Свет как электромагнитная волна кратко

Свет — электромагнитная волна. Химическое действие света. | Объединение учителей Санкт-Петербурга

Сообщение об ошибке

Notice: Undefined index: HTTP_USER_AGENT в функции eval() (строка 163 в файле /home/www/eduspb.com/data/modules/php/php.module(80) : eval()'d code).

Свет — электромагнитная волна
Свет — это электромагнитная волна (λ = 4.10-7 – 8.10-7 м), которую излучает атом.По второму постулату Бора возможные частоты излученияводорода равны:где R — постоянная Ридберга, равная 3,2.1015 с-1; п и k — номера орбит.Таким образом, источниками света являются возбужденныеатомы и молекулы, свет генерируется при переходе атомов (молекул) из одного возбужденного состояния в другое, частота генерируемого света пропорциональна разности энергий уровней, свет излучается и поглощается в виде квантов.
ТепловоеПри столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов, которые затем излучают свет (Солнце, лампа накаливания, пламя и др.).

Электролюминесценция

При разряде в газе электрическое поле увеличивает кинетическую энергию электронов. Быстрые электроны возбуждают атомы в результате неупругого соударения с ними. Возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн (трубки для рекламных надписей, северное сияние и др.).КатодолюминесценцияСвечение твердых тел, вызванное бомбардировкой этих тел электронами (электронно-лучевые трубки телевизоров).ХемилюминесценцияЭлектроны возбуждаются от химических реакций (светлячки и другие живые организмы, бактерии, насекомые, многие рыбы).ФотолюминесценцияПадающий на вещество свет возбуждает атомы вещества, после чего они излучают свет (светящиеся краски).

Распределение энергии в спектре. Все источники не дают свет строго определенной длины волны. Распределение излучения по частотам характеризуется спектральной плотностью интенсивности излучения Тогда интенсивность излучения с небольшого спектрального интервала Δν равна Iν.Δν. Распределение энергии в видимой части спектра электрической дуги.
Химическое действие света
Под действием света могут происходить следующие процессы: присоединение атомов к молекулам, диссоциация, фотохимическая реакция, реакция синтеза.Фотосинтез — процесс образования углеводов под действием света с выделением кислорода растениями и некоторыми микроорганизмами. Обеспечивает круговорот кислорода в природе.
Фотохимическая реакция разложения бромистого серебра AgBr составляет основуфотографии.
Процесс получения фотографииПроцесс получения фотоснимка состоит из четырех операций: фотосъемки, проявления фотопленки, ее закрепления (фиксирования) и фотопечати.Фотосъемка — получение действительного изображения объекта в светочувствительном слое (эмульсия) фотопленки.Фотоэмульсия: желатин, мелкие зерна AgBr. Квант энергии hν отрывает электроны от некоторых ионов брома, которые захватываются ионами серебра. В зернах AgBr образуются нейтральные атомы, количество которых пропорционально освещенности пленки. Эти атомы образуют скрытое изображение объекта съемки.Проявление фотопленки: проявитель гидрохинон или метон восстанавливает бромистое серебро в свободное металлическое серебро.В процессе закрепления в растворе тиосульфата натрия Na2S2O3 происходит удаление из фотослоя всех светочувствительных зерен солей серебра, не успевших разложиться . Закрепление завершается промывкой в воде.Фотопечать -перенос изображения с фотопленки на светочувствительную фотобумагу. Негативное изображение с фотопленки проецируют на фотобумагу, где образуется скрытое позитивное изображение. Фотобумагу проявляют, фиксируют, промывают, сушат и получают фотографию.

Источник: http://www.eduspb.com/node/2003

Что такое свет?

Большую часть информации об окружающем мире человек воспринимает через органы зрения.

Но сами глаза способны видеть лишь один вид энергии – электромагнитную, да и то в очень узком световом диапазоне.

Так что такое свет? Какие известные источники видимого излучения использует человек? В чем заключается двойственная природа света? И каковы его основные свойства? Сейчас выясним ответы на эти вопросы.

Свет как электромагнитная волна

Светом считают электромагнитную волну, которую способен видеть глаз человека. Для этого длина этой волны не должна выходить за границы от 380-400 нм до 760-780 нм.

После 780 нм начинается инфракрасный диапазон, который человек может ощущать, как тепло, а перед видимым спектром идет ультрафиолетовое излучение. Его способны видеть некоторые насекомые и птицы, а кожа человека может отреагировать на него загаром.

Сам видимый диапазон электромагнитного излучения разделен на отрезки, каждый из которых человек воспринимает как свет определенного цвета. К примеру, фиолетовый соответствует длине волны 380-440 нм, зеленый – 500-565 нм, а красный – 625-740 нм.

Всего выделяют 7 основных цветов видимого спектра, их можно наблюдать, глядя на радугу. А вот белый свет – это смешение всех цветов спектра.

