Vo fyzike sú svetelné javy optické, ako patria do tejto podsekcie. Účinky tohto javu sa neobmedzujú len na zviditeľnenie predmetov okolo ľudí. Solárne osvetlenie navyše prenáša tepelnú energiu v priestore, v dôsledku čoho sa telesá zahrievajú. Na základe toho boli predložené určité hypotézy o povahe tohto javu.
Prenos energie vykonávajú telesá a vlny šíriace sa v médiu, takže žiarenie pozostáva z častíc nazývaných telieska. Tak ich nazval Newton, po ňom sa objavili noví výskumníci, ktorí tento systém vylepšili, boli to Huygens, Foucault atď. Elektromagnetickú teóriu svetla predložil o niečo neskôr Maxwell.
Pôvod a vývoj teórie svetla
Vďaka úplne prvej hypotéze vytvoril Newton korpuskulárny systém, ktorý jasne vysvetlilpodstata optických javov. Rôzne farebné žiarenia boli opísané ako štruktúrne zložky zahrnuté v tejto teórii. Interferenciu a difrakciu vysvetlil holandský vedec Huygens v 16. storočí. Tento výskumník predložil a opísal teóriu svetla založenú na vlnách. Všetky vytvorené systémy však neboli opodstatnené, keďže nevysvetľovali samotnú podstatu a podstatu optických javov. V dôsledku dlhého hľadania zostali nevyriešené otázky pravdivosti a autenticity svetelných emisií, ako aj ich podstaty a základu.
O niekoľko storočí neskôr niekoľko výskumníkov pod vedením Foucaulta, Fresnela začalo predkladať ďalšie hypotézy, vďaka ktorým bola odhalená teoretická výhoda vĺn oproti krvinkám. Táto teória však mala aj nedostatky a nedostatky. V skutočnosti tento vytvorený popis naznačoval prítomnosť nejakej látky, ktorá sa nachádza vo vesmíre, vzhľadom na skutočnosť, že Slnko a Zem sú od seba veľmi vzdialené. Ak svetlo voľne dopadá a prechádza cez tieto predmety, potom sú v nich priečne mechanizmy.
Ďalšie formovanie a zlepšovanie teórie
Na základe celej tejto hypotézy vznikli predpoklady na vytvorenie novej teórie o svetovom étere, ktorý vypĺňa telá a molekuly. A berúc do úvahy vlastnosti tejto látky, musí byť pevná, v dôsledku čoho vedci dospeli k záveru, že má elastické vlastnosti. V skutočnosti by mal éter ovplyvňovať zemeguľu vo vesmíre, ale to sa nedeje. Táto látka sa teda nijako neospravedlňuje, okrem toho, že cez ňu prúdi svetelné žiarenie a onomá tvrdosť. Na základe takýchto rozporov bola táto hypotéza spochybnená, nezmyselná a ďalší výskum.
Maxwell's Works
Vlnové vlastnosti svetla a elektromagnetická teória svetla sa zjednotili, keď Maxwell začal svoj výskum. V priebehu štúdie sa zistilo, že rýchlosti šírenia týchto veličín sa zhodujú, ak sú vo vákuu. Ako výsledok empirického zdôvodnenia Maxwell predložil a dokázal hypotézu o skutočnej povahe svetla, ktorá bola úspešne potvrdená rokmi a inými praktikami a skúsenosťami. V predminulom storočí tak vznikla elektromagnetická teória svetla, ktorá sa používa dodnes. Neskôr bude uznaný ako klasický.
Vlnové vlastnosti svetla: elektromagnetická teória svetla
Na základe novej hypotézy bol odvodený vzorec λ=c/ν, ktorý naznačuje, že dĺžku možno nájsť pri výpočte frekvencie. Svetelné emisie sú elektromagnetické vlny, ale iba ak sú vnímateľné pre ľudí. Okrem toho sa môžu nazývať takými a sú liečené výkyvmi od 4 1014 do 7,5 1014 Hz. V tomto rozsahu sa frekvencia kmitov môže meniť a farba žiarenia je iná a každý segment alebo interval bude mať charakteristickú a zodpovedajúcu farbu. Výsledkom je, že frekvencia špecifikovanej hodnoty je vlnová dĺžka vo vákuu.
