Svijet oko nas ispunjena milijunima različitih nijansi. Zahvaljujući svojstvima svjetlosti, svaki predmet i predmet oko nas ima određenu boju koju percipira ljudski vid. Proučavanje svjetlosnih valova i njihovih karakteristika omogućilo je ljudima da dublje sagledaju prirodu svjetlosti i fenomene povezane s njom. Danas ćemo govoriti o varijanci.

Priroda svjetlosti

S fizičkog gledišta, svjetlost je kombinacija elektromagnetskih valova sa različita značenja duljina i učestalost. Ljudsko oko ne opaža nikakvu svjetlost, već samo onu čija se valna duljina kreće od 380 do 760 nm. Preostale sorte ostaju nam nevidljive. To uključuje, na primjer, infracrveno i ultraljubičasto zračenje. Slavni znanstvenik Isaac Newton zamislio je svjetlost kao usmjerenu struju sitnih čestica. Tek kasnije je dokazano da je to val u prirodi. Međutim, Newton je ipak bio djelomično u pravu. Činjenica je da svjetlost nema samo valna, već i korpuskularna svojstva. To potvrđuje dobro poznati fenomen fotoelektričnog efekta. Ispada da svjetlosni tok ima dvostruku prirodu.

Spektar boja

Bijela svjetlost, dostupna ljudskom vidu, kombinacija je nekoliko valova od kojih svaki karakterizira određena frekvencija i vlastita energija fotona. Sukladno tome, može se podijeliti na valove različitih boja. Svaki od njih naziva se monokromatskim, a određena boja odgovara vlastitom rasponu duljine, frekvenciji vala i energiji fotona. Drugim riječima, energija koju emitira tvar (ili apsorbira) raspoređuje se prema gore navedenim pokazateljima. Ovo objašnjava postojanje spektra svjetlosti. Na primjer, zelena boja spektra odgovara frekvencijama u rasponu od 530 do 600 THz, a ljubičasta od 680 do 790 THz.

Svatko od nas je ikada vidio kako zrake svjetlucaju na proizvodima od brušenog stakla ili, na primjer, na dijamantima. To se može uočiti zahvaljujući fenomenu koji se naziva disperzija svjetlosti. Ovo je učinak koji odražava ovisnost indeksa loma objekta (tvari, medija) o duljini (frekvenciji) svjetlosnog vala koji prolazi kroz taj objekt. Posljedica ove ovisnosti je razlaganje zrake u spektar boja, na primjer, pri prolasku kroz prizmu. Disperzija svjetlosti izražava se sljedećom jednakošću:

gdje je n indeks loma, ƛ je frekvencija, a ƒ je valna duljina. Indeks loma raste s porastom frekvencije i smanjenjem valne duljine. Često opažamo disperziju u prirodi. Njena najljepša manifestacija je duga, koja nastaje zbog raspršivanja sunčeve zrake kada prolazi kroz brojne kišne kapi.

Prvi koraci prema otkriću varijance

Kao što je gore spomenuto, svjetlosni tok, kada prolazi kroz prizmu, rastavlja se u spektar boja, koji je Isaac Newton dovoljno detaljno proučavao u svoje vrijeme. Rezultat njegovih istraživanja bilo je otkriće fenomena disperzije 1672. godine. Znanstveni interes za svojstva svjetlosti pojavio se prije naše ere. Već je slavni Aristotel primijetio da sunčeva svjetlost može imati različite nijanse. Znanstvenik je tvrdio da priroda boje ovisi o "količini tame" prisutnoj u bijeloj svjetlosti. Ako ga ima puno, onda se javlja ljubičasta, a ako nije dovoljno, onda crveno. Veliki mislilac je također rekao da je glavna boja svjetlosnih zraka bijela.