Источники света

Источником света является нагретое до определенной температуры или возбужденное вещество. На Землю свет поступает с Солнца, других звезд, некоторых разогретых планет, комет и иных небесных тел.

На нашей планете источником света может быть огонь – костер, пламя свечи, факела или масляной лампы, а также разогретое вещество.

Человек изобрел и искусственные источники видимого излучения, в частности, лампу накаливания, где свет излучает разогретая электротоком вольфрамовая спираль, люминесцентную лампу, в которой светится слой люминофора, возбужденный электроразрядом в наполняющем колбу газе, галогенную лампу, ртутную и другие.

Свойства света

Отражение

Видимое электромагнитное излучение распространяется в вакууме и однородных прозрачных средах прямолинейно со скоростью света, равной примерно 300 000 км/с. При этом свет имеет множество иных свойств.

Например, свет отражается от непрозрачных поверхностей, причем угол падения равен углу отражения. В результате отраженный от предметов свет воспринимается глазом и позволяет видеть эти предметы.

Также заметим, что Луна и некоторые планеты – не источники света, а видим их мы потому, что эти небесные тела отражают излучение Солнца.

Преломление

При переходе между двумя средами с разной оптической плотностью свет способен преломляться. Скажем, когда луч переходит из воздуха в воду, из-за разной оптической плотности этих сред меняется скорость и направление движения в них света. Именно поэтому ложка в стакане воды кажется немного переломанной, а камешки на дне озера представляются ближе, чем на самом деле.

Интерференция и дифракция

Волновая природа света проявляется в таких его свойствах, как интерференция и дифракция. Первое свойство заключается в способности нескольких волн складываться в результирующую волну, параметры которой в разных точках заметно усиливаются или ослабевают.

Результат интерференции света можно наблюдать в виде игры радужных разводов на мыльных пузырях, масляных пятнах или крыльях насекомых.

А дифракция – это способность волны света огибать препятствие и попадать в область его геометрической тени, например, рассеивание света на капельках воды в виде радужных облаков.

Свет как поток частиц

При этом свет имеет не только волновые свойства, а в некоторых случаях ведет себя как поток частиц – фотонов.

В частности, закономерности явления фотоэффекта, когда падающий на вещество свет вырывает из него электроны, можно объяснить лишь с точки зрения корпускулярной теории света, представляющей электромагнитное излучение в виде потока фотонов.

Однако волновая и фотонная теории света не только не противоречат друг другу, а взаимно дополняют. В научной среде говорят о корпускулярно-волновой двойственности света, которая объясняет, что такое свет, выявляет его свойства как волны и как потока частиц.

Источник: https://elhow.ru/ucheba/fizika/fizicheskie-ponjatija/chto-takoe-svet

Свет как электромагнитная волна

⇐ ПредыдущаяСтр 46 из 51Следующая ⇒

Пространство, в котором мы живем, заполнено электромагнитными волнами. Шкала волн простира­ется от диапазона длин в сотни миллионов километ­ров до диапазона столь коротких волн, что их длина достигает миллиардных долей миллиметра (рис. 25).

С некоторыми из этих волн человек сумел познако­миться довольно близко и поставил их себе на служ­бу. Большинство электрических приборов и двигате­лей питается переменным током. Микрофоны и гром­коговорители работают в диапазоне звуковых частот.

Радиоволны используют в телеграфии и телевидении, радиовещании и радиолокации. Инфракрасные волны согревают человека независимо от того, что их излу­чает: костер, русская печь или батарея отопления. Ультрафиолетовые лучи используют в медицине для уничтожения микробов.

Ультрафиолет солнца делает нашу кожу здоровой и смугло-красивой. Рентгенов­ские лучи применяют в медицине для целей диагно­стики. Но все это невидимые волны.

Глаз воспринимает лишь очень узкий диапазон волн, называемый оптическим окном, — от 780 нанометров (1 нм равен 1 миллионной части миллиметра) до 380 нм. А что же несет с собой видимый спектр частот? Наверное, он очень важен для нас, посколь­ку тело настроено воспринимать данный диапазон «всеми фибрами души». И это не преувеличение.

Физиологи установили, что в темное время года, зимой, когда день значительно короче ночи, в нашем организме скапливается гормон мелатонин.

Это гор­мон плохого настроения и суетливости, он мешает нам сосредоточиться, не позволяет оптимально ис­пользовать свои возможности.

Гормон провоцирует страхи, состояние печали и бессилия, а также ощу­щение нездоровья тела, болезненности даже тогда, ко­гда нет видимых симптомов заболеваний.

Мелатонин разрушается, освобождая наши энергии от своей липкой паутины, только на свету. Каждый с детства помнит сладкую истому, растекающуюся в каждой клеточке тела под лучами весеннего солнца. Это свет спасает нас от затворничества тьмы.

