"Fenómenos luminosos". La óptica es una rama de la física que estudia los fenómenos luminosos. Curiosamente, un gusano de mar salva vidas
Recordemos qué tres tipos de transferencia de calor estudiamos este año.
convección;
conductividad térmica,
radiación.
La luz es radiación, pero sólo la parte que percibe el ojo.
fuentes de luz
- La sigues - ella es tuya, tú eres de ella - ¿ella está detrás de ti?
Una sombra es una zona del espacio que no recibe luz de una fuente.
Penumbra
Penumbra- una región del espacio en la que entra parcialmente la luz de una fuente.
Un eclipse se explica por la ley de propagación rectilínea de la luz.
Eclipse de Luna
Curiosamente, un gusano de mar salva vidas.
Cuando el cangrejo lo muerde, la parte posterior del gusano brilla intensamente. El cangrejo corre hacia él, el gusano herido se esconde y, después de un tiempo, crece uno nuevo en lugar de la parte que falta.
En Brasil y Uruguay, las luciérnagas de color marrón rojizo se encuentran con hileras de luces verdes brillantes a lo largo del cuerpo y una “bombilla” roja brillante en la cabeza.
Hay casos en que estas lámparas naturales, habitantes de la selva, salvaron vidas: durante la Guerra Hispanoamericana, los médicos operaban a los heridos a la luz de luciérnagas echadas en una botella.
En el siglo XVIII, los británicos desembarcaron en la costa de Cuba y por la noche vieron un mundo de luces en el bosque. Pensaron que había demasiados isleños y se retiraron, pero en realidad eran luciérnagas.
La dirección norte en el hemisferio norte se determina al pararse al mediodía de espaldas al Sol. La sombra proyectada por una persona, como una flecha, apuntará hacia el norte. En el hemisferio sur, la sombra apuntará hacia el sur.
El alquimista de Hamburgo Brand pasó toda su vida buscando el secreto para obtener la “piedra filosofal”, que convertiría todo en oro. Un día echó orina en un recipiente y empezó a calentarlo. Cuando el líquido se evaporó, quedó un residuo negro en el fondo. Brand decidió calentarlo al fuego. Una sustancia blanca parecida a la cera comenzó a acumularse en las paredes del recipiente. ¡Estaba brillando! El alquimista pensó que había realizado su sueño. De hecho recibió un elemento químico previamente desconocido: el fósforo (portador de luz).
¿Qué es la luz? ¿Cuál es la naturaleza de la luz? ¿Por qué la luz blanca se divide en colores? ¿Cuántos colores hay realmente, siete o millones? Preguntas como esta han despertado la curiosidad humana a lo largo de casi toda la historia de la humanidad, desde los primeros pensadores hasta el siglo XX. Pero para responder a estas y otras preguntas es necesario comprender la naturaleza de la luz, que resulta ser muy compleja. Durante esta lección, se familiarizará con los conceptos científicos básicos sobre la naturaleza de la luz y aprenderá los argumentos de los partidarios de una teoría científica particular.
Óptica
La naturaleza de la luz. Velocidad de la luz
La óptica es una rama de la física que estudia los fenómenos luminosos y las leyes que para ellos se establecen, así como la interacción de la luz con la materia, la naturaleza de la luz.
La información sobre el mundo llega a una persona a través de la visión. Con la ayuda de la luz recibimos la mayor parte de la información sobre el mundo que nos rodea.
La primera información sobre la luz apareció hace 2,5 mil años.
Pitágoras fue uno de los primeros científicos en presentar una hipótesis científica sobre la naturaleza de la luz (ver Fig. 1). Fue el primero no sólo en adivinar, sino también en demostrar que la luz viaja en línea recta. Él, y luego otros geómetras, hasta Euclides, utilizaron los fenómenos luminosos de reflexión y refracción para sentar las bases de la geometría. No en vano una de las ramas de la óptica se denomina óptica geométrica.
Arroz. 1. Pitágoras
Pitágoras: “La luz es una corriente de partículas que emiten objetos, penetran en el ojo humano y traen información sobre lo que nos rodea”.
En el siglo XVII, Isaac Newton se convirtió en un defensor de esta teoría (ver Fig. 2). Explicó muchos fenómenos luminosos basándose en el hecho de que la luz es una corriente de partículas especiales.
Arroz. 2. Isaac Newton
"Corpuscula" proviene del lat. corpusculum - partícula. Por lo tanto, la teoría de Newton pasó a denominarse teoría corpuscular de la luz.
1. Propagación rectilínea de la luz.
2. Ley de la reflexión.
3. La ley de formación de una sombra a partir de un objeto.
Al mismo tiempo, apareció otra teoría: la teoría ondulatoria de la luz.
Un defensor de esta teoría fue Christiaan Huygens (ver Fig. 3). Intentó explicar los mismos fenómenos que Newton, sólo que desde la posición de que la luz es una onda.