Istraživanje Newtonovih prethodnika

Aristotelovu teoriju o međudjelovanju tame i svjetla nisu opovrgli znanstvenici 16. i 17. stoljeća. I češki istraživač Marzi i engleski fizičar Hariot neovisno su provodili pokuse s prizmom i bili su čvrsto uvjereni da je razlog pojave različitih nijansi spektra upravo miješanje svjetlosnog toka s tamom pri prolasku kroz prizmu. Na prvi pogled, zaključci znanstvenika mogli bi se nazvati logičnima. Ali njihovi eksperimenti bili su prilično površni i nisu ih mogli potkrijepiti dodatnim istraživanjem. To je bilo sve dok se Isaac Newton nije latio posla.

Newtonovo otkriće

Zahvaljujući radoznalom umu ovog izvanrednog znanstvenika, dokazano je da bijela svjetlost nije glavna i da druge boje ne nastaju kao rezultat interakcije svjetla i tame u različitim omjerima. Newton je opovrgao ta uvjerenja i pokazao da je bijela svjetlost složena po svojoj strukturi, tvore je sve boje svjetlosnog spektra, nazvane monokromatske. Kao rezultat prolaska svjetlosne zrake kroz prizmu, nastaju različite boje zbog razlaganja bijele svjetlosti na sastavne tokove valova. Takvi valovi različitih frekvencija i duljina lome se u mediju na različite načine, tvoreći određenu boju. Newton je izvodio eksperimente koji se i danas koriste u fizici. Na primjer, pokusi s ukrštenim prizmama, korištenje dvije prizme i zrcala te propuštanje svjetlosti kroz prizme i perforirani zaslon. Sada znamo da do razlaganja svjetlosti u spektar boja dolazi zbog različitih brzina pri kojima valovi različitih duljina i frekvencija prolaze kroz prozirnu tvar. Kao rezultat toga, neki valovi napuštaju prizmu ranije, drugi malo kasnije, treći još kasnije, i tako dalje. Tako se raspada svjetlosni tok.

Anomalna disperzija

Nakon toga, fizičari pretprošlog stoljeća došli su do još jednog otkrića u vezi s disperzijom. Francuz Leroux otkrio je da je u nekim medijima (osobito u jodnim parama) povrijeđena ovisnost koja izražava fenomen disperzije. Fizičar Kundt, koji je živio u Njemačkoj, prihvatio se proučavanja ovog pitanja. Za svoje istraživanje posudio je jednu od Newtonovih metoda, odnosno pokus s dvije ukrštene prizme. Jedina je razlika bila u tome što je Kundt umjesto jedne od njih koristio prizmatičnu posudu s otopinom cijanina. Ispostavilo se da se indeks loma pri prolasku svjetlosti kroz takve prizme povećava, a ne smanjuje, kao što se dogodilo u Newtonovim pokusima s običnim prizmama. Njemački znanstvenik otkrio je da se ovaj paradoks opaža zbog fenomena kao što je apsorpcija svjetlosti od strane materije. U opisanom Kundtovom eksperimentu apsorbirajući medij bila je otopina cijanina, a disperzija svjetlosti za takve slučajeve nazvana je anomalnom. U moderna fizika ovaj termin se praktički ne koristi. Danas se normalna disperzija koju je otkrio Newton i anomalna disperzija otkrivena kasnije smatraju dvama fenomenima koji su povezani s istom doktrinom i imaju zajedničku prirodu.

Leće niske disperzije

U fotografskoj tehnici disperzija svjetla smatra se nepoželjnom pojavom. Uzrokuje takozvanu kromatsku aberaciju, u kojoj boje izgledaju iskrivljene na slikama. Nijanse fotografije ne odgovaraju nijansama subjekta koji se fotografira. Ovaj efekt postaje posebno neugodan za profesionalne fotografe. Zbog disperzije na fotografijama, ne samo da su boje iskrivljene, već su i rubovi često zamućeni ili se, obrnuto, pojavljuje pretjerano definiran rub. Svjetski proizvođači fotografske opreme s posljedicama ovog optičkog fenomena nose se posebno dizajniranim lećama niske disperzije. Staklo od kojeg su izrađene ima izvrsno svojstvo jednakog loma valova različitih duljina i frekvencija. Objektivi u koje su ugrađene leće niske disperzije nazivaju se akromati.

