Электромагнитная природа света. Скорость света. Зависимость между длиной световой волны и частотой электромагнитных колебаний. Световой поток и освещенность. Законы освещенности.
1. Действие одного тела на другое осуществляется двумя способами:
1) посредством переноса вещества (бросили камень в колокольчик)
2) посредством изменения состояния среды, т.е. волн (к колоколу привязали шнур и потянули).
В соответствии с этим в 17 в. возникли 2 теории о том, что такое свет.
1) Теория Ньютона – корпускулярная, согласно которой свет – это поток частиц, идущих от источника во все стороны /т.е. перенос вещества/.
2) Теория Гюйгенса – волновая, согласно которой свет – это поток волн.
Обе теории существовали и ни одна не могла победить.
Корпускулярная теория не могла объяснить почему световые пучки пересекаясь в пространстве никак не действуют друг на друга. Волновая это объясняла. Волновая не могла объяснить образования теней, а корпускулярная это объясняла. В 19 веке открыли явления дифракции, интерференции волн. Это доказало, что свет – волна. Но в 20 веке выяснили, что при излучении и поглощении свет ведет себя как поток частиц. И в 20 в. эти две теории объединились. Мы в дальнейшем будем знакомиться с волновыми и корпускулярными свойствами света.
Рассмотрим законы распространения света, т.е. геометрическую оптику.
Направление распространения любых волн, в том числе и световых, определяется с помощью лучей-линий перпендикулярных волновым поверхностям и указывающим направление распространения энергии волны.
Раздел, в котором изучаются законы распространения в прозрачных средах световой энергии на основе представления о световом луче, называется геометрической оптикой.
|
|
|
В однородной среде свет распространяется
прямолинейно. Пример:
2. Когда мы включаем выключатель, то вся комната сразу освещается. Кажется, что свет распространяется мгновенно. Многие ученые делали попытки определить скорость света, но безуспешно (пытались измерить по точным часам время распространения света на несколько км).
Астрономический метод измерения скорости света.
1675г. датский ученый астроном Ремер, он наблюдал затмения спутника Юпитера Ио.
Он видел, как спутник проходил перед планетой, а затем погружался в ее тень и пропадал из поля зрения. Затем он опять появлялся, как мгновенно вспыхнувшая лампа. Промежуток времени между двумя вспышками оказался равным 42ч 28 мин. Сначала измерения проводились, когда Земля при своем движении вокруг Солнца ближе всего подошла к Юпитеру. Такие же измерения, проведенные через 6 месяцев, когда Земля удалилась от Юпитера на диаметр своей орбиты, показали, что спутник запаздывал на 22 мин. Зная диаметр орбиты земли и время запаздывания, он вычислил скорость света. Она оказалась равной приблизительно 215 000 км/с
|
|
|
Лабораторный метод определения скорости света:
1849 г. французский физик Физо. Он пропускал свет между зубцами
вращающегося колеса, далее он попадал на зеркало, находившееся на расстоянии нескольких км от колеса. Отразившись от зеркала свет должен был пройти опять между зубцами. Когда колесо вращалось медленно, свет, отраженный от зеркала был виден. При увеличении скорости вращения он исчезал, т.к. пока свет, прошедший между двумя зубцами, шел до зеркала и обратно, колесо успевало повернуться так, что на место прорези стал зубец. Зная время прохождения луча и расстояние между колесом и зеркалом Физо определил скорость света. Она оказалась равной приблизительно 313 000 км/с.
Наиболее точный результат получил американский физик Майкельсон. Он использовал вращающийся барабан с зеркальными гранями.
Если барабан не вращается, наблюдатель видит фонарь. Затем барабан вращают. Фонарь не виден,
при некоторой скорости вращения фонарь опять видят. Зная время поворота и расстояние прохождения
|
|
|
света 35 км, Майкельсон вычислил скорость света. Она оказалась равной 299792,5 км/с.
3. Всякое световое излучение является электромагнитными волнами, но не все электромагнитные волны являются световыми, а только те, что вызывают у человека зрительное ощущение. К световому излучению относятся волны с частотой колебаний от 4∙1014 Гц до 7,5∙1014 Гц. В этом интервале каждой частоте соответствует свой цвет излучения. По частоте излучения всегда можно найти длину его волны.
Световое излучение в вакууме имеет длины волн от 400 нм (фиолетовый) до 760 нм (красный). При переходе из одной среды в другую цвет сохраняется, т.к. сохраняется его частота, а длина волны изменяется вследствие изменения скорости излучения.
4. Свет оказывает действие на тела благодаря тому, что он переносит энергию. Световая энергия – это энергия электромагнитных волн. Методы измерения световой энергии составляют раздел оптики, называемый фотометрией. Для оценки световой энергии введена физическая величина – световой поток (Ф).
|
|
|
Световым потоком называют протекающую через некоторую поверхность в единицу времени световую энергию, оцениваемую по зрительному ощущению.
Точечным называют источник, если его размеры много меньше расстояний, на которых оценивается его действие. Предполагается, что такой источник посылает свет равномерно по всем направлениям. (Например, звезды – точечный источник света).
Для описания распределения светового потока, испускаемого источником света по разным направлениям, используется понятие телесного угла.
Телесным углом Ω (омега) называется часть пространства, ограниченная конусом
Ω = 
Единица измерения стерадиан [ср]
Полный телесный угол равен 4 
ср.
Для характеристики источника света вводят величину – сила света источника.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 676; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!