشمس إلى الأرض في بضع دقائق. حاول العديد من العلماء تحليل خط الزمن المستقيم وكيف ينتقل الضوء من مسافة إلى أخرى ، لكنهم فشلوا في الأساس.
في الواقع ، تستند النظرية الكهرومغناطيسية للضوء على السرعة ، وهي الثابت الرئيسي للفيزياء ، ولكنها غير متوقعة ، ولكنها ممكنة. تم إنشاء الصيغ ، وبعد الاختبار اتضح أن انتشار وحركة الموجات الكهرومغناطيسية يعتمدان على البيئة. علاوة على ذلك ، يتم تعريف هذا المتغيرمعامل الانكسار المطلق للمساحة حيث توجد القيمة المحددة. الإشعاع الضوئي قادر على اختراق أي مادة ، ونتيجة لذلك ، تقل النفاذية المغناطيسية ، في ضوء ذلك ، يتم تحديد سرعة البصريات بواسطة ثابت العزل.
