головна сторінка головна сторінка головна сторінка головна сторінка

Світло

Наука и техника
 
ru - ua - en - fr - by - de - es

Світло - надзвичайно поважний вигляд енергії. Життя на Землі залежить від енергії сонячного світла. Крім того, світло - це випромінювання, яке дає нам зорові відчуття

Ми бачимо предмети, коли світло від них досягає наших очей. Ці предмети або самі випромінюють світло, або відбивають світло, випромінюваний іншими предметами, або пропускають його через себе. Ми бачимо, наприклад, Сонце й зірки тому, що вони випромінюють світло. Більшість же предметів навколо нас ми бачимо завдяки відбитому ними світла. А деякі матеріали, такі, як вітражі, розкривають багатство своїх квітів, пропускаючи світло через себе


Колір

КолірЯскраве сонячне світло видасться нам чисто білим, тобто безбарвним. Але отут ми помиляємося, тому що біле світло складається з багатьох квітів. Вони бувають, видні, коли промені сонця, висвітлюють дощові краплі, і ми спостерігаємо веселку. Різнобарвна смуга утворюється й тоді, коли сонячне світло відбивається від скошеного краю дзеркала або проходить через скляну прикрасу або посудину. Ця смуга називається світловим спектром. Починається він із червоного кольору й, поступово міняючись, закінчується на протилежному кінці фіолетовим

Звичайно ми не беремо до уваги більш слабкі відтінки кольору й тому вважаємо, що спектр полягає всього із семи колірних смуг. Кольору спектра, називані родину квітами веселки, включають червоний, жовтогарячий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий


Призми

ПризмиВ 600х роках ХVII сторіччя Исаак Ньютон проводив експерименти зі світлом. Щоб розкласти світло на складові й одержати спектр, він використовував тригранну скляну призму. Учений виявив, що, зібравши роздроблений промінь за допомогою другої призми, можна знову одержати біле світло. Так він довів, що біле світло є сумішшю різних квітів. Проходячи через призму, світлові промені переломлюються. Але промені різного кольору переломлюються в різному ступені - червоний у найменшій, фіолетовий у найбільшій. Саме тому, проходячи через призму, білий колір дробиться на складові кольору

Переломлення світла називається рефракцією, а розкладання білого світла на різні кольори - дисперсією


Електромагнітні хвилі

Світловий спектр - лише частина величезного діапазону випромінювань, який називається електромагнітним спектром. Він містить у собі гама, рентгенівське, ультрафіолетове, інфрачервоне (теплове) випромінювання й радіохвилі. Усі види електромагнітних випромінювань поширюються у формі хвиль електричних і магнітних коливань зі швидкістю світла - близько 300 000 км/с. Електромагнітні хвилі різняться між собою головним чином довжиною хвилі. Визначається вона частотою, тобто швидкістю, з якої утворюються ці хвилі. Чим вище частота, тем ближче друг до друга вони розташовуються й тем менше довжина кожної з них. У спектрі світлові хвилі займають місце між областями інфрачервоного й ультрафіолетового випромінювання


Лінзи

Зображення у фотоапаратах і оптичних інструментах одержують, використовуючи лінзи і явище переломлення в них світлових променів. Можливо, ви помітили, що в лінзах дешевих телескопів, наприклад, навколо контурів зображення утворюється кольорова облямівка. Відбувається це тому, що, подібно призмі, проста лінза, виготовлена з одного шматка скла або пластику, переломлює промені різного кольору в різному ступені. У більш якісних приладах цей дефект усувається шляхом використання двох лінз, з'єднаних разом. Перша частина такої складеної лінзи розкладає біле світло на різні кольори, а друга знову з'єднує їх, забираючи облямівку


Основні кольори

Біле світло можна одержати, змішавши сім квітів веселки. Але це можна зробити й простіше, змішавши лише три кольори - червоний, зелений і синій. Вони називаються основними квітами світла. Інші кольори ми одержимо, комбінуючи основні. Так, наприклад, суміш червоного із зеленим дає жовтий

Той факт, що біле світло складається з декількох квітів, пояснює, чому ми бачимо предмети в тому або іншому кольорі. Для простоти припустимо, що біле світло полягає тільки із червоного, зеленого й синього. Ми бачимо предмет білим, якщо він відбиває всі три складові частини білого світла, і чорним, якщо він не відбиває ні однієї з них. Але червоний предмет, освітлюваний білим світлом, бачиться червоним тому, що він відбиває головним чином червону складову білого кольору й поглинає більшість синіх і зелених складових. Точно так само синій предмет відбиває сині промені, поглинаючи, червоні й зелені. А зелений предмет відбиває зелені промені, поглинаючи, червоні й сині

