Radiațiile optice (sau lumină într-un sens larg) - este o undă electromagnetică a cărei lungime este în intervalul de la 10 -11 la 10 -2 m (de la câteva zecimi de mm) sau gama de frecvență care este aproximativ egal cu 3 * 3 10 11 ... * 10 17 Hz.
În secolul al XVII-lea s-au exprimat primele ipoteze științifice despre natura luminii. Lumina are energie și o poartă în spațiu. Energia poate fi transferată fie prin corpuri, fie prin valuri, prin urmare se introduc două teorii despre natura luminii.
Corpuscularul teoriei luminii (din corpusculum latin - o particulă) a fost propus în 1672 de către omul de știință englez Isaac Newton (1643 - 1727). Conform acestei teorii, lumina este un flux de particule care emite o sursă de lumină în toate direcțiile. Cu ajutorul acestei teorii s-au explicat fenomene optice cum ar fi, de exemplu, diferite culori de radiații.
Cercetătorul olandez Christian Huygens (1629 - 1695) a creat, de asemenea, teoria undelor lumii în secolul al XVII-lea. conform căreia lumina are o natură de undă. Cu ajutorul acestei teorii, fenomenele precum interferențele sunt bine explicate. difracția luminii etc.
Ambele aceste teorii pentru o lungă perioadă de timp a existat în paralel, deoarece nici unul dintre ei nu a putut explica pe deplin singur toate fenomenele optice. La începutul secolului al 19-lea, după cercetarea fizicianul francez Jean Augustin Fresnel (1788-1827), fizicianul englez Robert Hooke (1635-1703), si alti cercetatori au descoperit ca teoria val de lumină are un avantaj față de corpuscular. În 1801, fizicianul englez Thomas Young (1773-1829) a formulat principiul de interferență (creștere sau descreștere a luminanței la aplicarea undelor luminoase unul la altul), ceea ce ia permis să explice culorile filmelor subtiri. Fresnel a explicat care este difracția luminii (obstacolele care înconjoară lumina) și caracterul direct al propagării luminii.
Și totuși, teoria valurilor de lumină avea un dezavantaj semnificativ. Sa presupus că radiația luminoasă este un val mecanic transversal, care poate să apară numai într-un mediu elastic. Așadar, a fost creată o ipoteză despre eterul lumii invizibile, care este un mediu ipotetic care umple întregul univers (întregul spațiu între corpuri și molecule). Eterul mondial trebuie să aibă o serie de proprietăți contradictorii: trebuie să posede proprietățile elastice ale solidelor și să fie simultan fără greutate. Aceste dificultăți au fost rezolvate în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, odată cu dezvoltarea consecventă a predării fizicului englez James Clerk Maxwell (1831-1879) asupra câmpului electromagnetic. Maxwell a ajuns la concluzia că lumina este un caz particular de unde electromagnetice.
Cu toate acestea, la începutul secolului al XX-lea s-au descoperit proprietăți discontinue sau cuantice ale luminii. Aceste proprietăți au fost explicate prin teoria corpusculară. Astfel, lumina are un dualism de undă corpusculară (dualitatea proprietăților). În procesul de propagare, lumina detectează proprietățile undelor (adică se comportă ca un val), iar în cazul radiației și absorbției, proprietățile corpusculare (adică se comportă ca un flux de particule).
Legile propagării luminii în medii transparente pe baza conceptului de rază de lumină sunt considerate în secțiunea de optică numită Optică geometrică. Se înțelege că o sută de raze de lumină reprezintă o linie prin care energia undelor electromagnetice de lumină se propagă.
Legea propagării luminii rectilinii
În practică, lumina se propagă rectiliniu într-un con delimitat, care este un fascicul de lumină. Diametrul acestei raze de lumină depășește lungimea undei luminoase.
Dacă indicele de refracție al mediului este același peste tot, atunci un astfel de mediu se numește un mediu optic omogen.
Într-un mediu omogen transparent, lumina se propagă rectiliniu. Aceasta este legea propagării luminii rectilinii.
Atitudinea propagării luminii este confirmată de multe fenomene, de exemplu, apariția unei umbre a corpurilor opace. În cazul în care S - o sursă de lumină foarte mici dimensiuni, și M - corp opac, care blochează calea luminii incidente S, atunci imaginea corpului M a unui con de umbră. Lumina provenită de la sursă este întârziată de corpul M, iar o umbră bine delimitată a corpului M este obținută pe ecran, care este plasată în unghi drept față de axa conului (vezi figura 1.1).
Fig. 1.1. Straightness de propagare a luminii.
Sursele de lumină cu dimensiuni mari (în comparație cu distanța dintre sursele de lumină și obstacol) formează o penumbră. Formarea penumbra poate lua în considerare folosirea a două surse de mici dimensiuni, care sunt separate de o distanță egală cu dimensiunea unei surse de lumină de mare. În Fig. 1.2 prezintă secțiunea conurilor umbrei, care sunt formate de lumină în spatele corpului M. O umbră completă se formează în spatele corpului opac M în regiunea în care lumina nu provine de la nicio sursă de lumină.
Semi-umbra (spațiul parțial iluminat) se formează în regiunea în care razele trec numai de una dintre sursele de lumină. De exemplu, în regiunea în care trece doar raza sursă S1, iar cealaltă sursă de lumină S2 este ascunsă de corpul M. Dacă sursa de lumină este mare, fiecare dintre punctele sale poate fi considerată o sursă de lumină punctuală. În acest caz, radiația va fi adăugată din părțile individuale ale suprafeței radiante. Se formează, de asemenea, zone de umbră și parțială parțială.
Fig. 1.2. Penumbra formată dintr-o sursă de lumină mare.
Formarea unei umbre când razele cad dintr-o sursă de lumină într-un obiect opac explică fenomene precum eclipsele solare și lunare.
O astfel de proprietate, ca fiind caracterul direct al propagării luminii. Se utilizează pentru a determina distanțele pe uscat, în mare și în aer, precum și în producția pentru controlul liniei de vedere a rigidității produselor și instrumentelor.
Simplitatea propagării luminii explică posibilitatea de a obține imagini prin intermediul unei deschideri mici. Cel mai simplu dispozitiv care permite observarea obiectelor de imagine răsturnată, numită cameră obscură și reprezintă o cutie cu o deschidere mică în peretele frontal. Fasciculul de lumină care se propagă rectiliniu, ajunge pe peretele posterior al gaurii camerei unde există o pată de lumină cu o intensitate corespunzătoare. Un set de spoturi luminoase din toate punctele obiectului și creează o imagine a acestui obiect pe partea din spate a camerei obscura.
Trimiteți-le prietenilor: