يعتبر الضوء من أي نوع من أنواع الإشعاع الضوئي. بمعنى آخر ، هذه هي الموجات الكهرومغناطيسية التي يكون طولها في نطاق وحدات النانومتر.
تعريفات عامة
من وجهة نظر البصريات ، الضوء هو الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي تدركه العين البشرية. من المعتاد أن تأخذ مساحة في فراغ 750 تيراهيرتز كوحدة تغيير. هذه هي حافة الطيف ذات الطول الموجي القصير. طوله 400 نانومتر. أما بالنسبة لحد الموجات العريضة ، فإن المقطع 760 نانومتر ، أي 390 تيراهيرتز ، يؤخذ كوحدة قياس.
في الفيزياء ، يعتبر الضوء مجموعة من الجسيمات الاتجاهية تسمى الفوتونات. سرعة توزيع الموجات في الفراغ ثابتة. الفوتونات لها زخم معين ، وطاقة ، وكتلة صفرية. بمعنى أوسع ، الضوء هو إشعاع فوق بنفسجي مرئي. يمكن أيضًا أن تكون الموجات تحت الحمراء.
من وجهة نظر الأنطولوجيا ، الضوء هو بداية الوجود. هذا ما يقوله الفلاسفة وعلماء الدين. في الجغرافيا ، يستخدم هذا المصطلح للإشارة إلى مناطق معينة من الكوكب. الضوء بحد ذاته مفهوم اجتماعي. ومع ذلك ، في العلم لها خصائص وسمات وقوانين محددة.
الطبيعة ومصادر الضوء
يتم إنشاء الإشعاع الكهرومغناطيسي في عملية تفاعل الجسيمات المشحونة. الشرط الأمثل لذلك هو الحرارة ، التي لها طيف مستمر. يعتمد الحد الأقصى من الإشعاع على درجة حرارة المصدر. وخير مثال على العملية هو الشمس. إشعاعها قريب من إشعاع الجسم الأسود تمامًا. يتم تحديد طبيعة الضوء على الشمس من خلال درجة حرارة التسخين التي تصل إلى 6000 كلفن ، وفي نفس الوقت ، يكون حوالي 40٪ من الإشعاع في نطاق الرؤية. يقع طيف القدرة الأقصى بالقرب من 550 نانومتر.
يمكن أن تكون مصادر الضوء أيضًا:
- قذائف إلكترونية للجزيئات والذرات أثناء الانتقال من مستوى إلى آخر. مثل هذه العمليات تجعل من الممكن تحقيق طيف خطي. ومن الأمثلة على ذلك المصابيح ومصابيح تفريغ الغاز.
- إشعاع Cherenkov ، والذي يتكون عندما تتحرك الجسيمات المشحونة بسرعة طور الضوء.
- عمليات تباطؤ الفوتون. نتيجة لذلك ، ينتج إشعاع متزامن أو سيكلوترون.
يمكن أيضًا أن ترتبط طبيعة الضوء بالتلألؤ. هذا ينطبق على كل من المصادر الاصطناعية والعضوية. مثال: اللمعان الكيميائي ، التلألؤ ، الفسفرة ، إلخ.
بدورها ، يتم تقسيم مصادر الضوء إلى مجموعات وفقًا لمؤشرات درجة الحرارة: A ، B ، C ، D65. أكثر الطيف تعقيدًا لوحظ في جسم أسود تمامًا.
خصائص الضوء
ترى العين البشرية بشكل شخصي الإشعاع الكهرومغناطيسي كلون. لذلك ، يمكن للضوء أن يعطي صبغات بيضاء ، صفراء ، حمراء ، خضراء. انه فقطالإحساس المرئي ، والذي يرتبط بتكرار الإشعاع ، سواء كان طيفيًا أو أحادي اللون في التكوين. لقد ثبت أن الفوتونات تتكاثر حتى في الفراغ. في حالة عدم وجود مادة ، تبلغ سرعة التدفق 300000 كم / ثانية. تم اكتشاف هذا الاكتشاف في أوائل السبعينيات.
عند حدود الوسائط ، يمر تيار من الضوء إما بالانعكاس أو الانكسار. أثناء التكاثر ، تتبدد من خلال المادة. يمكن القول أن المؤشرات الضوئية للوسط تتميز بقيمة انكسار مساوية لنسبة السرعات في الفراغ والامتصاص. في المواد الخواص الخواص ، لا يعتمد انتشار التدفق على الاتجاه. هنا ، يتم تمثيل معامل الانكسار بكمية قياسية تحددها الإحداثيات والوقت. في وسط متباين الخواص ، تظهر الفوتونات على شكل موتر.
إلى جانب ذلك ، يمكن للضوء أن يكون مستقطبًا وليس كذلك. في الحالة الأولى ، ستكون الكمية الرئيسية للتعريف هي متجه الموجة. إذا لم يكن التدفق مستقطبًا ، فإنه يتكون من مجموعة من الجسيمات الموجهة في اتجاهات عشوائية.
أهم ما يميز الضوء هو شدته. يتم تحديده من خلال الكميات الضوئية مثل الطاقة والطاقة.