Весной все живые существа, от воробьев до сверхзанятых лю­дей, стремятся уловить момент и подставить свое тело солнечному сиянию и солнечному теплу. Это ин­туитивное и всеобщее желание диктуется, как всегда, объективными законами нашего мира.

Электромагнитные волны, составляющие видимый спектр, постоянно и мощно воздействуют на психику человека, на его настроение и состояние его души. А мы уже знаем, что именно состояние души определя­ет здоровье человека, а также и его судьбу.

Не слу­чайно в определении самых важных вопросов жизни мы пользуемся понятием «свет»: светлый путь, свет­лые силы, светлый разум, светлая личность.

А в про­тивовес этому используем понятие тьмы всегда, когда испытываем страх и неприязнь к чему-либо: темные силы, затемненный разум, темная личность, дорога, ведущая во тьму.

Необходимо помнить, что электромагнитные вол­ны всех длин, если их использовать неграмотно, мо­гут наносить вред физическому и психическому здо­ровью человека. Инфразвук, излучаемый генератора­ми переменного тока (длина волны около миллиона километров), нарушает работу человеческого мозга, порождая беспокойство, невозможность сосредото­читься, беспричинный страх и даже панику.

Ультразвук, исходящий от генераторов электриче­ских колебаний, используемых в телевидении и ра­диовещании, вызывает быстрое умственное утомле­ние, неблагоприятно воздействует на самочувствие, ослабляет работу иммунной системы организма, вы­зывает нарушения в крови человека.

Воробей, попа­дающий в луч СВЧ (сверхвысокие частоты, т. е. ульт­развук), идущий от телевизионной станции, падает заживо зажаренный. Люди, живущие в радиусе опре­деленного воздействия телестанции, чаще болеют и чаще страдают онкологическими заболеваниями.

По­нятно, что и бытовые печи СВЧ не являются абсолют­но безопасными.

Жесткий ультрафиолет солнца сожжет вашу кожу на пляже, если будете загорать неразумно. Радиоактивное облучение в определенных дозах приводит че­ловека к крайне опасной лучевой болезни, лейкемии (рак крови) .

Слишком яркий свет ослепляет глаза. Поэтому в снаряжении горнолыжников обязательны солнцеза­щитные очки. недостаточное освещение также спо­собствует потере зрения. Человек плохо спит и недос­таточно отдыхает во сне, если сон его протекает под ярким светом.

К свету, как и к цвету, следует относиться очень серьезно. Электромагнитную волну цвета человек мо­жет и должен разумно использовать для поддержания здоровья своей души и тела. Поскольку не только свет, как таковой, способен благотворно воздейство­вать на человеческую душу.

Белый, когда он раскла­дывается на семь цветов радуги, воздействует каж­дым своим цветом по-особенному, вызывая самые раз­личные настроения и состояния в душе, заставляя активизироваться соответствующие себе органы в ор­ганизме.

Это делает цвета спектра великолепными чистыми лекарствами от всех возможных болезней.

Восприятие цвета

Светочувствительные клетки имеются почти у всех живых организмов. Даже простейшие амебы, лишен­ные какого-либо специального органа, реагируют на изменения интенсивности света. При этом обычно они стремятся удалиться от его источника.

Большинство растений обращают свои листья и цветки к солнцу, хотя у них нет никаких особых све­точувствительных структур. У высших животных чувствительность к свету локализована в определен­ных клетках и высокоразвита. Цветовосприятие птиц еще более совершенно.

Человеческий глаз — уникаль­ный, чрезвычайно чувствительный специализирован­ный орган восприятия цвета, не сравнимый ни с чем. Насекомые и крабы видят мир в черно-белом изо­бражении, как на плохой фотографии в газете, когда изображение сильно размыто.

Им не нужно распозна­вать детали объектов, зато очень важно видеть дви­жение, перемещение добычи или врага. Однако цвет­ное зрение свойственно многим птицам, земноводным и млекопитающим. Оно отсутствует лишь у живот­ных, ведущих ночной образ жизни.

А вот человеко­образные обезьяны имеют зрение, похожее на челове­ческое.

Глаз человека, как мы знаем из школьного курса биологии, устроен достаточно сложно. Глазное ябло­ко имеет форму, напоминающую шар, заполненный вязким прозрачным веществом под названием стекло­видное тело. С передней стороны шара всем видна ра­дужная оболочка глаза с черной центральной точкой зрачка.

Внутри поверхность глазного шара покрыта так называемой сетчаткой, т. е. слоем, представляю­щим собой систему светочувствительных клеток. Но сама сетчатка ничего не «видит». Она только воспри­нимает сигнал-раздражение от света и цвета, а так­же передает возбуждение нервным клеткам, перено­сящим воспринятую информацию в мозг.

Мозг, пере­рабатывая информацию возбуждения, создает образ увиденного.

