Sa physics, ang mga light phenomena ay optical, dahil kabilang sila sa subsection na ito. Ang mga epekto ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi limitado sa paggawa ng mga bagay sa paligid ng mga tao na nakikita. Bilang karagdagan, ang solar lighting ay nagpapadala ng thermal energy sa espasyo, bilang isang resulta kung saan ang mga katawan ay uminit. Batay dito, ang ilang mga hypotheses ay iniharap tungkol sa likas na katangian ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Ang paglipat ng enerhiya ay isinasagawa ng mga katawan at alon na nagpapalaganap sa medium, kaya ang radiation ay binubuo ng mga particle na tinatawag na corpuscles. Kaya tinawag sila ni Newton, pagkatapos niya ay lumitaw ang mga bagong mananaliksik na nagpahusay sa sistemang ito, sina Huygens, Foucault, atbp. Ang electromagnetic theory ng liwanag ay iniharap ni Maxwell ilang sandali.
Ang mga pinagmulan at pag-unlad ng teorya ng liwanag
Salamat sa pinakaunang hypothesis, nakabuo si Newton ng corpuscular system, na malinaw na ipinaliwanagang kakanyahan ng optical phenomena. Ang iba't ibang mga radiation ng kulay ay inilarawan bilang mga bahagi ng istruktura na kasama sa teoryang ito. Ang interference at diffraction ay ipinaliwanag ng Dutch scientist na si Huygens noong ika-16 na siglo. Iniharap at inilarawan ng mananaliksik na ito ang teorya ng liwanag batay sa mga alon. Gayunpaman, ang lahat ng nilikha na mga sistema ay hindi nabigyang-katwiran, dahil hindi nila ipinaliwanag ang mismong kakanyahan at batayan ng optical phenomena. Bilang resulta ng mahabang paghahanap, ang mga tanong ng katotohanan at pagiging tunay ng mga light emissions, gayundin ang kanilang kakanyahan at batayan, ay nanatiling hindi nalutas.
Pagkalipas ng ilang siglo, ilang mga mananaliksik sa ilalim ng pamumuno ni Foucault, nagsimulang maglagay si Fresnel ng iba pang mga hypotheses, dahil sa kung saan ang teoretikal na bentahe ng mga alon sa mga corpuscle ay ipinahayag. Gayunpaman, ang teoryang ito ay mayroon ding mga pagkukulang at pagkukulang. Sa katunayan, ang nilikhang paglalarawan na ito ay nagmungkahi ng pagkakaroon ng ilang sangkap na nasa kalawakan, dahil sa katotohanan na ang Araw at ang Lupa ay nasa malayong distansya sa isa't isa. Kung malayang bumagsak ang liwanag at dumaan sa mga bagay na ito, may mga transverse na mekanismo sa kanila.
Dagdag na pagbuo at pagpapabuti ng teorya
Batay sa buong hypothesis na ito, lumitaw ang mga kinakailangan para sa paglikha ng isang bagong teorya tungkol sa world ether, na pumupuno sa mga katawan at molekula. At isinasaalang-alang ang mga katangian ng sangkap na ito, dapat itong maging solid, bilang isang resulta, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ito ay may nababanat na mga katangian. Sa katunayan, ang eter ay dapat makaimpluwensya sa globo sa kalawakan, ngunit hindi ito nangyayari. Kaya, ang sangkap na ito ay hindi makatwiran sa anumang paraan, maliban na ang liwanag na radiation ay dumadaloy sa pamamagitan nito, at itomay tigas. Batay sa gayong mga kontradiksyon, ang hypothesis na ito ay pinag-uusapan, walang kahulugan at karagdagang pananaliksik.