Výpočet ukazuje, že emisia svetla môže byť od 400 nm do 700 nm (fialové ačervené farby). Pri prechode sa zachovajú odtieň a frekvencia a závisia od vlnovej dĺžky, ktorá sa mení na základe rýchlosti šírenia a je špecifikovaná pre vákuum. Maxwellova elektromagnetická teória svetla je založená na vedeckom základe, kde žiarenie vyvíja tlak na zložky tela a priamo naň. Pravda, tento koncept bol neskôr testovaný a empiricky dokázaný Lebedevom.
Elektromagnetická a kvantová teória svetla
Emisia a rozloženie svietiacich telies z hľadiska frekvencií kmitov nie je v súlade so zákonmi odvodenými z hypotézy vĺn. Takéto tvrdenie vychádza z analýzy zloženia týchto mechanizmov. Nemecký fyzik Planck sa pokúsil nájsť vysvetlenie tohto výsledku. Neskôr dospel k záveru, že žiarenie sa vyskytuje vo forme určitých častí - kvanta, potom sa táto hmotnosť nazýva fotóny.
V dôsledku toho analýza optických javov viedla k záveru, že emisia a absorpcia svetla boli vysvetlené pomocou zloženia hmoty. Zatiaľ čo tie, ktoré sa šírili v médiu, boli vysvetlené vlnovou teóriou. Na úplné preskúmanie a opísanie týchto mechanizmov je teda potrebný nový koncept. Navyše, nový systém mal vysvetľovať a kombinovať rôzne vlastnosti svetla, teda korpuskulárne a vlnové.
Vývoj kvantovej teórie
V dôsledku toho boli práce Bohra, Einsteina a Plancka základom tejto vylepšenej štruktúry, ktorá sa nazývala kvantová. K dnešnému dňu tento systém popisuje a vysvetľujenielen klasickú elektromagnetickú teóriu svetla, ale aj iné odvetvia fyzikálneho poznania. V podstate nový koncept tvoril základ mnohých vlastností a javov vyskytujúcich sa v telesách a priestore a okrem toho predpovedal a vysvetlil obrovské množstvo situácií.
Elektromagnetická teória svetla je v podstate stručne opísaná ako fenomén založený na rôznych dominantách. Napríklad korpuskulárne a vlnové premenné optiky majú súvislosť a sú vyjadrené Planckovým vzorcom: ε=ℎν, existuje kvantová energia, oscilácie elektromagnetického žiarenia a ich frekvencia, konštantný koeficient, ktorý sa pre žiadne javy nemení. Podľa novej teórie optický systém s určitými premenlivými mechanizmami pozostáva z fotónov so silou. Veta teda znie takto: kvantová energia je priamo úmerná elektromagnetickému žiareniu a jeho frekvenčným fluktuáciám.
Planck a jeho spisy
Axióma c=νλ, ako výsledok Planckovho vzorca vzniká ε=hc / λ, takže možno usúdiť, že vyššie uvedený jav je opakom vlnovej dĺžky s optickým vplyvom vo vákuu. Experimenty uskutočnené v uzavretom priestore ukázali, že pokiaľ fotón existuje, bude sa pohybovať určitou rýchlosťou a nebude môcť spomaliť svoje tempo. Je však absorbovaný časticami látok, s ktorými sa na ceste stretne, v dôsledku toho dôjde k výmene a zmizne. Na rozdiel od protónov a neutrónov nemá žiadnu pokojovú hmotnosť.
Elektromagnetické vlny a teórie svetla stále nevysvetľujú protichodné javy,napríklad v jednom systéme budú výrazné vlastnosti av inom korpuskulárne, ale napriek tomu sú všetky spojené žiarením. Na základe konceptu kvanta sú existujúce vlastnosti prítomné v samotnej podstate optickej štruktúry a všeobecnej hmoty. To znamená, že častice majú vlnové vlastnosti a tie sú zase korpuskulárne.
Svetelné zdroje
Základy elektromagnetickej teórie svetla sú založené na axióme, ktorá hovorí: molekuly, atómy telies vytvárajú viditeľné žiarenie, ktoré sa nazýva zdrojom optického javu. Existuje obrovské množstvo predmetov, ktoré vytvárajú tento mechanizmus: lampa, zápalky, fajky atď. Navyše, každá takáto vec môže byť rozdelená do ekvivalentných skupín, ktoré sú určené metódou zahrievania častíc realizujúcich žiarenie.