SVJETLOSNI VALOVI
RAZVOJ POGLEDA O PRIRODI SVJETLOSTI

Već u 17. stoljeću nastale su dvije naizgled međusobno isključive teorije svjetlosti: korpuskularna i valna.

Korpuskularna teorija, u kojoj je svjetlost modelirana protokom čestica, dobro objašnjava pravocrtno širenje, refleksiju i lom, ali ne može objasniti fenomene interferencije i difrakcije svjetlosti.

Teorija vala objašnjava fenomene interferencije i difrakcije, ali nailazi na poteškoće u objašnjenju pravocrtnog prostiranja svjetlosti.

U 19. stoljeću Maxwell, Hertz i drugi istraživači dokazali su da je svjetlost elektromagnetski val. Međutim, početkom 20. stoljeća utvrđeno je da se u interakciji s materijom svjetlost manifestira kao tok čestica.

Dakle, svjetlost ima dvostruku korpuskularno-valnu prirodu: pri interferenciji i difrakciji uglavnom se javljaju valna svojstva svjetlosti, a pri emisiji i apsorpciji korpuskularna svojstva.

ZAKON ODBIJANJA SVJETLOSTI.

Iskustvo pokazuje da kada svjetlost padne na granicu između dva prozirna medija, svjetlost se djelomično reflektira, a djelomično lomi.

Zakon refleksije

Upadna zraka, odbijena zraka i okomica rekonstruirana u točki upada leže u istoj ravnini; Kut refleksije jednak je upadnom kutu.

ZAKON LOMA SVJETLOSTI

Upadna zraka, lomljena zraka i okomica rekonstruirana u točki upada leže u istoj ravnini; omjer sinusa upadnog kuta i sinusa kuta loma konstantna je vrijednost i naziva se relativni indeks loma drugog medija u odnosu na prvi:

Ako svjetlost prelazi u prozirni medij iz vakuuma, tada se relativni indeks loma naziva apsolutnim.

Apsolutni indeks loma vakuuma očito je jednak nvac = 1. Mjerenja su pokazala da je nvac = 1,00029, odnosno gotovo isto kao i vakuum.

Fizičko značenje relativnog indeksa loma je da je jednak omjeru brzina svjetlosti u susjednim medijima (eksperimentalna činjenica):

Iz toga slijedi da

LEĆE

1. Leća je prozirno tijelo omeđeno dvjema sfernim plohama.

Glavna optička os leće je pravac na kojem leže središta sfernih ploha.

Optičko središte leće je točka kroz koju se zrake ne lome.

Žarište leće je točka u kojoj se sijeku zrake svjetlosnog snopa koji izlaze iz leće, upadajući na leću paralelno s glavnom optičkom osi.

U žarištu sabirne leće sijeku se realne zrake, pa se zato i zove stvarna; u žarištu divergentne leće se ne sijeku same zrake, već njihovi zamišljeni nastavci, pa se zato i zove imaginarna.

2. Formula tankih leća

Gdje D- optička snaga (mjerena u dioptrijama), F- žarišna duljina leće, d I f- udaljenosti od optičkog središta leće do predmeta, odnosno slike.

Pravila potpisa:

Žarišna duljina F konvergentna leća je pozitivna, divergentna leća je negativna.

Ako je objekt stvaran, onda udaljenost do njega d pozitivno, ako imaginarno - negativno.

Ako je slika stvarna, onda udaljenost do nje f pozitivno, ako imaginarno - negativno.

DIFRAKCIJSKA REŠETKA

Difrakcijska rešetka- zaslon s paralelnim prorezima jednake širine, odvojenim jednakim neprozirnim razmacima. Period rešetke d- udaljenost između središta susjednih utora.

Ako se difrakcijska rešetka osvijetli snopom monokromatske svjetlosti, tada se na ekranu koji se nalazi u žarišnoj ravnini leće pojavljuje difrakcijski uzorak: središnji maksimum nultog reda i maksimumi ±1, ±2,... reda simetrični s obzirom na to.

Smjerovi do maksimuma difrakcijskog uzorka s rešetke dani su uvjetom:

Budući da za bilo koji k, osim k= 0, kut ovisi o valnoj duljini, tada se pri osvjetljavanju difrakcijske rešetke bijelom svjetlošću uočava bijeli središnji maksimum i spektri ±1, ±2,... reda.

