Что такое свет какими свойствами обладает свет
ТЕМА ПОНЯТИЕ «СВЕТ»
- Авторы
- Руководители
- Файлы работы
- Наградные документы
Скоробогатова А.К. 1
1МБОУ «СОШ № 28», города Воронежа
Усеинова А.А. 1
1МБОУ СОШ № 28
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Понятие
Природа света.
Характеристики света.
мощность излучения
Сила света
отражение света
преломление света
Распространение света
Световая волна
1.График
2.Длина волн
3.Частота и период.
Скорость света.
Спектральный состав.
Источники света.
Свет — это электромагнитное излучение, видимое человеческому глазу. Оно состоит из волн разной длины, воспринимаемых как разные цвета. Очень длинные волны воспринимаются как красный, а очень короткие как фиолетовый. Между ними находятся оранжевый, жёлтый, зелёный, синий и индиго. Ниже красного находятся инфракрасные, микро- и радиоволны; выше фиолетового находятся ультрафиолет, рентгеновское и гамма-излучение Свет – гармоническое колебание. Раздел физики, в котором изучается свет, носит название оптика.
Но более простыми словами.
Лучистая энергия, воспринимаемая глазом, делающая окружающий мир видимым.
Тот или иной источник освещения.
Примечание:
Электромагнитное излучение — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.
Природа света
В V веке до н. э., Эмпедокл предположил, что всё в мире состоит из четырёх элементов: огня, воздуха, земли и воды. Он считал, что из этих четырёх элементов, богиня Афродита создала человеческий глаз, и зажгла в нём огонь, свечение которого и делало зрение возможным. Для объяснения факта, что тёмной ночью человек видит не так хорошо, как днём, Эмпедокл постулировал взаимодействие между лучами, идущими из глаз и лучами от светящихся источников, таких, как солнце.
Примерно в 300 году до н. э. Евклидом был написан труд «Оптика», дошедший до наших дней, в котором он исследовал свойства света. Евклид утверждал, что свет распространяется по прямой линии, он изучал законы отражения света и описал их математически. Он выразил сомнение в том, что зрение является следствием исхождения луча из глаза, задаваясь вопросом: как человек, открыв в ночное время глаза, устремлённые в небо, может моментально увидеть звёзды. Проблема решалась только, если скорость луча света, исходящего из человеческого глаза, была бесконечно большой.
Пифагор был одним из первых ученых, кто дал научную гипотезу относительно природы света. Он первый не только догадался, но и доказал, что свет распространяется прямолинейно. В XVII веке сторонником этой теории стал Исаак Ньютон. Он объяснял много световых явлений, основываясь на том, что свет – это поток специальных частиц. Согласно корпускулярной теории, свет представляет собой поток частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами. Ньютон считал, что движение световых корпускул подчиняется законам механики. Так, отражение света понималось аналогично отражению упругого шарика от плоскости. Преломление света объяснялось изменением скорости корпускул при переходе из одной среды в другую.
В это же время появилась другая теория – волновая теория света. Сторонником этой теории был Христиан Гюйгенс. Он пытался объяснить те же явления, что и Ньютон, только с той позиции, что свет – это волна. Рассматривала свет как волновой процесс, подобный механическим волнам. Каждая точка, до которой доходит волна, становится центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени. Под волновым фронтом Гюйгенс понимал геометрическое место точек, до которых одновременно доходит волновое возмущение. С помощью принципа Гюйгенса были объяснены законы отражения и преломления.
И хотя все указывало на то, что свет – это волна, В XIX веке Генрих Герц изучал свойства электромагнитных волн и показал, что свет может быть частицей. Герц открыл явление фотоэффекта.
В XX веке пришли к окончательному решению, введя понятие корпускулярно-волнового дуализма света.
Свет ведет себя при распространении как волна (волновые свойства), а при излучении и поглощении – как частица (со всеми свойствами частиц). То есть свет имеет двойную природу.
Поэтому все явления рассматриваются с позиций этих двух теорий.