الخصائص الأساسية للضوء
لا يمكن للفوتونات أن تتفاعل مع بعضها البعض فحسب ، بل لها أيضًا اتجاه. نتيجة للتلامس مع وسيط غريب ، يمر التدفق بانعكاس وانكسار. هاتان الخاصيتان الأساسيتان للضوء. مع الانعكاس ، يكون كل شيء أكثر أو أقل وضوحًا: يعتمد على كثافة المادة وزاوية سقوط الأشعة. ومع ذلك ، مع الانكسار ، فإن الوضع بعيدأصعب
بادئ ذي بدء ، يمكننا النظر في مثال بسيط: إذا خفضت قشة في الماء ، فستبدو منحنية ومختصرة من الجانب. هذا هو انكسار الضوء الذي يحدث عند حدود الوسط السائل والهواء. يتم تحديد هذه العملية من خلال اتجاه توزيع الأشعة أثناء المرور عبر حدود المادة.
عندما يلامس تيار من الضوء الحدود بين الوسائط ، يتغير الطول الموجي بشكل كبير. ومع ذلك ، فإن تردد الانتشار يظل كما هو. إذا لم يكن الشعاع متعامدًا مع الحد ، فسيتغير كل من الطول الموجي واتجاهه.
غالبًا ما يستخدم الانكسار الاصطناعي للضوء لأغراض البحث (المجاهر والعدسات والمكبرات). تنتمي النقاط أيضًا إلى مثل هذه المصادر للتغييرات في خصائص الموجة.
تصنيف الضوء
حاليًا ، يتم التمييز بين الضوء الاصطناعي والطبيعي. يتم تعريف كل نوع من هذه الأنواع من خلال مصدر إشعاع مميز.
الضوء الطبيعي عبارة عن مجموعة من الجسيمات المشحونة ذات الاتجاه الفوضوي والمتغير بسرعة. مثل هذا المجال الكهرومغناطيسي ناتج عن تقلب متغير في الشدة. تشمل المصادر الطبيعية الأجسام الساخنة والشمس والغازات المستقطبة
الضوء الصناعي من الأنواع التالية:
- محلي. يتم استخدامه في مكان العمل ، في منطقة المطبخ ، والجدران ، وما إلى ذلك. تلعب هذه الإضاءة دورًا مهمًا في التصميم الداخلي.
- عام. هذه إضاءة موحدة للمنطقة بأكملها. المصادر ثريات ومصابيح أرضية.
- مجتمعة.مزيج من النوع الأول والثاني لتحقيق الإنارة المثالية للغرفة.
- طوارئ. إنه مفيد للغاية أثناء انقطاع التيار الكهربائي. يتم توفير الطاقة في أغلب الأحيان من البطاريات.
الشمس المشرقة
اليوم هو المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض. لن يكون من المبالغة القول إن ضوء الشمس يؤثر على جميع الأمور المهمة. هذا ثابت الكمية الذي يحدد الطاقة.
تحتوي الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض على حوالي 50٪ من الأشعة تحت الحمراء و 10٪ من الأشعة فوق البنفسجية. لذلك فإن مقدار الضوء المرئي هو 40٪ فقط.
تُستخدم الطاقة الشمسية في العمليات التركيبية والطبيعية. هذا هو التمثيل الضوئي ، وتحويل الأشكال الكيميائية ، والتدفئة ، وأكثر من ذلك بكثير. بفضل الشمس ، يمكن للبشرية استخدام الكهرباء. في المقابل ، يمكن أن تكون تيارات الضوء مباشرة ومنتشرة إذا مرت عبر السحب.
ثلاثة قوانين رئيسية
منذ العصور القديمة ، كان العلماء يدرسون البصريات الهندسية. اليوم ، قوانين الضوء التالية أساسية:
- قانون التوزيع. تنص على أنه في وسط بصري متجانس ، سيتم توزيع الضوء في خط مستقيم.
- قانون الانكسار. يقع شعاع الضوء على حدود وسيطين وإسقاطه من نقطة التقاطع على نفس المستوى. ينطبق هذا أيضًا على الخط العمودي المنخفض على نقطة الاتصال. في هذه الحالة ، ستكون نسبة الجيب إلى زوايا السقوط والانكسار هي القيمةثابت
- قانون الانعكاس. شعاع من الضوء يهبط على حدود الوسط ويظهر نتائجه على نفس المستوى. في هذه الحالة ، زاويتا الانعكاس والوقوع متساويتان.
إدراك الضوء
العالم المحيط مرئي للإنسان بسبب قدرة عينيه على التفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي. يتم إدراك الضوء من خلال مستقبلات الشبكية ، والتي يمكنها الكشف عن النطاق الطيفي للجسيمات المشحونة والاستجابة لها.
لدى الإنسان نوعان من الخلايا الحساسة في العين: المخاريط والقضبان. الأول يحدد آلية الرؤية في النهار بمستوى عالٍ من الإضاءة. العصي أكثر حساسية للإشعاع. إنها تسمح للشخص بالرؤية في الليل.
ظلال بصرية للضوء تتحدد بطول الموجة واتجاهها.