Arroz. 3. Christian Huygens
Huygens construyó una teoría ondulatoria de la luz por analogía con los procesos ondulatorios en el agua y el aire y, por lo tanto, creía que las ondas de luz también deberían propagarse en algún tipo de medio elástico, al que llamó éter ligero. Esta idea sirvió de base para la óptica ondulatoria hasta principios del siglo XX.
En aquella época ya se había observado que la luz no sólo viaja en línea recta.
1. La luz puede rodear obstáculos: difracción (ver Fig. 4).
Arroz. 4. Difracción
2. Las ondas pueden acumularse: interferencia (ver Fig. 5).
Arroz. 5. Interferencia
Estos fenómenos son característicos únicamente de las ondas, razón por la cual Huygens creía que la luz es una onda.
La teoría corpuscular no podía explicar cómo un rayo atraviesa otro. Si consideramos la luz como una corriente de partículas, entonces debería observarse la interacción, pero no se observó, y esto hablaba a favor del hecho de que la luz es una onda.
A mediados del siglo XIX se creó la teoría de Maxwell. Demostró que el campo electromagnético se propaga a una velocidad de 300 mil kilómetros por segundo.
Como resultado de los experimentos se descubrió que la luz también viaja a esta velocidad.
La luz es un caso especial de onda electromagnética.
siglo XVII - El científico danés Roemer realizó un experimento en el que resultó que la velocidad de propagación de la luz es de aproximadamente 300 mil km por segundo.
1848 – Hippolyte Fizeau demostró que la velocidad de la luz es de 300 mil kilómetros por segundo.
Todo esto confirmó el hecho de que la luz es una onda electromagnética.
En el siglo XIX, Heinrich Hertz (ver Figura 6) estudió las propiedades de las ondas electromagnéticas y demostró que la luz podría ser una partícula. Hertz descubrió el fenómeno del efecto fotoeléctrico.
Arroz. 6. Heinrich Hertz
Heinrich Hertz estudió las ondas electromagnéticas, creyendo inicialmente que no existían, y demostró verdadero coraje al ser el primero en reconocer su realidad como un objeto natural.
Efecto fotoeléctrico: cuando se exponen a la luz, los electrones se desprenden de una placa de metal cargada negativamente.
Esto sólo se puede hacer si la luz es una corriente de partículas.
En el siglo XX, llegaron a una solución final al introducir el concepto de dualidad de luz onda-partícula.
Cuando la luz se propaga, se comporta como una onda (propiedades de las ondas), y cuando se emite y absorbe, se comporta como una partícula (con todas las propiedades de las partículas). Es decir, la luz tiene una naturaleza dual.
Por tanto, todos los fenómenos se consideran desde la perspectiva de estas dos teorías.
- Física. 11º grado: Libro de texto para educación general. instituciones y escuelas con profundidad estudiando física: nivel perfil / A.T. Glazunov, O.F. Kabardin, A.N. Malinin y otros, Ed. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Pinsky, O.F. Kabardina. Ross. académico. Ciencias, Ross. académico. educación. – M.: Educación, 2009.
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Rymkevich A.P. Física. Libro de problemas. 10-11 grados – M.: Avutarda, 2010. – No. 1019, 1021
- ¿Qué hechos relacionados con la propagación de la luz utilizaron los partidarios de la teoría corpuscular de la naturaleza de la luz?
- ¿El efecto fotoeléctrico confirmó el concepto ondulatorio o corpuscular de la naturaleza de la luz?
- ¿Cómo se llama el concepto de naturaleza dual de la luz?
- ¿En qué casos se debe considerar la luz como una corriente de partículas?
¿Qué es la luz? Los filósofos de la antigua Grecia no sabían la respuesta. Ni siquiera Arquímedes dio una explicación, aunque conocía la ley de la reflexión y la aplicó con éxito. Hasta el siglo XVI, muchos filósofos creían que la visión es algo que emana del ojo y, por así decirlo, objetos que sienten.
Pero había otras teorías según las cuales la luz es un flujo de materia que emana de un objeto visible. Entre estas hipótesis, el punto de vista de Demócrito es el más cercano a las ideas modernas. Creía que la luz es una corriente de partículas con determinadas propiedades físicas. Escribió: “La dulzura existe como convención, la amargura como convención, el color como convención, en realidad sólo hay átomos y vacío”.
Huygens Christian () El físico holandés Newton Isaac () Finalmente, resultó que dos teorías explican la naturaleza de la luz a la vez. Además, ambas teorías están físicamente fundamentadas y confirmadas mediante experimentos.
1690: “Tratado sobre la luz”. La luz es una onda electromagnética que puede sortear obstáculos: la “Óptica”. La luz es una corriente de partículas.
¿Por qué un rayo claro se ondula por la noche? ¿Qué fina llama se extiende por el firmamento? ¿Cómo llega el relámpago, sin nubes amenazadoras, desde la Tierra hasta el cenit? ¿Cómo puede ser que el vapor helado en pleno invierno dé origen a un incendio? M. Lomonosov ¿Sobre qué escribe Lomonosov? Hay muchos más fenómenos interesantes relacionados con la luz en la naturaleza.
