Fizikoje šviesos reiškiniai yra optiniai, nes jie priklauso šiam poskyriui. Šio reiškinio poveikis neapsiriboja tuo, kad aplink žmones būtų matomi objektai. Be to, saulės apšvietimas perduoda šiluminę energiją erdvėje, dėl to kūnai įkaista. Remiantis tuo, buvo iškeltos tam tikros hipotezės apie šio reiškinio prigimtį.
Energiją perduoda kūnai ir bangos, sklindančios terpėje, todėl spinduliuotę sudaro dalelės, vadinamos kraujo kūneliais. Taigi Niutonas juos pavadino, po jo atsirado naujų tyrinėtojų, kurie patobulino šią sistemą, buvo Huygensas, Foucault ir kt. Elektromagnetinę šviesos teoriją šiek tiek vėliau iškėlė Maxwellas.
Šviesos teorijos ištakos ir raida
Pačios pirmosios hipotezės dėka Niutonas suformavo korpuskulinę sistemą, kuri aiškiai paaiškinooptinių reiškinių esmė. Įvairios spalvų spinduliuotės buvo aprašytos kaip struktūriniai komponentai, įtraukti į šią teoriją. Interferencijas ir difrakciją olandų mokslininkas Huygensas paaiškino XVI a. Šis mokslininkas iškėlė ir aprašė šviesos teoriją, pagrįstą bangomis. Tačiau visos sukurtos sistemos nepasiteisino, nes nepaaiškino pačios optinių reiškinių esmės ir pagrindo. Dėl ilgų paieškų liko neišspręsti šviesos spinduliavimo tiesos ir autentiškumo bei jų esmės ir pagrindo klausimai.
Po kelių šimtmečių keli tyrėjai, vadovaujami Foucault, Fresnelio, pradėjo kelti kitas hipotezes, dėl kurių buvo atskleistas teorinis bangų pranašumas prieš kraujo kūnelius. Tačiau ši teorija turėjo ir trūkumų, ir trūkumų. Tiesą sakant, šis sukurtas aprašymas rodo, kad kosmose yra tam tikros medžiagos, nes Saulė ir Žemė yra labai nutolę viena nuo kitos. Jeigu šviesa krinta laisvai ir praeina pro šiuos objektus, vadinasi, juose veikia skersiniai mechanizmai.
Tolesnis teorijos formavimas ir tobulinimas
Remiantis visa šia hipoteze, atsirado prielaidos sukurti naują teoriją apie pasaulio eterį, užpildantį kūnus ir molekules. Ir atsižvelgiant į šios medžiagos savybes, ji turi būti kieta, todėl mokslininkai padarė išvadą, kad ji turi elastingumo savybių. Tiesą sakant, eteris turėtų paveikti Žemės rutulį erdvėje, bet taip neįvyksta. Taigi ši medžiaga niekaip nepateisinama, išskyrus tai, kad per ją teka šviesos spinduliuotė, ir jituri kietumą. Remiantis tokiais prieštaravimais, ši hipotezė buvo suabejota, beprasmė ir tolesni tyrimai.
Maksvelo darbai
Galima sakyti, kad šviesos banginės savybės ir elektromagnetinė šviesos teorija tapo viena, kai Maksvelas pradėjo tyrinėti. Tyrimo metu buvo nustatyta, kad šių dydžių sklidimo greičiai sutampa, jei jie yra vakuume. Empirinio pagrindimo rezultatu Maxwellas iškėlė ir įrodė hipotezę apie tikrąją šviesos prigimtį, kurią sėkmingai patvirtino metai ir kita praktika bei patirtis. Taip užpernai buvo sukurta elektromagnetinė šviesos teorija, kuri naudojama iki šiol. Vėliau jis bus pripažintas klasika.
Šviesos banginės savybės: elektromagnetinė šviesos teorija
Remiantis nauja hipoteze buvo išvesta formulė λ=c/ν, kuri rodo, kad ilgį galima rasti skaičiuojant dažnį. Šviesos spinduliavimas yra elektromagnetinės bangos, tačiau tik tuo atveju, jei jos yra suvokiamos žmonėms. Be to, jie gali būti vadinami tokiais ir yra traktuojami su svyravimais nuo 4 1014 iki 7,5 1014 Hz. Šiame diapazone virpesių dažnis gali skirtis ir spinduliavimo spalva yra skirtinga, o kiekvienas segmentas ar intervalas turės jam būdingą ir atitinkamą spalvą. Dėl to nurodytos vertės dažnis yra bangos ilgis vakuume.
