„Светлинни явления“. Оптиката е дял от физиката, който изучава светлинните явления. Интересното е, че морският червей спасява животи



  • Нека си припомним кои три вида пренос на топлина изучавахме тази година.

  • конвекция;

  • топлопроводимост,

  • радиация.

  • Светлината е излъчване, но само тази част, която се възприема от окото.



Източници на светлина



- Следваш я - тя е от теб, ти си от нея - тя е зад теб?


  • Сянката е област от пространството, която не получава светлина от източник.


Penumbra

  • Penumbra- област от пространството, в която частично навлиза светлина от източник.



Затъмнението се обяснява със закона за праволинейното разпространение на светлината


Лунно затъмнение



  • Интересното е, че морският червей спасява животи.

  • Когато ракът го ухапе, гърбът на червея свети ярко. Ракът се втурва към него, нараненият червей се скрива и след известно време на мястото на липсващата част израства нов.

  • В Бразилия и Уругвай се срещат червеникаво-кафяви светулки с редици яркозелени светлини по тялото и яркочервена „крушка“ на главата.

  • Има случаи, когато тези естествени лампи, обитатели на джунглата, са спасявали живота на хората: по време на Испано-американската война лекарите са оперирали ранени със светлината на светулки, налята в бутилка.

  • През 18 век британците акостират на брега на Куба и през нощта виждат свят от светлини в гората. Те си помислиха, че има твърде много островитяни и се оттеглиха, но всъщност бяха светулки.

  • Посоката на север в северното полукълбо се определя, като застанете по обяд с гръб към Слънцето. Сянката, хвърлена от човек, като стрела, ще сочи на север. В южното полукълбо сянката ще сочи на юг.

    • Хамбургският алхимик Бранд прекарва целия си живот в търсене на тайната за получаване на „философския камък“, който ще превърне всичко в злато. Един ден той изсипа урина в съд и започна да я нагрява. Когато течността се изпари, на дъното остана черна утайка. Бранд реши да го нагрее на огън. По стените на съда започнало да се натрупва бяло вещество, подобно на восък. Светеше! Алхимикът си помислил, че е осъществил мечтата си. Всъщност той получи неизвестен досега химичен елемент - фосфор (носещ светлина).





Какво е светлина? Каква е природата на светлината? Защо бялата светлина се разделя на цветове? Колко цвята наистина има, седем или милиони? Подобни въпроси са будили човешкото любопитство през почти цялата човешка история, от първите мислители до 20 век. Но за да отговорите на тези и други въпроси, трябва да разберете природата на светлината, която, както се оказва, е много сложна. По време на този урок ще се запознаете с основните научни концепции за природата на светлината и ще научите аргументите на привържениците на определена научна теория.

Оптика

Природата на светлината. Скоростта на светлината

Оптиката е дял от физиката, който изучава светлинните явления и законите, установени за тях, както и взаимодействието на светлината с материята, природата на светлината.

Информацията за света идва на човек чрез зрението. С помощта на светлината получаваме по-голямата част от информацията за света около нас.

Първата информация за светлината се появява преди 2,5 хиляди години.

Питагор е един от първите учени, които дават научна хипотеза относно природата на светлината (виж фиг. 1). Той е първият, който не само предполага, но и доказва, че светлината се разпространява по права линия. Той, а след това и други геометри, до Евклид, използваха светлинните явления на отражение и пречупване, за да изградят основите на геометрията. Не напразно един от клоновете на оптиката се нарича геометрична оптика.

ориз. 1. Питагор

Питагор: „Светлината е поток от частици, които излъчват обекти, прониквайки в човешкото око, те носят информация за това, което ни заобикаля.“

През 17 век Исак Нютон става привърженик на тази теория (виж фиг. 2). Той обясни много светлинни явления въз основа на факта, че светлината е поток от специални частици.

ориз. 2. Исак Нютон

„Corpuscula“ идва от лат. corpusculum – частица. Поради това теорията на Нютон започва да се нарича корпускулярна теория на светлината.

1. Праволинейно разпространение на светлината.

2. Закон за отражението.

3. Законът за образуване на сянка от обект.

В същото време се появява друга теория - вълновата теория на светлината.

Поддръжник на тази теория е Кристиан Хюйгенс (виж фиг. 3). Той се опита да обясни същите явления като Нютон, само че от позицията, че светлината е вълна.

ориз. 3. Кристиан Хюйгенс

Хюйгенс изгради вълнова теория на светлината по аналогия с вълновите процеси във водата и въздуха и следователно вярваше, че светлинните вълни също трябва да се разпространяват в някакъв вид еластична среда, която той нарече светлинен етер. Тази идея служи като основа за вълновата оптика до началото на 20 век.

В онези дни вече беше забелязано, че светлината не се разпространява само по права линия.