Сетчатка образует полусферу, центральная часть которой расположена прямо напротив зрачка. Она со­стоит из множества клеток, которые называются в за­висимости от их формы палочками и колбочками. Па­лочки различают интенсивность света, его яркость. Колбочки реагируют на цвет.

В центре сетчатки, прямо напротив зрачка, нахо­дится область наибольшей остроты зрения — неболь­шой углубленный участок, называемый центральной ямкой.

Здесь сосредоточено наибольшее скопление колбочек, которые ответственны не только за распо­знавание цвета, но и за различение тонких деталей предметов.

Когда мы стремимся разглядеть предмет во всех подробностях, мы стараемся, чтобы он попал на сетчатку прямо в центральную ямку.

Кроме того, обычно мы не замечаем, что можем воспринимать цвет лишь тех объектов, которые нахо­дятся прямо или почти прямо перед глазами. Но этот факт можно продемонстрировать с помощью просто­го опыта.

Если закрыть один глаз и направить дру­гой на какую-либо точку, находящуюся прямо перед глазами, а затем постепенно вводить в поле зрения сбоку какой-либо цветной предмет, то присутствие этого предмета, его величина и форма будут в общих чертах тотчас же замечены боковым зрением, т. е.

его изображение попало на палочки периферии сетчатки. И только когда предмет приблизится к прямому на­правлению взгляда, станет различим его цвет и мел­кие детали.

Палочки ответственны за определение яркости предмета. Поэтому они более чувствительны к сла­бому свету, чем колбочки.

А так как палочки в ос­новном находятся не в центре, а на периферии сет­чатки, то при слабом освещении можно, как это ни странно, увидеть предмет лучше, если смотреть не прямо на него, а слегка в сторону, чтобы изображе­ние его воспринималось преимущественно палочка­ми.

Иными словами, в сумерки бесполезно старать­ся рассмотреть детали предмета, сосредоточив на нем прямой взгляд. Они скорее будут различимы боко­вым зрением, вне прямого фокуса.

Среди свойств нашего глаза стоит отметить еще од­но. При воздействии на сетчатку вспышки света, про­должающейся лишь 0,000001 секунды, мы видим свет в течение примерно 0,1 секунды. На протяжении этого времени клетки сетчатки остаются возбужден­ными, и мы продолжаем видеть свет, которого уже нет.

Благодаря этому свойству светочувствительных клеток, быстро сменяющие друг друга картины на эк­ранах кино или телевизоров сливаются и создают впе­чатление непрерывности. Восприятие цвета — это реагирование колбочек на электромагнитное излучецие с различными длинами волн, от сравнительно коротких (красный) до более длинных (синий). Мы видим предметы, потому что они отражают свет.

Цвет предмета определяется тем, какую из частей видимого светового спектра отража­ет или поглощает предмет.

Так, красный предмет отражает только красные, короткие волны видимого спектра, поглощая все ос­тальные. Синий, соответственно, наоборот, поглоща­ет все, кроме длинных, синих.

Считается, что наш глаз настолько совершенное уст­ройство, что способно различать до миллиона оттенков. Задумаемся, для чего это нужно, ведь в природе все ра­зумно. И если человеку дано такое совершенное устрой­ство, то, стало быть, оно ему необходимо. Для чего?

Человек наделен не только совершенным глазом, он способен слышать, видеть и ощущать тончайшие прояв­ления мира. Сенсорная чувствительность нужна ему, как мы знаем, для развития его мозга. Чем больше мы видим, слышим, ощущаем, тем тоньше мы понимаем мир. Пони­мая, становимся все более разумными, превращаясь по­степенно в человека с развитым сознанием.

Только человек с развитым сознанием способен ра­зумно, энергетически грамотно строить свою жизнь, спо­собен жить в гармонии с собой и с Миром. Только такой человек способен стать действительно счастливым, пото­му что он становится сотворцом Бога.

Но вернемся к цвету. Синий и красный, как два по­люса, способны вызывать противоположные реакции в организме человека. Красный повышает артериаль­ное давление, учащает пульс и дыхание.

Соответст­венно, синий понижает давление и заставляет, реже биться пульс, успокаивает дыхание. Все это много­кратно подтверждено экспериментами.

Столь яркий эффект воздействия синего и красного влечет за собой дополнительно множество физиологических и психи­ческих реакций организма.

Естественно, не только на крайние частоты спек­тра, но и на весь спектр, включая все семь цветов ра­дуги, организм отзывается каждый раз совершенно определенным образом. Воздействие цвета на орга­низм каждого человека практически одинаково.

Кроме того, логично предположить, что и все дру­гие миллионы оттенков, которые способны распозна­вать глаза особо чувствительных людей, так же ока­зывают свое особое воздействие на душевное и фи­зическое состояние человека.

Хотя далеко не все изучено, можно с уверенностью сказать, что оттенки и полутона, скорее всего, могут действовать на раз­ных людей по-разному. В отличие от основных, чис­тых цветов спектра. Этому есть физиологическое объ­яснение.

Дело в том, что существуют три типа цветочувствительных колбочек. Одни из них реагируют на элек­тромагнитную волну длиной 480 нм, что соответству­ет синему цвету. Другие реагируют на волну 500 нм, что соответствует зеленому цвету.

И третьи возбуж­даются при воздействии волны красного цвета — 620 нм. Из этого можно сделать вывод, что данные три длины волны являются для человека наиболее значи­мыми. Все другие цвета и оттенки называются про­межуточными.

Они воспринимаются при одновремен­ном раздражении колбочек двух или всех трех типов.

Так, например, розовый возбуждает колбочки, вос­принимающие красный цвет, а также колбочки, вос­принимающие зеленый и синий. Но интенсивность возбуждения в «зеленых» и «синих» будет в два раза меньше, по сравнению с интенсивностью возбужде­ния в «красных».

Оранжевый — это две трети интен­сивности красного и одна треть зеленого. Голубой — это две трети синего плюс одна треть зеленого. Фио­летовый — это 50% интенсивности красного и 50% синего. Как видим, при восприятии промежуточных цве­тов очень важна реакция на интенсивность ее состав­ляющих.

Вспомним, цвет определяют колбочки, а интенсивность, яркость света определяют палочки. В зависимости от индивидуальных особенностей пси­хического восприятия одним людям кажется свет од­ной и той же лампы раздражающе ярок, другим ви­дится почти тусклым.

Поэтому мы иногда не можем договориться друг с другом по поводу цвета. Одному кажется, что костюм серый, другой считает его ко­ричневым. Одну и ту же блузку кто-то назовет го­лубой, а кто-то бирюзовой. Но никто и никогда не спорит, если речь идет о чистом красном, синем или зеленом цвете спектра.

(Мы не говорим здесь о даль­тонизме — болезненном нарушении в сетчатке глаза, которое не позволяет человеку различать главным об­разом красный и зеленый цвета.)

Кроме того, существует понятие цветового контра­ста. Это особый эффект восприятия цвета. Если пред­варительно мы смотрим на черный цвет, то, перево­дя взгляд на серый, мы видим его как белый.

Если предварительно смотрим на белый, то этот же серый кажется нам впоследствии очень темным. То же про­исходит и тогда, когда индуцирующий (наводящий) цвет является фоном — серое поле на белом фоне тем­неет, а на черном светлеет.

К эффекту цветового кон­траста мы еще вернемся, когда будем говорить о цве­те послеобраза.

Все оттенки и всевозможные гаммы цветов образу­ются при смешении трех основных цветов. Существу­ют специальные методы измерения и количественно­го выражения цвета (колориметрия). С их помощью математически определяют любой цвет, располагая его в определенной позиции относительно трех коор­динат, соответствующих трем основным цветам.

Любопытно, что наш мир также трехмерен, любой предмет в пространстве имеет длину, ширину и вы­соту. По всей видимости, в цвете работает тот же закон троичности, который является в целом осново­полагающим для устройства нашего Мира.

И все было бы логично, если бы не одно «но». Кро­ме трех основных типов колбочек, в сетчатке глаза су­ществует еще один особый тип, который реагирует только на желтый цвет. Правда, таких колбочек зна­чительно меньше по сравнению с тремя основными.

Известно, что желтый цвет получается путем слияния зеленого с красным в равной степени интенсивности. И поэтому, казалось бы, нет необходимости в суще­ствовании дополнительного типа колбочек, реагирую­щих специфически на желтый. Однако они есть.

Напрашивается вывод о каком-то особом значении желтого для человека. И это действительно так. Жел­тым мы воспринимаем солнце, подателя жизни. Пси­хологи утверждают, что желтый — единственный цвет, который не вызывает у человека утомления. Буддизм считает, что желтый способствует развитию мозга, просветлению разума.

Но не будем забегать вперед. Попробуем рассмот­реть свойства каждого цвета в отношении психическо­го и физического здоровья человека.

⇐ Предыдущая42434445464748495051Следующая ⇒

Источник: https://mykonspekts.ru/2-13738.html

Поперечность световых волн и электромагнитная теория света — Класс!ная физика

«Физика — 11 класс»

Электромагнитная теория света берет начало от работ Максвелла.

В основе электромагнитной теории света лежит факт совпадения скорости света со скоростью распространения электромагнитных волн.

Из теории Максвелла следовало, что электромагнитные волны являются поперечными. К тому времени поперечность световых волн уже была доказана экспериментально.

Поэтому Максвелл обоснованно считал поперечность электромагнитных волн еще одним важным доказательством справедливости электромагнитной теории света.

