"Fenomeni luminosi". L'ottica è una branca della fisica che studia i fenomeni della luce. È interessante notare che un verme marino salva vite umane

• Ricordiamo quali tre tipi di trasferimento di calore abbiamo studiato quest'anno.

• convezione;

• conduttività termica,

• radiazione.

• La luce è radiazione, ma solo quella parte che viene percepita dall'occhio.

Fonti di luce

- La segui - lei viene da te, tu sei da lei - lei è dietro di te?

• Un'ombra è un'area dello spazio che non riceve luce da una fonte.

Penombra

• Penombra- una regione dello spazio in cui entra parzialmente la luce proveniente da una sorgente.

Un'eclissi è spiegata dalla legge della propagazione rettilinea della luce

Eclissi di luna

• È interessante notare che un verme marino salva vite umane.

• Quando il granchio lo morde, la parte posteriore del verme si illumina intensamente. Il granchio si precipita verso di esso, il verme ferito si nasconde e dopo un po 'ne cresce uno nuovo al posto della parte mancante.

• In Brasile e Uruguay si trovano lucciole bruno-rossastre con file di luci verde brillante lungo il corpo e una “lampadina” rosso brillante sulla testa.

• Sono noti casi in cui queste lampade naturali, abitanti della giungla, salvarono la vita alle persone: durante la guerra ispano-americana, i medici operarono i feriti con la luce delle lucciole versate in una bottiglia.

• Nel XVIII secolo gli inglesi sbarcarono sulla costa di Cuba e di notte videro un mondo di luci nella foresta. Pensavano che ci fossero troppi isolani e si ritirarono, ma in realtà erano lucciole.

• La direzione nord nell'emisfero settentrionale è determinata stando a mezzogiorno con le spalle al sole. L'ombra proiettata da una persona, come una freccia, punterà verso nord. Nell'emisfero australe, l'ombra punterà a sud.

L’alchimista di Amburgo Brand trascorse tutta la sua vita alla ricerca del segreto per ottenere la “pietra filosofale”, che avrebbe trasformato ogni cosa in oro. Un giorno versò l'urina in un recipiente e cominciò a scaldarla. Quando il liquido evaporò, sul fondo rimase un residuo nero. Brand ha deciso di dargli fuoco. Una sostanza bianca simile alla cera cominciò ad accumularsi sulle pareti del vaso. Era splendente! L'alchimista pensava di aver realizzato il suo sogno. Infatti ha ricevuto un elemento chimico precedentemente sconosciuto: il fosforo (che trasporta la luce).

Cos'è la luce? Qual è la natura della luce? Perché la luce bianca si divide in colori? Quanti colori ci sono realmente, sette o milioni? Tali domande hanno suscitato la curiosità umana in quasi tutta la storia umana, dai primi pensatori fino al XX secolo. Ma per rispondere a queste e ad altre domande, è necessario comprendere la natura della luce, che, a quanto pare, è molto complessa. Durante questa lezione acquisirai familiarità con i concetti scientifici di base sulla natura della luce e apprenderai le argomentazioni dei sostenitori di una particolare teoria scientifica.

Ottica

La natura della luce. Velocità della luce

L'ottica è una branca della fisica che studia i fenomeni luminosi e le leggi stabilite per essi, nonché l'interazione della luce con la materia, la natura della luce.

Le informazioni sul mondo arrivano a una persona attraverso la visione. Con l'aiuto della luce riceviamo la maggior parte delle informazioni sul mondo che ci circonda.

Le prime informazioni sulla luce sono apparse 2,5 mila anni fa.

Pitagora fu uno dei primi scienziati a formulare un'ipotesi scientifica sulla natura della luce (vedi Fig. 1). Fu il primo non solo a indovinare, ma anche a dimostrare che la luce viaggia in linea retta. Lui, e poi altri geometri, fino ad Euclide, utilizzò i fenomeni luminosi di riflessione e rifrazione per costruire le basi della geometria. Non per niente uno dei rami dell'ottica si chiama ottica geometrica.

Riso. 1. Pitagora

Pitagora: “La luce è un flusso di particelle che emettono oggetti, penetrando nell'occhio umano, portano informazioni su ciò che ci circonda”.

Nel XVII secolo, Isaac Newton divenne un sostenitore di questa teoria (vedi Fig. 2). Ha spiegato molti fenomeni luminosi basandosi sul fatto che la luce è un flusso di particelle speciali.

Riso. 2. Isacco Newton

"Corpuscula" deriva dal lat. corpuscolo - particella. Pertanto, la teoria di Newton venne chiamata teoria corpuscolare della luce.

1. Propagazione rettilinea della luce.

2. Legge della riflessione.

3. La legge di formazione dell'ombra da un oggetto.

Allo stesso tempo apparve un'altra teoria: la teoria ondulatoria della luce.

Un sostenitore di questa teoria era Christiaan Huygens (vedi Fig. 3). Ha cercato di spiegare gli stessi fenomeni di Newton, solo dalla posizione che la luce è un'onda.