Skaičiavimas rodo, kad šviesos spinduliuotė gali būti nuo 400 nm iki 700 nm (violetinė irraudonos spalvos). Perėjimo metu atspalvis ir dažnis išsaugomi ir priklauso nuo bangos ilgio, kuris kinta priklausomai nuo sklidimo greičio ir yra nurodytas vakuume. Maksvelo elektromagnetinė šviesos teorija yra pagrįsta moksliniu pagrindu, kai spinduliuotė daro spaudimą kūno sudedamosioms dalims ir tiesiogiai jai. Tiesa, vėliau šią koncepciją išbandė ir empiriškai įrodė Lebedevas.
Elektromagnetinė ir kvantinė šviesos teorija
Šviečiančių kūnų spinduliavimas ir pasiskirstymas pagal virpesių dažnius neatitinka dėsnių, gautų remiantis bangų hipoteze. Toks teiginys kyla iš šių mechanizmų sudėties analizės. Vokiečių fizikas Planckas bandė rasti šio rezultato paaiškinimą. Vėliau jis padarė išvadą, kad spinduliavimas vyksta tam tikrų dalių – kvanto – pavidalu, tada ši masė buvo vadinama fotonais.
Todėl optinių reiškinių analizė leido padaryti išvadą, kad šviesos emisija ir sugertis buvo paaiškinti naudojant masės sudėtį. Tuo tarpu tie, kurie plito terpėje, buvo paaiškinti bangų teorija. Taigi, norint visapusiškai ištirti ir apibūdinti šiuos mechanizmus, reikalinga nauja koncepcija. Be to, naujoji sistema turėjo paaiškinti ir sujungti įvairias šviesos, ty korpuskulinės ir banginės, savybes.
Kvantinės teorijos kūrimas
Todėl Bohro, Einšteino, Plancko darbai buvo šios patobulintos struktūros, kuri buvo vadinama kvantine, pagrindas. Iki šiol ši sistema aprašo ir paaiškinane tik klasikinė elektromagnetinė šviesos teorija, bet ir kitos fizinių žinių šakos. Iš esmės naujoji koncepcija sudarė daugelio kūnuose ir erdvėje vykstančių savybių ir reiškinių pagrindą, be to, ji numatė ir paaiškino daugybę situacijų.
Iš esmės elektromagnetinė šviesos teorija trumpai apibūdinama kaip reiškinys, pagrįstas įvairiais dominantais. Pavyzdžiui, optikos korpuskuliniai ir banginiai kintamieji turi ryšį ir išreiškiami Plancko formule: ε=ℎν, yra kvantinės energijos, elektromagnetinės spinduliuotės svyravimai ir jų dažnis, pastovus koeficientas, kuris nekinta jokiems reiškiniams. Remiantis nauja teorija, optinė sistema su tam tikrais įvairiais mechanizmais susideda iš fotonų, kurių stiprumas. Taigi teorema skamba taip: kvantinė energija yra tiesiogiai proporcinga elektromagnetinei spinduliuotei ir jos dažnio svyravimams.
Plankas ir jo raštai
Aksioma c=νλ, pagal Planko formulę susidaro ε=hc / λ, todėl galima daryti išvadą, kad aukščiau pateiktas reiškinys yra priešingas bangos ilgiui, turinčiam optinį poveikį vakuume. Uždaroje erdvėje atlikti eksperimentai parodė, kad tol, kol fotonas egzistuos, jis judės tam tikru greičiu ir nesugebės sulėtinti savo tempo. Tačiau jį sugeria medžiagų dalelės, kurias sutinka pakeliui, todėl įvyksta apsikeitimas ir jis išnyksta. Skirtingai nuo protonų ir neutronų, jis neturi ramybės masės.
Elektromagnetinės bangos ir šviesos teorijos vis dar nepaaiškina prieštaringų reiškinių,pavyzdžiui, vienoje sistemoje bus ryškios savybės, o kitoje korpuskulinės, tačiau vis dėlto jas visas vienija spinduliuotė. Remiantis kvanto samprata, esamos savybės yra pačioje optinės struktūros prigimtyje ir apskritai materijoje. Tai reiškia, kad dalelės turi bangines savybes, o šios, savo ruožtu, yra korpusinės.
Šviesos š altiniai
Elektromagnetinės šviesos teorijos pagrindai remiasi aksioma, kuri sako: molekulės, kūnų atomai sukuria matomą spinduliuotę, kuri vadinama optinio reiškinio š altiniu. Yra daugybė objektų, kurie gamina šį mechanizmą: lempa, degtukai, vamzdžiai ir tt Be to, kiekvienas toks dalykas gali būti suskirstytas į lygiavertes grupes, kurios nustatomos pagal dalelių, kurios realizuoja spinduliuotę, šildymo būdą.
Struktūriniai žibintai
Pradinė švytėjimo kilmė yra dėl atomų ir molekulių sužadinimo dėl chaotiško dalelių judėjimo kūne. Taip atsitinka, nes temperatūra yra pakankamai aukšta. Išspinduliuojama energija padidėja dėl to, kad jų vidinė jėga didėja ir įkaista. Tokie objektai priklauso pirmajai šviesos š altinių grupei.
Atomų ir molekulių uždegimas kyla skraidančių medžiagų dalelių pagrindu, ir tai ne minimalus sankaupas, o visas srautas. Temperatūra čia nevaidina ypatingo vaidmens. Šis švytėjimas vadinamas liuminescencija. Tai yra, jis visada atsiranda dėl to, kad kūnas sugeria išorinę energiją, kurią sukelia elektromagnetinė spinduliuotė, cheminėreakcija, protonai, neutronai ir kt.
Ir š altiniai vadinami liuminescenciniais. Šios sistemos elektromagnetinės šviesos teorijos apibrėžimas yra toks: jei po to, kai kūnas sugeria energiją, praeina tam tikras laikas, išmatuojamas patirtimi, ir tada jis sukuria spinduliuotę ne dėl temperatūros rodiklių, todėl jis priklauso aukščiau išvardytiems. grupė.
Išsami liuminescencijos analizė
Tačiau tokios savybės nevisiškai apibūdina šią grupę dėl to, kad joje yra keletas rūšių. Tiesą sakant, sugėrę energiją kūnai lieka kaitinami, tada skleidžia spinduliuotę. Sužadinimo laikas, kaip taisyklė, skiriasi ir priklauso nuo daugelio parametrų, dažnai neviršija kelių valandų. Taigi šildymo būdas gali būti kelių tipų.
Retintos dujos pradeda skleisti spinduliuotę, kai per jas praeina nuolatinė srovė. Šis procesas vadinamas elektroliuminescencija. Tai pastebima puslaidininkiuose ir šviesos dioduose. Tai atsitinka taip, kad srovės praėjimas duoda elektronų ir skylių rekombinaciją, dėl šio mechanizmo atsiranda optinis reiškinys. Tai yra, energija iš elektros paverčiama šviesa, atvirkštinis vidinis fotoelektrinis efektas. Silicis laikomas infraraudonųjų spindulių skleidėju, o galio fosfidas ir silicio karbidas realizuoja matomą reiškinį.
Fotoliuminescencijos esmė
Kūnas sugeria šviesą, o kietosios medžiagos ir skysčiai skleidžia ilgų bangų ilgius, kurie visais atžvilgiais skiriasi nuo originalofotonai. Kaitinant naudojamas ultravioletinis kaitinimas. Šis sužadinimo būdas vadinamas fotoliuminescencija. Jis atsiranda matomoje spektro dalyje. Spinduliuotė transformuojasi, šį faktą XVIII amžiuje įrodė anglų mokslininkas Stoksas ir dabar tai yra aksiomatinė taisyklė.
Kvantinė ir elektromagnetinė šviesos teorija Stokso sąvoką apibūdina taip: molekulė sugeria dalį spinduliuotės, tada šilumos perdavimo procese perduoda ją kitoms dalelėms, likusi energija skleidžia optinį reiškinį. Naudojant formulę hν=hν0 – A, paaiškėja, kad liuminescencijos spinduliavimo dažnis yra mažesnis už sugertąjį dažnį, todėl bangos ilgis yra ilgesnis.
Optinio reiškinio sklidimo laikas
Elektromagnetinė šviesos teorija ir klasikinės fizikos teorema rodo faktą, kad nurodyto dydžio greitis yra didelis. Juk atstumą nuo Saulės iki Žemės nukeliauja per kelias minutes. Daugelis mokslininkų bandė išanalizuoti tiesią laiko liniją ir tai, kaip šviesa sklinda iš vieno atstumo į kitą, bet iš esmės jiems nepavyko.
Tiesą sakant, elektromagnetinė šviesos teorija remiasi greičiu, kuris yra pagrindinė fizikos konstanta, bet nenuspėjama, bet įmanoma. Buvo sukurtos formulės, kurias išbandžius paaiškėjo, kad elektromagnetinių bangų sklidimas ir judėjimas priklauso nuo aplinkos. Be to, šis kintamasis yra apibrėžtaserdvės, kurioje yra nurodyta reikšmė, absoliutus lūžio rodiklis. Šviesos spinduliuotė gali prasiskverbti į bet kurią medžiagą, dėl to sumažėja magnetinis laidumas, atsižvelgiant į tai, optikos greitį lemia dielektrinė konstanta.