После того как Герц экспериментально получил электромагнитные волны и измерил их скорость, электромагнитная теория света была впервые экспериментально подтверждена. Было доказано, что электромагнитные волны при распространении проявляют те же свойства, что и световые: отражение, преломление, интерференцию, поляризацию и др.

В конце XIX в. было окончательно установлено, что световые волны возбуждаются движущимися в атомах заряженными частицами.

С признанием электромагнитной теории света постепенно исчезли все затруднения, связанные с необходимостью введения гипотетической среды — эфира, который приходилось рассматривать как твердое тело. Световые волны — это не механические волны в особой всепроникающей среде — эфире, а электромагнитные волны. Электромагнитные процессы подчиняются не законам механики, а законам электромагнетизма.

Эти законы и были установлены в окончательной форме Максвеллом.

В электромагнитной волне векторыиперпендикулярны друг другу.

В падающем от обычного источника пучке световых волн происходят колебания всевозможных направлений, перпендикулярных направлению распространения волн.

Световая волна обладает осевой симметрией, являясь в то же время поперечной.

Световой поток, в котором колебания происходят по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения волн, называется естественным светом. В обычных условиях источники света излучают иенно такой поток.

То есть в естественном свете колебания напряженностиэлектрического поля и магнитной индукциипроисходят по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения волны.

Если свет поляризован, то колебания векторовипроисходят не по всем направлениям, а в двух определенных плоскостях.

Возникает естественный вопрос: если речь идет о направлении колебаний в световой волне, то, собственно говоря, колебания какого вектора —или— имеются в виду?

Специально поставленные опыты доказали, что на сетчатку глаза или фотоэмульсию действует электрическое поле световой волны.

В связи с этим за направление колебаний в световой волне принято направление вектора напряженностиэлектрического поля.

Открытие электромагнитной теории света — одно из немногих открытий, сделанных на кончике пера, т. е. теоретически.

Всеобщее признание электромагнитная теория получила, однако, лишь после своего экспериментального подтверждения.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Следующая страница «Кратко о световых волнах»
Назад в раздел «Физика — 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»

Световые волны. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Оптика — Скорость света — Принцип Гюйгенса. Закон отражения света — Закон преломления света — Полное отражение — Линза — Построение изображения в линзе — Формула тонкой линзы. Увеличение линзы — Примеры решения задач.

Геометрическая оптика — Дисперсия света — Интерференция механических волн — Интерференция света — Некоторые применения интерференции — Дифракция механических волн — Дифракция света — Дифракционная решетка — Поперечность световых волн.

Поляризация света — Поперечность световых волн и электромагнитная теория света — Примеры решения задач. Волновая оптика — Краткие итоги главы

Источник: http://class-fizika.ru/11_105.html

Свет как электромагнитная волна — Технарь

В случае постоянных токов или распределений зарядов, медленно меняющихся со временем, выводы из уравнений Максвелла практически не отличаются от выводов из тех уравнений электричества и магнетизма, которые существовали до введения Максвеллом тока смещения. Однако если токи или заряды изменяются со временем, особенно если они изменяются очень быстро, как в случае, например, двух шаров, где заряд мечется от шара к шару (фиг. 351), уравнения Максвелла допускают решения, которых раньше не существовало.

Рассмотрим магнитное поле, порожденное током (скажем, текущим по проводу). Теперь представим, что цепь разрывается.

При уменьшении тока магнитное поле, окружающее провод, тоже уменьшается, а, следовательно, возбуждается электрическое поле (согласно закону Фарадея, переменное магнитное поле возбуждает поле электрическое). Когда скорость изменения магнитного поля снижается, электрическое поле начинает спадать.

В соответствии с домак-свелловскими представлениями больше ничего не происходит: электрическое и магнитное поля исчезают при обращении тока в нуль, так как считалось, что переменное электрическое поле не производит никакого эффекта.

Однако из теории Максвелла следует, что спадающее электрическое поле возбуждает магнитное поле так же, как и спадающее магнитное поле возбуждает электрическое поле, и что эти поля комбинируются таким образом, что при уменьшении одного из них другое возникает немного дальше от источника, и в результате весь импульс перемещается в пространстве как целое. Если величина В равна величине Е и эти два вектора взаимно перпендикулярны, то, как вытекает из уравнений Максвелла, импульс должен распространяться в пространстве с определенной скоростью.

Этот импульс обладает всеми свойствами, которыми мы ранее характеризовали волновое движение. Если у нас имеется не один, а очень много импульсов, вызванных, например, колебаниями электрических зарядов между двумя шарами, то с таким набором импульсов можно связать определенную длину волны, т. е. расстояние между соседними гребнями.

Импульсы распространяются от точки к точке так же, как и волна. И, что особенно важно, при этом выполняется главный принцип, а именно принцип суперпозиции, так как электрические и магнитные поля обладают аддитивными свойствами.