Riso. 3.Christiaan Huygens

Huygens costruì una teoria ondulatoria della luce per analogia con i processi ondulatori nell'acqua e nell'aria, e quindi credeva che le onde luminose dovessero propagarsi anche in una sorta di mezzo elastico, che chiamò etere luminoso. Questa idea è servita come base per l'ottica ondulatoria fino all'inizio del XX secolo.

A quel tempo si era già notato che la luce non viaggia solo in linea retta.

1. La luce può piegarsi attorno agli ostacoli - diffrazione (vedi Fig. 4).

Riso. 4. Diffrazione

2. Le onde possono sommarsi - interferenza (vedi Fig. 5).

Riso. 5. Interferenza

Questi fenomeni sono caratteristici solo delle onde, motivo per cui Huygens credeva che la luce fosse un'onda.

La teoria corpuscolare non poteva spiegare come un raggio passa attraverso un altro. Se consideriamo la luce come un flusso di particelle, allora si dovrebbe osservare l'interazione, ma non è stata osservata, e questo parla a favore del fatto che la luce è un'onda.

A metà del 19° secolo fu creata la teoria di Maxwell. Dimostrò che il campo elettromagnetico si propaga alla velocità di 300mila km al secondo.

Come risultato degli esperimenti, si è scoperto che anche la luce viaggia a questa velocità.

La luce è un caso particolare di onda elettromagnetica.

XVII secolo - Lo scienziato danese Roemer ha condotto un esperimento in cui si è scoperto che la velocità di propagazione della luce è di circa 300mila km al secondo.

1848 – Hippolyte Fizeau dimostra che la velocità della luce è di 300mila km al secondo.

Tutto ciò ha confermato il fatto che la luce è un'onda elettromagnetica.

Nel 19° secolo, Heinrich Hertz (vedi Figura 6) studiò le proprietà delle onde elettromagnetiche e dimostrò che la luce potrebbe essere una particella. Hertz scoprì il fenomeno dell'effetto fotoelettrico.

Riso. 6. Heinrich Hertz

Heinrich Hertz studiò le onde elettromagnetiche, inizialmente credendo che non esistessero, e mostrò vero coraggio essendo il primo a riconoscere la loro realtà come oggetto naturale.

Effetto fotoelettrico: quando esposti alla luce, gli elettroni vengono espulsi da una piastra metallica caricata negativamente.

Questo può essere fatto solo se la luce è un flusso di particelle.

Nel 20° secolo giunsero ad una soluzione finale introducendo il concetto di dualità onda-particella della luce.

Quando la luce si propaga si comporta come un'onda (proprietà dell'onda), mentre quando emessa e assorbita si comporta come una particella (con tutte le proprietà delle particelle). Cioè, la luce ha una duplice natura.

Pertanto, tutti i fenomeni sono considerati dalla prospettiva di queste due teorie.

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1. Quali fatti relativi alla propagazione della luce sono stati utilizzati dai sostenitori della teoria corpuscolare della natura della luce?
2. L'effetto fotoelettrico confermava il concetto ondulatorio o corpuscolare della natura della luce?
3. Come si chiama il concetto della duplice natura della luce?
4. In quali casi la luce dovrebbe essere considerata come un flusso di particelle?

Cos'è la luce? I filosofi dell'antica Grecia non conoscevano la risposta. Perfino Archimede non ha dato spiegazioni, sebbene conoscesse la legge della riflessione e l'avesse applicata con successo. Fino al XVI secolo, molti filosofi credevano che la visione fosse qualcosa che emana dall'occhio e, per così dire, sentendo gli oggetti.

Ma c'erano altre teorie secondo le quali la luce è un flusso di materia proveniente da un oggetto visibile. Tra queste ipotesi, il punto di vista di Democrito è il più vicino alle idee moderne. Credeva che la luce fosse un flusso di particelle con determinate proprietà fisiche. Scriveva: “La dolcezza esiste come convenzione, l’amarezza come convenzione, il colore come convenzione, in realtà esistono solo atomi e vuoto”.

Huygens Christian () Il fisico olandese Newton Isaac () Alla fine, si è scoperto che due teorie spiegano contemporaneamente la natura della luce. Inoltre, entrambe le teorie sono fisicamente comprovate e confermate da esperimenti.

1690: “Trattato sulla luce”. La luce è un'onda elettromagnetica in grado di aggirare gli ostacoli: “Ottica”. La luce è un flusso di particelle.

Perché un raggio chiaro si increspa di notte? Quale sottile fiamma si diffonde nel firmamento? Come fa il fulmine, senza nuvole minacciose, a correre dalla Terra allo zenit? Com'è possibile che il vapore ghiacciato in pieno inverno dia vita ad un incendio? M. Lomonosov Di cosa scrive Lomonosov? Ci sono molti altri fenomeni interessanti legati alla luce in natura.