Što je period rešetke manji, to su difrakcijski spektri širi, a što je kvaliteta veća, to rešetka sadrži više proreza.

Primjer. Odredite položaj slike predmeta koji se nalazi na udaljenosti od 15 cm od konvergentne leće s optičkom jakošću od 5 dioptrija.

Žarišna duljina objektiva F = 1/D = 1/5 = 0,2 m veća od udaljenosti d od predmeta do leće, pa leća daje virtualnu, uvećanu i izravnu sliku stvarnog predmeta. Iz formule tanke leće:

Znak "-" ispred je zbog činjenice da je slika imaginarna. Odavde

Odgovor: predmet se nalazi na udaljenosti od 8,6 cm od leće.

Zadaci i testovi na temu "Tema 11. "Optika. Svjetlosni valovi."

• Transverzalni i longitudinalni valovi. Valna duljina

  Lekcije: 3 Zadaci: 9 Testovi: 1

• Zvučni valovi. Brzina zvuka - Mehaničke vibracije i valovi. Zvuk 9. razred

  Lekcije: 2 zadatka: 10 testova: 1

• - Svjetlosne pojave 8.r

  Prilikom rješavanja zadataka obratite pažnju na temu iz Algebre “Trigonometrijske funkcije i njihove transformacije” i “Derivacije”.

  Ponoviti temu “Gibanje tijela po kružnici” (Ponoviti pojmove “perioda”, “frekvencija”, “kutna brzina”).

  Prisjetite se dokaza jednakosti i sličnosti trokuta iz kolegija Geometrija za rješavanje zadataka iz geometrijske optike.

  Za rješavanje zadataka iz optike potreban vam je crtež. Prilikom konstruiranja koristite ravnalo, jer netočan crtež može iskriviti sam zadatak. Točnost i točnost konstrukcije pomoći će vam da pronađete ispravan tijek rješavanja problema.

Što svijet govori Suvorovu Sergeju Georgijeviču

Valna svojstva svjetlosti. Jungovo iskustvo

Newtonova korpuskularna hipoteza svjetlosti vladala je jako dugo - više od stotinu i pol godina. No, početkom 19. stoljeća engleski fizičar Thomas Young (1773.-1829.) i francuski fizičar Augustin Fresnel (1788.-1827.) izveli su pokuse koji su uvjerili fizičare da svjetlost nisu korpuskule (čestice), već valovi.

Riža. 11. Youngov pokus, ili difrakcija svjetlosti na dva proreza (dijagram)

Young je bio uvjeren da su Newtonovi prstenovi rezultat interferencije svjetlosnih valova. Kako bi dokazao da su svjetlost valovi, smislio je ovaj eksperiment. Jung je uzeo neprozirnu ploču i u njoj izrezao dva uska paralelna proreza. S jedne strane je te proreze osvijetlio snopom paralelnih jednobojnih zraka, a s druge strane postavio je zaslon (slika 11). Znanstvenik je razmišljao ovako. Duž zraka (na slici lijevo) nalaze se ravni valovi svjetlosti. Padaju na pukotine. Ako je svjetlost valovi, onda iza proreza A 1 I A 2 doći će do difrakcije svjetlosti. Pukotine A 1 I A 2 mogu se smatrati jednobojnim izvorima svjetlosti. Od njih udesno, svjetlosni valovi će ići u obliku cilindra (au poprečnom presjeku - kružnog). Niz svjetlosnih valova koji dolaze iz proreza A 1 presijecat će se nizom valova iz proreza A 2. Stoga sve interferencijske pojave treba također promatrati s desne strane. Na mjestima gdje se "kresta" jedne serije valova susreće s "koritom" druge serije, doći će do zamračenja. A gdje se dva "grebena" (a zatim dvije "doline") poklapaju, svjetlost će se pojačati. Na ekranu s desne strane trebaju se pojaviti svijetle (jednobojne) i tamne “smetnje” rubovi.