1. Светлината може да се огъва около препятствия - дифракция (виж фиг. 4).

ориз. 4. Дифракция

2. Вълните могат да се натрупват - интерференция (виж Фиг. 5).

ориз. 5. Намеса

Тези явления са характерни само за вълните, поради което Хюйгенс смята, че светлината е вълна.

Корпускулярната теория не може да обясни как един лъч преминава през друг. Ако разглеждаме светлината като поток от частици, тогава трябва да се наблюдава взаимодействие, но то не се наблюдава и това говори в полза на факта, че светлината е вълна.

В средата на 19 век е създадена теорията на Максуел. Той доказа, че електромагнитното поле се разпространява със скорост 300 хиляди км в секунда.

В резултат на експериментите беше установено, че светлината също се движи с тази скорост.

Светлината е частен случай на електромагнитна вълна.

XVII век - Датският учен Ремер проведе експеримент, при който се оказа, че скоростта на разпространение на светлината е приблизително 300 хиляди км в секунда.

1848 г. – Иполит Физо доказва, че скоростта на светлината е 300 хиляди км в секунда.

Всичко това потвърждава факта, че светлината е електромагнитна вълна.

През 19 век Хайнрих Херц (виж Фигура 6) изследва свойствата на електромагнитните вълни и показва, че светлината може да бъде частица. Херц открива феномена на фотоелектричния ефект.

ориз. 6. Хайнрих Херц

Хайнрих Херц изучава електромагнитните вълни, като първоначално вярва, че те не съществуват, и проявява истинска смелост, като пръв признава тяхната реалност като естествен обект.

Фотоелектричен ефект: Когато са изложени на светлина, електроните се избиват от отрицателно заредена метална плоча.

Това може да стане само ако светлината е поток от частици.

През 20-ти век те стигнаха до окончателно решение, като въведоха концепцията за двойствеността на светлината вълна-частица.

Когато светлината се разпространява, тя се държи като вълна (свойства на вълната), а когато се излъчва и абсорбира, тя се държи като частица (с всички свойства на частиците). Тоест светлината има двойнствена природа.

Следователно всички явления се разглеждат от гледна точка на тези две теории.

  1. Физика. 11. клас: Учебник за общообразователна подготовка. институции и училища с дълбочина изучаване на физика: ниво на профил / A.T. Глазунов, О.Ф. Кабардин, А.Н. Малинин и др. А.А. Пински, О.Ф. Кабардина. Рос. акад. Науки, Рос. акад. образование. – М.: Образование, 2009.
  2. Касянов В.А. Физика. 11 клас: Учебен. за общо образование институции. – М.: Дропла, 2005.
  3. Мякишев Г.Я. Физика: Учебник. за 11 клас общо образование институции. – М.: Образование, 2010.
  1. Петербургско училище ().
  2. Realphys.com ().
  3. АД "Енергия" ().

Римкевич А.П. Физика. Проблемна книга. 10–11 клас – М.: Дропла, 2010. – № 1019, 1021

  1. Какви факти, свързани с разпространението на светлината, са използвани от привържениците на корпускулярната теория за природата на светлината?
  2. Дали фотоелектричният ефект потвърди вълновата или корпускулярната концепция за природата на светлината?
  3. Как се нарича концепцията за двойствената природа на светлината?
  4. В какви случаи светлината трябва да се разглежда като поток от частици?



Какво е светлина? Философите от Древна Гърция не са знаели отговора. Дори Архимед не е дал обяснение, въпреки че е знаел за закона за отражението и успешно го е приложил. До 16-ти век много философи вярваха, че зрението е нещо, което се излъчва от окото и, така да се каже, усещане на обекти.


Но имаше и други теории, според които светлината е поток от материя, излъчван от видим обект. Сред тези хипотези гледната точка на Демокрит е най-близо до съвременните идеи. Той вярваше, че светлината е поток от частици с определени физични свойства. Той пише: „Сладостта съществува като конвенция, горчивината като конвенция, цветът като конвенция, в действителност има само атоми и празнота.“


Хюйгенс Кристиан () Холандски физик Нютон Исак () Накрая се оказа, че две теории обясняват природата на светлината наведнъж. Освен това и двете теории са физически обосновани и потвърдени от експерименти.


1690: „Трактат за светлината“. Светлината е електромагнитна вълна, която може да се огъва около препятствия: „Оптика“. Светлината е поток от частици.


















Защо ясният лъч се вълнува през нощта? Какъв тънък пламък се разпространява в небесния свод? Как светкавицата, без заплашителни облаци, се втурва от Земята към зенита? Как е възможно замръзналата пара посред зима да ражда огън? М. Ломоносов За какво пише Ломоносов? В природата има още много интересни явления, свързани със светлината.



Свързани публикации