Maxwell's Works
Ang mga katangian ng alon ng liwanag at ang electromagnetic theory ng liwanag ay masasabing naging isa nang simulan ni Maxwell ang kanyang pananaliksik. Sa kurso ng pag-aaral, natagpuan na ang mga bilis ng pagpapalaganap ng mga dami na ito ay nag-tutugma kung sila ay nasa isang vacuum. Bilang resulta ng empirical substantiation, iniharap at pinatunayan ni Maxwell ang isang hypothesis tungkol sa tunay na kalikasan ng liwanag, na matagumpay na nakumpirma ng mga taon at iba pang mga kasanayan at karanasan. Kaya, sa siglo bago ang huling, isang electromagnetic theory ng liwanag ay nilikha, na ginagamit pa rin hanggang ngayon. Makikilala ito sa ibang pagkakataon bilang classic.
Mga katangian ng alon ng liwanag: electromagnetic theory of light
Batay sa bagong hypothesis, ang formula na λ=c/ν ay hinango, na nagpapahiwatig na ang haba ay makikita kapag kinakalkula ang dalas. Ang mga ilaw na emisyon ay mga electromagnetic wave, ngunit kung ito ay nakikita lamang ng mga tao. Bilang karagdagan, maaari silang tawaging ganyan at ginagamot sa mga pagbabago mula 4 1014 hanggang 7.5 1014 Hz. Sa hanay na ito, maaaring mag-iba ang dalas ng oscillation at iba ang kulay ng radiation, at ang bawat segment o pagitan ay magkakaroon ng katangian at kaukulang kulay para dito. Bilang resulta, ang dalas ng tinukoy na halaga ay ang wavelength sa vacuum.
Ang pagkalkula ay nagpapakita na ang liwanag na paglabas ay maaaring mula 400 nm hanggang 700 nm (violet atpulang kulay). Sa paglipat, ang kulay at dalas ay pinapanatili at nakasalalay sa haba ng daluyong, na nag-iiba batay sa bilis ng pagpapalaganap at tinukoy para sa isang vacuum. Ang electromagnetic theory ng liwanag ni Maxwell ay nakabatay sa isang siyentipikong batayan, kung saan ang radiation ay nagbibigay ng presyon sa mga nasasakupan ng katawan at direkta dito. Totoo, ang konseptong ito ay nasubok at napatunayang empirikal ni Lebedev.
Electromagnetic at quantum theory of light
Ang paglabas at pamamahagi ng mga makinang na katawan sa mga tuntunin ng mga frequency ng oscillation ay hindi naaayon sa mga batas na hinango mula sa wave hypothesis. Ang nasabing pahayag ay nagmula sa pagsusuri ng komposisyon ng mga mekanismong ito. Sinubukan ng German physicist na si Planck na maghanap ng paliwanag para sa resultang ito. Nang maglaon, dumating siya sa konklusyon na ang radiation ay nangyayari sa anyo ng ilang mga bahagi - isang quantum, pagkatapos ang masa na ito ay tinawag na mga photon.
Bilang resulta, ang pagsusuri ng optical phenomena ay humantong sa konklusyon na ang light emission at absorption ay ipinaliwanag gamit ang mass composition. Habang ang mga nagpalaganap sa daluyan ay ipinaliwanag ng teorya ng alon. Kaya, kinakailangan ang isang bagong konsepto upang ganap na matuklasan at mailarawan ang mga mekanismong ito. Bukod dito, dapat na ipaliwanag at pagsamahin ng bagong sistema ang iba't ibang katangian ng liwanag, iyon ay, corpuscular at wave.
Pagbuo ng quantum theory
Bilang resulta, ang mga gawa nina Bohr, Einstein, Planck ang naging batayan ng pinahusay na istrukturang ito, na tinatawag na quantum. Sa ngayon, ang sistemang ito ay naglalarawan at nagpapaliwanaghindi lamang ang klasikal na electromagnetic theory ng liwanag, kundi pati na rin ang iba pang sangay ng pisikal na kaalaman. Sa esensya, ang bagong konsepto ay naging batayan ng maraming katangian at kababalaghan na nagaganap sa mga katawan at kalawakan, at bukod dito, hinulaan at ipinaliwanag nito ang napakalaking bilang ng mga sitwasyon.