Jung je bio u pravu. Proveo je namjeravani pokus i dobio interferencijske trake. Ovaj eksperiment temelji se na fenomenu difrakcije svjetlosti. Stoga se Youngov pokus naziva i difrakcija na dva proreza.

Nešto kasnije, Fresnel je izveo novi eksperiment koji potvrđuje valnu prirodu svjetlosti. Učinio je da se izvor svjetlosti reflektira od dva zrcala nagnuta jedno prema drugome; dva identična niza reflektiranih svjetlosnih valova dolazila su iz oba zrcala, koja su se počela križati. I u ovom slučaju su dobivene interferencijske pruge.

Tako je dokazano da svjetlost ima valna svojstva.

Ali kakvi su to valovi, početkom 19. stoljeća nitko nije znao. Naravno, ti valovi nisu poput vodenih valova. Duž svjetlosnog snopa nema grebena ili dolina. Fizičari su vjerovali da su to nekakvi elastični valovi u globalnom mediju - eteru.

Iz knjige Medicinska fizika autor Podkolzina Vera Aleksandrovna

21. Mehanička svojstva bioloških tkiva Pod mehaničkim svojstvima bioloških tkiva podrazumijevaju se dvije njihove varijante. Jedan je povezan s procesima biološke pokretljivosti: kontrakcija životinjskih mišića, rast stanica, kretanje kromosoma u stanicama tijekom njihove diobe itd.

Iz knjige Povijest svijeća autor Faraday Michael

30. Fizička svojstva i parametri membrana Mjerenje mobilnosti membranskih molekula i difuzije čestica kroz membranu ukazuje da se bilipidni sloj ponaša kao tekućina. Međutim, membrana je uređena struktura. Ove dvije činjenice upućuju na to

Iz knjige Teorija svemira od Eternusa

39. Svojstva magnetskih materijala i magnetska svojstva ljudskih tkiva Paramagnetske molekule imaju magnetske momente različite od nule. U nedostatku magnetsko polje ti momenti su nasumično smješteni i njihova magnetizacija je nula. Stupanj uređenosti magnetskog

Iz knjige Što je teorija relativnosti autor Landau Lev Davidovič

PREDAVANJE V. KISIK JE SADRŽAN U ZRAKU. PRIRODA ATMOSFERE. NJEGOVA SVOJSTVA. OSTALI PROIZVODI IZGARANJA SVIJEĆA. UGLJIČNA KISELINA, NJEZINA SVOJSTVA Već smo vidjeli da se vodik i kisik mogu dobiti iz vode dobivene gorenjem svijeće. Znate da vodik dolazi iz svijeće, i

Iz knjige Kap autor Geguzin Yakov Evseevich

Iz knjige Evolucija fizike autor Einstein Albert

Iz knjige Fizika na svakom koraku autor Perelman Jakov Isidorovič

Iskustvo mora odlučiti što učiniti s ovom kontradikcijom? Prije nego što iznesemo bilo kakva razmatranja o ovom pitanju, obratimo pozornost na sljedeću okolnost Dobili smo kontradikciju između širenja svjetlosti i isključivo principa relativnosti gibanja

Iz knjige O čemu svjetlost govori autor Suvorov Sergej Georgijevič

Plato iskustvo

Iz knjige Kako razumjeti složene zakone fizike. 100 jednostavnih i zabavnih eksperimenata za djecu i njihove roditelje autor Dmitrijev Aleksandar Stanislavovič

Rayleigh-Frenkel eksperiment

Iz knjige Kome je pala jabuka autor Keselman Vladimir Samuilovič

Geometrija i iskustvo Naš sljedeći primjer bit će fantastičniji od primjera padajućeg dizala. Moramo pristupiti novi problem, problem povezanosti opće relativnosti i geometrije. Počnimo s opisom svijeta u kojem žive samo dvodimenzionalni ljudi, a ne trodimenzionalni.