Якщо змішати фарби різного кольору, те кожна буде поглинати (забирати) різні складові білого світла, суміш буде ставати темніше. Таким чином, змішування фарб - це процес, протилежний змішуванню колірних променів. Щоб одержати певну гаму квітів, треба використовувати інший набір основних квітів. Основні кольори, використовувані в живописі, називаються основними пігментними квітами. Це пурпурний, або "ідеально червоний", синій і жовтий, звичайно (але неправильно) називані червоним, синім і жовтим. Чорний додають, щоб збільшити щільність темних ділянок, а насичена суміш усіх основних квітів все-таки відбиває в якійсь мірі світло. У результаті замість чорного кольору виходить темно-коричневий


Хвилі й частки

В XVII столітті Исаак Ньютон і інші вчені починали, що світло складається із часток, що швидко рухаються, які назвали корпускулами. Датський учений Християн Гюйгенс затверджував, що світло складається із хвиль

В 1801 г. англійський учений Томас Янг зробив ряд досвідів з дифракцією світла. Це явище полягає в тому, що при проходженні через дуже вузьку щілину світло злегка розсіюється, а не поширюється по прямої лінії. Янг пояснив дифракцію поширення світла у формі хвиль. А в 18608х рр. шотландський учений Джеймс Кларк Максвелл висловив припущення, що електромагнітна енергія поширюється хвилями, і що світло є особливим видом цієї енергії

Однак до початку XX століття німецьке вчений Макс Планк у своїх роботах довів, що енергія випромінювання може існувати лише у вигляді малюсіньких згустків - квантів. Цей доказ лежить в основі квантової теорії Планка, за яку він в 1918 році одержав Нобелівську премію в області фізики. Квант світлового випромінювання - це частка, називана фотоном. При випромінюванні або поглинанні світло завжди поводиться як потік фотонів. Таким чином, іноді світло поводиться як хвилі, іноді - як частки. Тому вважається, що він має двоїсту природу. Учені, пояснюючи дані спостережень, можуть користуватися або хвильовою теорією, або теорією часток


Генерування світла

Подібно електричному струму, світло може генеруватися іншими видами енергії. Сонце генерує світло й інші електромагнітні випромінювання шляхом потужних реакцій синтезу, у процесі яких водень перетворюється в гелій. При згорянні вугілля або дерева хімічна енергія палива перетворюється в тепло й світло. Проходження струму через тонку нитку розжарення в електричній лампочці дає той же результат. Лампа денного світла працює по іншому принципу. На кінці трубки, наповненої парами (звичайно ртуті) під більшим тиском, подається висока напруга. Пара починає світитися, випускаючи ультрафіолетове випромінювання, яке діє на хімічне покриття внутрішніх стінок трубки. Покриття поглинає невидиме ультрафіолетове випромінювання й саме випромінює енергію світла. Цей процес перетворення випромінювання називається флюоресценцією. Фосфоресценція - явище того ж роду, але світіння при цьому триває досить довго й після видалення джерела випромінювання. Світна фарба фосфоресцирует. Після короткочасного впливу на неї яскравого світла вона світиться годинником. Флюоресценція й фосфоресценція є формами люмінесценції - випромінювання світла без впливу високої температури


Біолюмінесценція

Деякі живі організми, включаючи жуківтсвітляків, окремі види риб, грибів і бактерій, генерують світло способом біолюмінесценції. У цьому випадку джерелом світла є хімічна енергія, одержувана при окисненні речовини, називаної люциферином.

Одним з найбільш корисних джерел світла є лазер. Це слово складене з перших букв повного терміна "посилення світла методом індукованого випромінювання" (по-англійському light amplification by stimulated emission of radiation). У лазерній трубці під впливом електрики з атомів вивільняються фотони

Лазерне світло є когерентним. Це означає, що випущені світлові хвилі піднімаються й опускаються разом. Одержуване в такий спосіб світлове випромінювання високої спрямованості й великої щільності енергії має різні області застосування, включаючи зшивання тканин у хірургії, різання стали, наведення ракет на мети, передачу інформації

Rambler's Top100