Mahalaga, ang electromagnetic theory ng liwanag ay maikling inilalarawan bilang isang phenomenon batay sa iba't ibang nangingibabaw. Halimbawa, ang mga corpuscular at wave variable ng optika ay may koneksyon at ipinahayag ng pormula ni Planck: ε=ℎν, mayroong quantum energy, electromagnetic radiation oscillations at ang kanilang frequency, isang pare-parehong koepisyent na hindi nagbabago para sa anumang phenomena. Ayon sa bagong teorya, ang isang optical system na may ilang iba't ibang mekanismo ay binubuo ng mga photon na may lakas. Kaya, ganito ang tunog ng theorem: ang quantum energy ay direktang proporsyonal sa electromagnetic radiation at ang mga pagbabago sa dalas nito.
Planck at ang kanyang mga sinulat
Axiom c=νλ, bilang isang resulta ng formula ng Planck na ε=hc / λ ay ginawa, kaya maaari itong concluded na ang kababalaghan sa itaas ay ang kabaligtaran ng wavelength na may optical na impluwensya sa vacuum. Ang mga eksperimento na isinagawa sa isang saradong espasyo ay nagpakita na hangga't may photon, ito ay kikilos sa isang tiyak na bilis at hindi makakapagpabagal sa takbo nito. Gayunpaman, ito ay nasisipsip ng mga particle ng mga sangkap na nakakatugon sa daan, bilang isang resulta, ang isang pagpapalitan ay nangyayari, at ito ay nawala. Hindi tulad ng mga proton at neutron, wala itong rest mass.
Ang mga electromagnetic wave at mga teorya ng liwanag ay hindi pa rin nagpapaliwanag sa mga magkasalungat na phenomena,halimbawa, sa isang sistema ay magkakaroon ng binibigkas na mga katangian, at sa isa pang corpuscular, ngunit, gayunpaman, lahat sila ay pinagsama ng radiation. Batay sa konsepto ng quantum, ang mga umiiral na katangian ay naroroon sa mismong kalikasan ng optical structure at sa pangkalahatang bagay. Ibig sabihin, may mga katangian ng alon ang mga particle, at ang mga ito naman ay corpuscular.
Mga pinagmumulan ng ilaw
Ang mga pundasyon ng electromagnetic theory ng liwanag ay batay sa axiom, na nagsasabing: ang mga molekula, mga atomo ng mga katawan ay lumilikha ng nakikitang radiation, na tinatawag na pinagmulan ng isang optical phenomenon. Napakaraming bagay na gumagawa ng mekanismong ito: isang lampara, posporo, tubo, atbp. Bukod dito, ang bawat bagay ay maaaring hatiin sa mga katumbas na grupo, na tinutukoy ng paraan ng pag-init ng mga particle na nakakaalam ng radiation.
Mga structured na ilaw
Ang orihinal na pinagmulan ng glow ay dahil sa excitement ng mga atoms at molecules dahil sa magulong paggalaw ng mga particle sa katawan. Nangyayari ito dahil ang temperatura ay sapat na mataas. Ang radiated na enerhiya ay nadagdagan dahil sa ang katunayan na ang kanilang panloob na lakas ay tumataas at umiinit. Ang mga naturang bagay ay kabilang sa unang pangkat ng mga pinagmumulan ng liwanag.
Ang incandescence ng mga atomo at molekula ay bumangon batay sa paglipad ng mga particle ng mga substance, at ito ay hindi isang minimal na akumulasyon, ngunit isang buong stream. Ang temperatura dito ay hindi gumaganap ng isang espesyal na papel. Ang glow na ito ay tinatawag na luminescence. Iyon ay, ito ay palaging nangyayari dahil sa ang katunayan na ang katawan ay sumisipsip ng panlabas na enerhiya na dulot ng electromagnetic radiation, kemikal.reaksyon, proton, neutron, atbp.
At ang mga source ay tinatawag na luminescent. Ang kahulugan ng electromagnetic theory ng liwanag ng sistemang ito ay ang mga sumusunod: kung pagkatapos ng pagsipsip ng enerhiya ng isang katawan ay lumipas ang ilang oras, nasusukat ng karanasan, at pagkatapos ay gumagawa ito ng radiation hindi dahil sa mga tagapagpahiwatig ng temperatura, samakatuwid, ito ay kabilang sa itaas pangkat.