Iz autorove knjige

Pokus sa žaruljom Brat je - još u polumraku - napola odvojio novine od peći i prinio žarulju s postoljem papiru. Lagano pucketanje, iskra - i na trenutak je cijela žarulja bila ispunjena blagim zelenkastim sjajem "Ovo je moj omiljeni eksperiment", rekao je brat približavajući žarulju

Iz autorove knjige

Eksperimentirajte s mlazom vode Pustimo tanak mlaz vode iz slavine, glasno udarajući o dno sudopera "Sada ću učiniti da ovaj mlaz teče drugačije, a da ga ne dodirnem." Gdje želite da skrene: udesno, ulijevo, naprijed? Ne otvaraj slavinu, ja

Iz autorove knjige

Svjetlo i kemijska svojstva atomi Optičkim spektrima atoma bavimo se od prvih stranica naše knjige. To su uočili fizičari u zoru razvoja spektralne analize. Služili su kao znakovi za identifikaciju kemijski elementi, jer svaka kemijska

Iz autorove knjige

Modulacija svjetla. Transformacija svjetla O aktivnom odnosu čovjeka prema prirodi Snaga ljudskog uma leži u njegovom aktivnom odnosu prema prirodi. Čovjek ne samo da promišlja, već i preobražava prirodu. Da je samo pasivno promatrao svjetlost, kao nešto što se nalazi u

Iz autorove knjige

71 Više o atmosferski tlak, ili Iskustvo u McDonald'su Za doživljaj će nam trebati: piće na slamku. Sjećamo se iskustva s preokrenutom čašom iz koje nije curila voda. A slično iskustvo, samo pojednostavljeno, možete doživjeti za svoje prijatelje tijekom posjeta bilo kojem

Iz autorove knjige

Iskustvo koje se ne bi smjelo ponoviti “Želim vam ispričati jedno novo i strašno iskustvo, koje vam savjetujem da ni na koji način ne ponovite”, napisao je nizozemski fizičar van Musschenbroeck pariškom fizičaru Reaumuru i dalje izvijestio da je, kad je uzeo staklena posuda s naelektriziranom

Tijekom života okruženi smo nevjerojatnim stvarima, predmetima, mjestima. Vidimo ih, ali ne zato što postoje, već zbog svjetla.


Da nije svjetla, živa bića ne bi imala vid kao instrument, pa bismo se morali zadovoljiti drugim osjetilima. Poput krtica koje žive pod zemljom, zadovoljni su sluhom. Što je svjetlost? Kakav je to koncept sa stajališta fizike i kakav značaj ima za život na Zemlji?

Što je svjetlost?

Ljudi su stoljećima pokušavali razotkriti misterij svjetlosti, no tek su se u 18. stoljeću uspjeli približiti rješenju. Prvo je danski fizičar Hans Oersted otkrio da električna struja može utjecati na kazaljku u magnetskom kompasu, a zatim je britanski matematičar James Maxwell uspio dokazati da magnetska i električna polja postoje u obliku valova koji se šire brzinom svjetlosti.

Iz toga su znanstvenici definirali svjetlost kao oblik elektromagnetskog zračenja koje percipira ljudsko oko.

Kakva je priroda svjetlosti?

Optički fenomeni, čije proučavanje je proučavanje optike, pomažu u utvrđivanju prirode svjetlosti. Ova je znanost postala jedna od prvih grana fizike koja je utvrdila dvojnu prirodu svjetlosti. Prema korpuskularnoj teoriji, svjetlost je struja čestica koje se nazivaju fotoni i kvanti.


Prema valnoj teoriji, svjetlost je skup elektromagnetskih valova, a optički efekti koji se javljaju u prirodi rezultat su zbrajanja tih valova. Zanimljivo je da i teorija tokova čestica i teorija valova imaju pravo na život.

Koje karakteristike ima svjetlost?

Kao bilo koji prirodni fenomen, svjetlost ima mnoge jedinstvene karakteristike, među kojima je jedna od najvažnijih boja. Elektromagnetsko zračenje koje percipira naše oko varira u rasponu valnih duljina i frekvenciji, što zauzvrat utječe na spektralni sastav svjetlosti. Na primjer, ljubičasta je vidljiva na valnim duljinama od 380-440 nm i frekvenciji od 790-680 THz, a žuta na 565-590 nm i 530-510 THz.