Таким образом, движение электрических и магнитных импульсов характеризуется волновыми свойствами.

Рассмотрим опять планетарную систему заряженных частиц (фиг. 352). Согласно теории Максвелла, заряженная частица (в частности, электрон), движущаяся по круговой орбите (как и любая частица, имеющая ускорение), возбуждает электромагнитную волну. Частота этой волны равна частоте обращения электрона по орбите. Используя численные значения, находим:

τ (время полного оборота по орбите: период) = 4*10-16 с. (23.1)

Отсюда:

Из соотношения между частотой и длиной волны имеем

скорость = λν                (23.3)

В результате:

Допустим, например, что скорость распространения волны равна 3*1010 см/с. Тогда:

λ = 1,2*10-5 см.             (23.5)

Это длина волны ультрафиолетового излучения, т. е. излучения с более короткой длиной волны, чем у фиолетового света. (Минимальная длина волны видимого света порядка 4*10-5 см.)

Планетарная система заряженных частиц излучает электромагнитные волны, т. е. теряет энергию (волны уносят о собой энергию, так как они способны совершать работу над зарядами, находящимися вдали от источника), и поэтому для ее стабильного существования требуется подкачка дополнительной энергии извне.

Когда Максвелл понял, что его уравнения допускают такое решение, он вычислил скорость, с которой волна должна распространяться в пространстве. Он пишет:

И далее, в письме к Уильяму Томсону (лорду Кельвину):

[Максвеллу было гораздо сложней получить свой знаменитый результат, чем это может нам показаться. Мы ввели для удобства букву с, обозначающую скорость света, чтобы связать изменения магнитного поля с возбуждаемым им электрическим полем, заменив довольно-таки произвольное число 4,18*10-9 с/см величиной 4π/с.

Затем мы использовали эту же величину с для описания связи между магнитным полем и возбуждающими его токами, и переменными электрическими полями. Согласно закону Ампера, измеренная циркуляция магнитного поля должна быть пропорциональной измеренному значению тока, протекающего через поверхность.

Оказалось, например, что:

где число 4,18*10-9 в системе СГС взято из действительных измерений магнитного поля и тока, протекающего через поверхность.

Когда Максвелл рассмотрел эти уравнения совместно и нашел решение, соответствующее распространению импульса электромагнитного излучения, он получил из этих измеренных чисел другое число, которое давало скорость распространения этого импульса.

И это число оказалось равным примерно З*1010 см/с.

Но число 3*1010 см/с есть измеренная величина скорости света. Поэтому Максвелл и отождествил импульс излучения с самим светом.] Он писал:

Удивление было всеобщим, но, были и сомневающиеся. Так, в одном из писем к Максвеллу говорилось:

После того как свет был отождествлен с электромагнитной волной [различные цвета соответствуют различным частотам (фиг.

354), или длинам волн излучения, причем видимый свет составляет лишь небольшую часть полного спектра электромагнитного излучения] и поскольку были известны взаимодействия электрических и магнитных полей с заряженными частицами (формула Лоренца), впервые оказалось возможным создать теорию взаимодействия света с веществом (если полагать, что среды состоят из заряженных частиц). Так, например, после выхода работ Максвелла Лоренц и Фицджеральд, пытаясь показать сходство между поведением электромагнитной волны и поведением света при его отражении и преломлении, рассчитали, случай прохождения электромагнитной волны через границу двух сред; оказалось, что поведение этой волны совпадает с наблюдаемым поведением света.

Даже если бы Максвеллу и не удалось отождествить электромагнитное излучение со светом, его открытие все равно имело бы огромное значение. Чтобы убедиться в этом, вспомним, что электрическое поле может совершать над зарядом работу.

Следовательно, заряд, колеблющийся в одной точке пространства, порождает электромагнитный импульс, который способен распространиться на любое желаемое расстояние от движущегося заряда и электрическое поле которого может совершить там работу над другим зарядом.

Не много воды утекло еще с тех пор, как впервые удалось передать по проводам электрическую энергию с тем, чтобы совершать работу вдали от генераторов, производящих ток.

Теперь же Максвелл предлагал передавать на большие расстояния без помощи каких-либо проводов энергию, способную совершать работу над удаленными заряженными телами.

Кроме того, с помощью контролируемых изменений такой электромагнитной волны можно передавать информацию, которую нетрудно расшифровать в любой удаленной точке. Этот вывод не мог не иметь важных практических последствий.

Источник: http://tehnar.net.ua/es/svet-kak-elektromagnitnaya-volna/

Свет – электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света. Стоячие волны

Гимназия 144

Реферат

на тему:

Свет – электромагнитная волна.

Скорость света.

Интерференция света.

Стоячие волны.

ученика 11а класса

Корчагина Сергея

Санкт-Петербург 1997.

Свет – электромагнитная волна.