Примечание :
Фотоэффект — под действием света из металлической пластины, заряженной отрицательно, выбиваются электроны.
Свойства света
Мощность излучения.
Световой поток — физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения, оцененную с позиции его воздействия на зрительный аппарат человека.
Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм
Сила света.
Это одна из основных световых величин, характеризующая источник видимого излучения. Она равна отношению светового потока распространяющегося от источника внутри элементарного телесного угла, который содержит данное направление, к этому телесному углу.
Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): кандела (кд)
Отражение.
Отраже́ние — физический процесс взаимодействия волн или частиц с поверхностью, изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл. Одновременно с отражением волн на границе раздела сред, как правило, происходит преломление волн (за исключением случаев полного внутреннего отражения).
От точечного источника света на границу раздела падает световой луч. Часть этого луча пройдет внутрь следующей прозрачной среды, а часть отразится. В данном случае отражением мы можем назвать такое явление, при котором часть падающего светового луча отражается, т. е. возвращается в ту же среду, из которой свет упал на границу раздела.
Рассматривая явления отражения, мы должны сказать о законах отражения света.
Законы отражения.
Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости.
Угол падения луча равен углу отражения луча.
Диффузное отражение – это отражение от достаточно шероховатых поверхностей. Ярким примером диффузного отражения можно назвать отражение от белой бумаги
Зеркальное отражение – это отражение, когда все лучи, упавшие на данную поверхность параллельно друг другу, также отразились.
Преломление света.
Преломление света – это явление изменения направления движения светового луча при переходе из одной среды в другую. Различные среды, пропускающие свет, имеют различную оптическую плотность. Скорость света в них различна.
Угол, который образует падающий луч к проведенному к границе двух сред перпендикуляру после попадания во вторую среду, называется углом преломления. Опытным путем установлено, что если свет падает из среды оптически менее плотной в более плотную, то угол падения будет больше угла преломления. Скорость распространения света
Если же наоборот – оптическая плотность первой среды больше оптической плотности вещества второй среды, то угол падения будет меньше угла преломления. При изменении угла падения угол преломления будет также меняться. Однако отношение этих углов не остается постоянным. А вот отношение синусов этих углов – это постоянная величина.
где α – угол падения, γ – угол преломления, n – постоянная величина для двух конкретных сред, не зависящая от угла падения.
Закон преломления света звучит следующим образом: падающий и преломленный луч лежат в одной плоскости, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – величина постоянная для двух сред.
Законы отражения и преломления света обусловливают многие явления в нашей жизни. Именно благодаря им мы видим мир таким, каков он есть.
Скорость распространения света меньше в оптически более плотной средой.
Примечание
Опти́ческая пло́тность — мера ослабления света прозрачными объектами (такими, как кристаллы, стекла, фотоплёнка) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как фотография, металлы и т. д.)
5.Распространение света.
Распространение света. На границе двух сред свет преломляется. В однородной среде свет распространяется прямолинейно.
Если между глазом и каким-нибудь источником света поместить непрозрачный предмет, то источник света мы не увидим. Объясняется это тем, что в однородной среде свет распространяется по прямым линиям.
Прямолинейное распространение света — факт, установленный ещё в глубокой древности. Об этом писал основатель геометрии Евклид (300 лет до нашей эры).Прямолинейностью распространения света в однородной среде объясняется образование тени. Тени людей, деревьев, зданий и других предметов хорошо наблюдаются на земле в солнечный день.
О положении окружающих нас предметов в пространстве мы судим, подразумевая, что свет от объекта попадает в наш глаз по прямолинейным траекториям. Наша ориентация во внешнем мире целиком основана на предположении о прямолинейном распространении света. Именно это допущение привело к представлению о световых лучах.
Световая волна.
Электромагнитная волна видимого диапазона длин волн . Частота световой волны определяет ”цвет”.
График световой волны
График световой волны, это график электромагнитной волны.
В электромагнитной волне векторы Е и Н перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Во всех процессах взаимодействия света с веществом основную роль играет электрический вектор Е, поэтому его называют световым вектором. Плоскость, в которой колеблется световой вектор Е называется плоскостью колебаний, а плоскость, в которой совершает колебание магнитный вектор Н– плоскостью поляризации.