Osim boje, svjetlost ima sposobnost kretanja u prostoru, loma i refleksije. Lom svjetlosti je promjena smjera elektromagnetskih valova. U našem svakodnevnom životu ova se pojava javlja posvuda. Na primjer, ako pogledate čašu čaja u kojoj se nalazi žlica, primijetit ćete da se na granici zraka i tekućine čini kao da se "prelama".


Slično tome, uobičajena pojava za nas je refleksija svjetla, koja nam omogućuje da se vidimo u površini vode, ogledalu ili na sjajnim predmetima. Ostale karakteristike uključuju sposobnost svjetlosti da polarizira i mijenja intenzitet.

Kolika je brzina svjetlosti?

Brzina svjetlosti izračunata je u dvije tvari – u vakuumu i prozirnom mediju. U prvom slučaju, njegovi pokazatelji su nepromijenjeni. U svemiru je temeljna konstantna jedinica i iznosi 299 792 458 metara u sekundi.

Vjeruje se da se osim svjetlošću sličnom brzinom šire i u prirodi. elektromagnetsko zračenje(kao što su X-zrake ili radio valovi) i eventualno gravitacijski valovi. Brzina svjetlosti u prozirnom mediju može varirati ovisno o fazi oscilatornih gibanja.

U tom smislu razlikujemo faznu brzinu, koja je obično (ali ne nužno) manja od brzine u vakuumu, i grupnu brzinu, koja je uvijek manja od brzine u vakuumu.

Kako oko opaža svjetlost?

Kao što je gore spomenuto, sposobnost osobe da vidi okolne predmete postoji samo zahvaljujući svjetlu. Istodobno, ne bismo mogli percipirati elektromagnetsko zračenje da naše oči nemaju posebne receptore koji reagiraju na to zračenje. Ljudska mrežnica sastoji se od dvije vrste stanica - štapića i čunjića. Prvi su vrlo osjetljivi na svjetlost, tako da mogu raditi samo pri slabom svjetlu, odnosno odgovorni su za noćni vid. Istodobno, demonstriraju svijet isključivo u crne i bijele boje.


Čunjići imaju smanjenu osjetljivost na svjetlost i pružaju dnevni vid, omogućujući vam da vidite slika u boji. Spektralni sastav svjetlosti dobro se opaža zbog činjenice da u našim očima postoje 3 vrste čunjića, koji se razlikuju u raspodjeli osjetljivosti.

Kao što je poznato, valovi imaju tendenciju širenja. Kinetička energija prolazi kroz tvar bez zamjene molekula same tvari. Provodi tvar kroz faze kompresije (približavanje molekula jedna drugoj) i razrjeđivanja (kada se molekule udaljavaju jedna od druge). Upravo se to događa u zvučniku koji vibrira uz glazbu.

Kada valovi dođu u dodir jedan s drugim, na putu im se pojavi prepreka. Ako su valovi u isto vrijeme u istoj fazi (kompresija ili razrijeđenost), dolazi do pojačanja. Ako su valovi u različitim fazama (jedan nastoji stisnuti tvar, drugi je stanjiti), tada je val potisnut. Ovako rade slušalice koje blokiraju vanjsku buku (slušalice s potiskivanjem buke): proizvode zvučni val sličan onom neželjene buke, ali u suprotnoj fazi. To osigurava učinak suzbijanja vala molekula zraka od strane buke. Kad njegova energija dopre do vašeg uha, vanjski će krik doživjeti kao šapat, a odjek tutnjave moćnog avionskog motora doprijet će do vas kao tiho zujanje.

Drugo važno svojstvo valova je lom (difrakcija). Kada valovi na svom putu naiđu na prepreku, savijaju se oko nje i zatim međusobno djeluju. U dolje opisanom eksperimentu postavit ćemo prepreke na put svjetlosti, osiguravajući prolaze koji će omogućiti lomljenje svjetlosnog vala. Različite točke loma valova pokazuju primjere konstruktivne i destruktivne interferencije. Moći ćete promatrati nevjerojatan fenomen upijanja svjetlosti.