В XVII веке возникло две теории света: волновая и корпускулярная. Корпускулярную[1] [1] теорию предложил Ньютон, а волновую – Гюйгенс. Согласно представлениям Гюйгенса свет – волны, распространяющиеся в особой среде – эфире, заполняющем все пространство. Две теории длительное время существовали параллельно.

Когда одна из теорий не объясняла какого-то явления, то оно объяснялось другой теорией. Например, прямолинейное распространение света, приводящее к образованию резких теней нельзя было объяснить исходя из волновой теории.

Однако в начале XIX века были открыты такие явления как дифракция[2] [2] и интерференция[3] [3] , что дало повод для мыслей, что волновая теория окончательно победила корпускулярную. Во второй половине XIX века Максвелл показал, что свет – частный случай электромагнитных волн.

Эти работы послужили фундаментом для электромагнитной теории света. Однако в начале XX века было обнаружено, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц.

Скорость света.

Существует несколько способов определения скорости света: астрономический и лабораторные методы.

Впервые скорость света измерил датский ученый Ремер в 1676 г., используя астрономический метод. Он засекал время которое самый большой из спутников Юпитера Ио находился в тени этой огромной планеты. Ремер провел измерения в момент, когда наша планета была ближе всего к Юпитеру, и в момент, когда мы находились немного (по астрономическим понятиям) дальше от Юпитера.

В первом случае промежуток между вспышками составил 48 часов 28 минут. Во втором случае спутник опоздал на 22 минуты. Из этого был сделан вывод, что свету необходимо 22 минуты, чтобы пройти расстояние от места предыдущего наблюдения до места настоящего наблюдения.

Зная расстояние и время запаздывания Ио он вычислил скорость света, которая оказалась огромной, примерно 300 000 км/с[4] [4] .

Впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить французскому физику Физо в 1849 г. Он получил значение скорости света равное 313 000 км/с.

По современным данным, скорость света равна 299 792 458 м/с ±1.2 м/с.

Интерференция света.

Получить картину интерференции световых волн достаточно трудно. Причина этого в том, что световые волны, излучаемые различными источниками, не согласованы друг с другом.

Они должны иметь одинаковые длины волн и постоянную разность фаз в любой точке пространства[5] [5] . Равенства длин волн достичь нетрудно, используя светофильтры.

Но осуществить постоянную разность фаз невозможно, из-за того, что атомы разных источников излучают свет независимо друг от друга[6] [6] .

Тем не менее интерференцию света удается наблюдать. Например, радужный перелив цветов на мыльном пузыре или на тонкой пленке керосина или нефти на воде. Английский ученый Т.

Юнг первым пришел к гениальной мысли, что цвет объясняется сложением волн, одна из которых отражается от наружней поверхности, а другая ¾ от внутренней. При этом происходит интерференция[7] [7] световых волн.

Результат интерфе­ренции зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны.

Стоячие волны.

Было замечено, что если раскачивать один конец веревки с правильно подобранной частотой (другой ее конец закреплен), то к закрепленному концу побежит непрерывная волна, которая затем отразится с потерей полуволны. Интерференция падающей и отраженной волны приведет к возникновению стоячей волны, которая будет выглядеть неподвижно. Устойчивость этой волны удовлетворякт условию:

L=nl/2, l=u/n, L=nu/n,

Где L ¾ длина веревки; n ¾ 1,2,3 и т.д.; u¾ скорость рапространения волны, которая зависит от натяжения веревки.

Стоячие волны возбуждаются во всех телах способных совершать колебания.

Образование стоячих волн является резонансным явлением, которое происходит на резонансных или собственных частотах тела. Точки, где интерференция гасится, называют узлами, а точки, где интерференция усиливается, ¾ пучностями.

Оглавление и список литературы.

Свет ¾ электромагнитная волна……………………………………..2

Скорость света…………………………………………………………2

Интерференция света………………………………………………….3

Стоячие волны…………………………………………………………3

1. 1. Физика 11 (Г.Я.Мякишев Б.Б.Ьуховцев)

2. 2. Физика 10 (Н.М.Шахмаев С.Н.Шахмаев)

3. 3. Опорные конспекты и тестовые задания (Г.Д.Луппов)

[1] [1] Латинское слово «корпускула» в переводе на русский язык означает «частица».

[2] [2] Огибание светом препятствий.

[3] [3] Явление усиления или ослабления света при наложении световых пучков.

[4] [4] Сам Ремер получил значение 215 000 км/с.

[5] [5] Волны, имеющие одинаковые длины и постоянную разность фаз называются когерентными.

[6] [6] Исключением являются лишь квантовые источники света ¾ лазеры.

[7] [7] Сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Источник: http://MirZnanii.com/a/321145/svet-elektromagnitnaya-volna-skorost-sveta-interferentsiya-sveta-stoyachie-volny

Ссылка на основную публикацию