V-направление распространения волны.
Фронт волны, это — точки среды, в которых векторы или имеют одинаковую фазу.
Длина волн
Расстояние между частицами, колеблющимися с одинаковой фазой, м.
Частота волн
это число полных колебаний или циклов волны, совершенных в единицу времени.
Период колебания волны
наименьший промежуток времени, за который волна совершает одно полное колебание (то есть возвращается в то же состояние, в котором он находился в первоначальный момент, выбранный произвольно)., секунды
Формулы:
Длина: скорость умноженная на период или скорость деленная на частоту. метр
Период: единица времени деленная на частоту или длина волны деленная на скорость. секунды
Частота: скорость деленная на длину волны. Герц
Скорость света.
Скорость света в вакууме — абсолютная постоянная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. В физике традиционно обозначается латинской буквой «c»(произносится как «цэ»).
Чтобы определить скорость света в любой среде, нужно скорость света в вакууме разделить на показатель преломления.
Спектральный состав.
Световые излучения, воздействующие на глаз и вызывающие ощущение цвета, подразделяют на простые (монохроматические) и сложные. Излучение с определенной длиной волны называют монохроматическим. Простые излучения не могут быть разложены ни на какие другие цвета.
Спектр — последовательность монохроматических излучений, каждому из которых соответствует определенная длина волны электромагнитного колебания.
Цвет возникает в результате взаимодействия белого света с материей.
Оптическая область спектра электромагнитные излучений состоит из трех участков: невидимых ультрафиолетовых излучений (длина волн 10—400 нанометров), видимых световых излучений (длина волн 400—750 нанометорв), воспринимаемых глазом как свет и невидимых инфракрасных излучений (длина волн 740 нанометров — 1—2 мм).
Нанометр – 1*10-9(степень)
Источники света.
Тела, от которых свет исходит, называются источниками света. Различают естественные и искусственные источники света. Самый известный абсолютно всем жителям нашей планеты естественный источник света – это Солнце.
Искусственные источникисвета — технические устройства различной конструкции и с различными способами преобразования энергии, основным назначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного).
Список использованной литературы.
1.ru.wikipedia.org
2.https://fizportal.ru/light
3.https://interneturok.ru
4.https://www.nado5.ru
5.https://zreni.ru/
6.учебник по физики 8 класс А.В. Перышкин
Просмотров работы: 2511
Вопрос, что такое свет в физике, является ключевым для многих отраслей деятельности науки и техники, он вызывает живой интерес как специалистов, так и просто любителей все знать. Использование слова «свет» в физике достаточно условно, так как оно не передает никаких свойств и характеристик отдельно взятого типа излучения. Это общее определение, которое удобно использовать для такого же общего описания природного явления.
Свет – это то явление, с которым мы сталкиваемся постоянно, и благодаря чему вообще существует все живое на земле. Частицы так называемого «света» движутся от Солнца через огромные комические просторы на Землю, освещают ее и придают предметам, окружающим человека, видимость и многие свойства. На это явление можно смотреть далеко не с одной точки зрения, поэтому данный вопрос стоит рассмотреть более подробно.
Что такое свет в физике
Споры вокруг того, что же такое свет, шли в физике и научной среде многие века. Различные деятели выдвигали самые разные теории, что представляет собой данное явление природы, но никак не могли сойтись в едином мнении. Теории появлялись, как грибы после дождя, то опровергая, то дополняя друг друга.
Был создан целый раздел физики – оптика, задача которого стояла в изучении рассматриваемого явления.
К изучению природы света приложили свои талантливые руки все видные деятели науки, начиная с 17 века. Такие европейские светила, как Декарт, Гук, Юнг, Ньютон, Гейгенс, Ампер и многие другие предпринимали многие попытки понять, чем является видимое нам излучение: волной или же потоком частиц.