Detalyadong pagsusuri ng luminescence
Gayunpaman, ang mga katangiang ito ay hindi ganap na naglalarawan sa pangkat na ito, dahil sa katotohanang mayroon itong ilang mga species. Sa katunayan, pagkatapos sumipsip ng enerhiya, ang mga katawan ay nananatiling maliwanag na maliwanag, pagkatapos ay naglalabas ng radiation. Ang oras ng paggulo, bilang isang panuntunan, ay nag-iiba at depende sa maraming mga parameter, kadalasan ay hindi lalampas sa ilang oras. Kaya, ang paraan ng pag-init ay maaaring may ilang uri.
Nagsisimulang maglabas ng radiation ang isang rarefied gas pagkatapos na dumaan dito ang isang direktang agos. Ang prosesong ito ay tinatawag na electroluminescence. Ito ay sinusunod sa semiconductors at LEDs. Nangyayari ito sa isang paraan na ang pagpasa ng kasalukuyang ay nagbibigay ng recombination ng mga electron at butas, dahil sa mekanismong ito, lumitaw ang isang optical phenomenon. Iyon ay, ang enerhiya ay na-convert mula sa elektrikal sa liwanag, ang reverse internal photoelectric effect. Ang Silicon ay itinuturing na isang infrared emitter, habang ang gallium phosphide at silicon carbide ay napagtanto ang nakikitang phenomenon.
Essence ng photoluminescence
Ang katawan ay sumisipsip ng liwanag, at ang mga solid at likido ay naglalabas ng mahabang wavelength na naiiba sa lahat ng aspeto mula sa orihinalmga photon. Para sa incandescence, ginagamit ang ultraviolet incandescence. Ang paraan ng paggulo ay tinatawag na photoluminescence. Ito ay nangyayari sa nakikitang bahagi ng spectrum. Binago ang radiation, ang katotohanang ito ay pinatunayan ng English scientist na si Stokes noong ika-18 siglo at isa na ngayong axiomatic rule.
Quantum at electromagnetic theory ng liwanag ay naglalarawan sa konsepto ng Stokes tulad ng sumusunod: ang isang molekula ay sumisipsip ng isang bahagi ng radiation, pagkatapos ay inililipat ito sa iba pang mga particle sa proseso ng paglipat ng init, ang natitirang enerhiya ay naglalabas ng optical phenomenon. Gamit ang formula hν=hν0 – A, lumalabas na ang luminescence emission frequency ay mas mababa kaysa sa absorbed frequency, na nagreresulta sa mas mahabang wavelength.
Time frame para sa pagpapalaganap ng isang optical phenomenon
Ang electromagnetic theory ng liwanag at ang theorem ng classical physics ay nagpapahiwatig ng katotohanan na ang bilis ng ipinahiwatig na dami ay malaki. Pagkatapos ng lahat, ito ay naglalakbay sa distansya mula sa Araw hanggang sa Earth sa loob ng ilang minuto. Sinubukan ng maraming siyentipiko na suriin ang tuwid na linya ng oras at kung paano naglalakbay ang liwanag mula sa isang distansya patungo sa isa pa, ngunit sa pangkalahatan ay nabigo sila.
Sa katunayan, ang electromagnetic theory ng liwanag ay nakabatay sa bilis, na siyang pangunahing constant ng physics, ngunit hindi predictable, ngunit posible. Ang mga pormula ay nilikha, at pagkatapos ng pagsubok ay lumabas na ang pagpapalaganap at paggalaw ng mga electromagnetic wave ay nakasalalay sa kapaligiran. Bukod dito, ang variable na ito ay tinukoyang absolute refractive index ng espasyo kung saan matatagpuan ang tinukoy na halaga. Ang liwanag na radiation ay maaaring tumagos sa anumang sangkap, bilang isang resulta, ang magnetic permeability ay bumababa, dahil dito, ang bilis ng optika ay tinutukoy ng dielectric constant.