Potrebni materijali

Tri ili više mehaničkih ivica za olovke (prikladne su 0,5 ili 0,7 milimetara u promjeru), laserski pokazivač (crveno svjetlo je dobro, ali će efekt zelenog svjetla biti vizualniji), mračna soba.

Napredak eksperimenta

Zamračite sobu. Tama bi trebala biti blizu apsolutne. Stanite oko 1 metar 20 centimetara od zida. Postavite tri vodiča između velikih i kažiprst lijeva ruka. Za one čija je lijeva ruka dominantna, preporuča se postavljanje elektroda u desnu ruku. Postavite ih tako da razmaci između njih budu iznimno mali. Tako se između odvoda formiraju dva mala prolaza koji će biti refrakcijski kanali.

Uključite laserski pokazivač i usmjerite njegovo svjetlo u kanale koje čine vodovi i pogledajte svjetlo koje se odbija od zida. Što vidite? Tijekom eksperimenta mijenjajte položaje izvoda i smjer lasera, kao i širinu lomnih kanala. Ako sve učinite ispravno, svjetlosni uzorak na zidu će se promijeniti. Pokušajte upotrijebiti više izvoda kako biste stvorili više difrakcijskih kanala. Kako dodatni kanali mijenjaju projekciju svjetla na zid?

Zapažanja i rezultati

Lasersko svjetlo će se manifestirati u obliku dva paralelna, ali međusobno povezana vala. Svjetlosne linije će biti međusobno paralelne ako je faza valova ista. Svjetlo od baterijska svjetiljka neće dati ovaj učinak: zrake nikada neće biti paralelne jedna s drugom. Valovi laserskog svjetla se lome dok prolaze kroz difrakcijske kanale formirane olovkama, stvarajući projekciju na zidu. Kada se valovi preklapaju, oni međusobno djeluju. U nekim će slučajevima to preklapanje biti konstruktivno, u drugima destruktivno. Uz konstruktivnu interakciju, svjetlo na zidu će biti svijetlo. U drugim slučajevima, valovi će tlačiti jedni druge (destruktivna interakcija). U tim će se slučajevima u svjetlosnoj projekciji pojaviti tamne praznine.

Kada se svjetlost počne ponašati samo kao čestica, moći ćete vidjeti samo dvije točke na zidu nasuprot lomnih kanala. Čovječanstvu je trebalo dosta vremena da dođe do modernog razumijevanja prirode svjetlosti. Veliki engleski znanstvenik Isaac Newton definirao je svjetlost kao struju čestica. U 19. stoljeću znanstvenici su došli do zaključka da je svjetlost val. Ali budući da se svjetlost ponašala kao čestice, on je sugerirao da je svjetlost zapravo čestica koja se naziva foton. Fizičar Max Planck uspaničio se, uzvikujući: "teorija svjetlosti neće biti unazađena za desetljeća, već za stoljeća" ako se znanstvena zajednica složi s Einsteinovom teorijom. Na kraju je znanstvena zajednica razvila kompromisnu definiciju: svjetlost je i čestica (foton) i val.

Razmišljanje o valnoj prirodi svjetlosti odgovara vjerojatnosti da će foton biti na određenom mjestu u određeno vrijeme. To nam omogućuje da jasnije razumijemo kako se fotoni mogu natjerati na određene položaje na zidu kada njihovi valovi interferiraju jedni s drugima. Manje intuitivno, fotoni mogu proći kroz dva kanala istovremeno i nastaviti pokazivati ​​ponašanje vala koji nailazi na smetnje. I kako su pojedinačni fotoni sposobni, nakon što prođu kroz dva kanala, stići na istu točku!

Ovaj jednostavan fizički eksperiment, proveden zimske večeri sa svojom obitelji, omogućit će vam da dobijete puno ugodnih emocija. Znanost može biti ne samo korisna, već i iznimno zanimljiva. I nastavlja se postojano kretati putem znanstvenog i tehnološkog napretka, zadovoljavajući ne samo materijalne potrebe, već i potrebu razumnog bića za novim spoznajama.

Nadahnuto Education.com