Именно это противоречие, к которому приводили опыты, ставило исследователей в тупик. Ученым была никак не понятна сочетаемость: как в одном эксперименте явление может вести себя, как поток частиц, а в другом – как электромагнитное излучение.
На сегодня данный вопрос в известной степени решен. Все новые знания позволили вникнуть в суть вещей более глубоко. Корпускулярную и волновую теорию позже дополнила электромагнитная, далее специальная теория относительности Эйнштейна, позже квантовая теория и, наконец, квантовая электродинамика.
Волновые свойства света
То, что свет – это волна излучения с определенными волновыми свойствами, начали предполагать многие ученые еще в 17-18 веках. Опыты Юнга, Френеля, Ньютона явственно показали, что волновые характеристики выражаются в двух ключевых явлениях: дифракции и интерференции. Именно они имеют значения при доказательстве того, что мы имеем дело с волной.
Луч видимого диапазона излучения способен как бы огибать препятствия любой формы и засвечивать даже ту область, которая якобы находится в тени. Отклонение от прямолинейного распространения, которое невозможно для твердых частиц, получило название дифракции.
Также доказано, что излучение может накладываться друг на друга и как бы дополнять волны аналогичной природы, либо же «тушить», уменьшать их интенсивность. Это явление получило название интерференции.
Оно активно применяется, к примеру, при производстве автомобильных фар – в их стеклах есть специальная фактура, которая позволяет использовать интерференцию и максимально увеличивать интенсивность свечения.
Но утверждение, что свет – это только волна, также находит протесты. Так как другие опыты, скажем, русского ученого Вавилова, показывают, что ему свойственна двойственная характеристика.
Электромагнитная природа света
То, что обычный солнечный луч является электромагнитной волной, является доказанным научным фактом. Над этим трудились многие умы, в частности, Эйнштейн, Вавилов и другие. Не один раздел физики посвящен доказательству того факта, что свет возникает в результате различных возбуждений в атомах и молекулах.
Это может быть тепловое, химическое или электромагнитное воздействие. При прохождении различных процессов в атоме он излучает кванты энергии во всем видимом диапазоне.
Определение электромагнитной природы излучения доказано многими экспериментами, а также теорией. Наиболее полное описание данных вопросов дал известный ученый Максвелл в своих уравнениях по электромагнетизму.
Спектральный состав света
Как показал в своих экспериментах английский естествоиспытатель Ньютон, обычный белый свет – это набор многих цветов, то есть волн с различной длиной, которые в результате взаимодействия складываются в один белый. Длина волн видимого спектра лежит в диапазоне 380-780 нанометров.
Наука смогла доказать, что практически любой вариант излучения не является монохроматичным – то есть, состоящим из волн только одной длины. Почти любой источник света испускает определенный спектр излучения, в котором есть разброс по длинам волн.
Если излучение имеет более короткие волны, нежели 380 нм, то они относятся к ультрафиолетовому свету, если большие 780 нм – инфракрасному. За их пределами сверху и снизу есть и другие типы излучения: гамма-лучи, рентгеновские волны, микроволновой диапазон.
Закон прямолинейного распространения света
Любой школьник, перешедший в 9-11 класс, должен знать, что свет в однородной среде распространяется по прямолинейной траектории, а его скорость равна 3х108 м/с. С такой скоростью луч долетает от Земли до Луны (расстояние между которыми 384 000 километров) всего примерно за 1,2-1,3 секунды!
Исходя из прямолинейного распространения света, выводятся многие понятия, такие как тень, угол падения и отражения, и многое другое. Разный раздел науки по-разному использует эти данные, но они имеют большое значение в технике и теории.
Подытоживая скажем, что лексическое значение греческого слова «фотон» четко передает его смысл – это свет. Свет одновременно является и электромагнитной волной, и потоком частиц фотонов, которые распространяются от источника излучения и заполняют собой все окружающее пространство по законам прямолинейного распространения, дифракции, интерференции и т. д.
И естественное, и искусственное освещение имеют одинаковые свойства, за исключением, разве что длины волны, ее амплитуды и других, более конкретных характеристик каждой волны.