Štruktúrované svetlá
Pôvodný pôvod žiary je spôsobený excitáciou atómov a molekúl v dôsledku chaotického pohybu častíc v tele. K tomu dochádza, pretože teplota je dostatočne vysoká. Vyžarovaná energia sa zvyšuje v dôsledku toho, že sa zvyšuje ich vnútorná pevnosť a zahrieva sa. Takéto predmety patria do prvej skupiny svetelných zdrojov.
Žiarenie atómov a molekúl vzniká na základe lietajúcich častíc látok, pričom nejde o minimálnu akumuláciu, ale o celý prúd. Teplota tu nehrá zvláštnu úlohu. Táto žiara sa nazýva luminiscencia. To znamená, že k nemu dochádza vždy v dôsledku skutočnosti, že telo absorbuje vonkajšiu energiu spôsobenú elektromagnetickým žiarením, chemickýmreakcia, protóny, neutróny atď.
A zdroje sa nazývajú luminiscenčné. Definícia elektromagnetickej teórie svetla tohto systému je nasledovná: ak po absorpcii energie telom uplynie nejaký čas, merateľný skúsenosťou, a potom produkuje žiarenie, ktoré nie je spôsobené teplotnými indikátormi, preto patrí medzi vyššie uvedené skupina.
Podrobná analýza luminiscencie
Tieto charakteristiky však túto skupinu úplne nevystihujú, pretože má niekoľko druhov. V skutočnosti, po absorbovaní energie, telesá zostanú rozžeravené a potom vyžarujú žiarenie. Doba budenia sa spravidla mení a závisí od mnohých parametrov, často nepresahuje niekoľko hodín. Spôsob ohrevu teda môže byť niekoľkých typov.
Zriedený plyn začne vyžarovať žiarenie, keď ním prejde jednosmerný prúd. Tento proces sa nazýva elektroluminiscencia. Pozoruje sa v polovodičoch a LED diódach. Deje sa to tak, že prechodom prúdu dochádza k rekombinácii elektrónov a dier, v dôsledku tohto mechanizmu vzniká optický jav. To znamená, že energia sa premieňa z elektrickej na svetlo, čo je opačný vnútorný fotoelektrický efekt. Kremík sa považuje za infračervený žiarič, zatiaľ čo fosfid gália a karbid kremíka realizujú viditeľný jav.
Esencia fotoluminiscencie
Telo absorbuje svetlo a pevné látky a kvapaliny vyžarujú dlhé vlnové dĺžky, ktoré sa vo všetkých ohľadoch líšia od originálufotóny. Na žeravenie sa používa ultrafialové žeravenie. Táto excitačná metóda sa nazýva fotoluminiscencia. Vyskytuje sa vo viditeľnej časti spektra. Žiarenie sa transformuje, túto skutočnosť dokázal anglický vedec Stokes v 18. storočí a dnes je axiomatickým pravidlom.
Kvantová a elektromagnetická teória svetla popisuje Stokesov koncept nasledovne: molekula absorbuje časť žiarenia, potom ju prenáša na iné častice v procese prenosu tepla, zvyšná energia vyžaruje optický jav. So vzorcom hν=hν0 – A sa ukazuje, že frekvencia luminiscencie je nižšia ako absorbovaná frekvencia, čo vedie k dlhšej vlnovej dĺžke.
Časový rámec šírenia optického javu
Elektromagnetická teória svetla a teorém klasickej fyziky naznačujú, že rýchlosť indikovanej veličiny je veľká. Veď vzdialenosť od Slnka k Zemi prekoná za pár minút. Mnoho vedcov sa pokúšalo analyzovať priamku času a spôsob, akým sa svetlo šíri z jednej vzdialenosti do druhej, ale v podstate zlyhali.
V skutočnosti je elektromagnetická teória svetla založená na rýchlosti, ktorá je hlavnou konštantou fyziky, ale nie je predvídateľná, ale možná. Boli vytvorené vzorce a po testovaní sa ukázalo, že šírenie a pohyb elektromagnetických vĺn závisí od prostredia. Okrem toho je táto premenná definovanáabsolútny index lomu priestoru, kde sa nachádza zadaná hodnota. Svetelné žiarenie je schopné preniknúť do akejkoľvek látky, v dôsledku čoho sa znižuje magnetická permeabilita, vzhľadom na to je rýchlosť optiky určená dielektrickou konštantou.
