Trong vật lý, các hiện tượng ánh sáng là quang học, vì chúng thuộc phần phụ này. Ảnh hưởng của hiện tượng này không chỉ giới hạn trong việc làm cho các vật thể xung quanh có thể nhìn thấy được. Ngoài ra, ánh sáng mặt trời truyền năng lượng nhiệt trong không gian, do đó các vật thể nóng lên. Dựa trên điều này, một số giả thuyết nhất định đã được đưa ra về bản chất của hiện tượng này.
Truyền năng lượng được thực hiện bởi các vật thể và sóng truyền trong môi trường, do đó bức xạ bao gồm các hạt được gọi là tiểu thể. Vì vậy, Newton đã gọi họ, sau khi ông xuất hiện các nhà nghiên cứu mới đã cải tiến hệ thống này, là Huygens, Foucault, v.v. Lý thuyết điện từ về ánh sáng được Maxwell đưa ra sau đó một chút.
Nguồn gốc và sự phát triển của lý thuyết về ánh sáng
Nhờ giả thuyết đầu tiên, Newton đã hình thành một hệ thống phân tử, điều này giải thích rõ ràngthực chất của hiện tượng quang học. Các bức xạ màu khác nhau được mô tả là thành phần cấu trúc có trong lý thuyết này. Giao thoa và nhiễu xạ đã được nhà khoa học người Hà Lan Huygens giải thích vào thế kỷ 16. Nhà nghiên cứu này đã đưa ra và mô tả lý thuyết ánh sáng dựa trên sóng. Tuy nhiên, tất cả các hệ thống được tạo ra đều không được chứng minh, vì chúng không giải thích được bản chất và cơ sở của các hiện tượng quang học. Kết quả của một cuộc tìm kiếm lâu dài, các câu hỏi về sự thật và tính xác thực của sự phát xạ ánh sáng, cũng như bản chất và cơ sở của chúng, vẫn chưa được giải đáp.
Vài thế kỷ sau, một số nhà nghiên cứu dưới sự lãnh đạo của Foucault, Fresnel bắt đầu đưa ra các giả thuyết khác, do đó lợi thế lý thuyết của sóng so với các tiểu thể được tiết lộ. Tuy nhiên, lý thuyết này cũng có những thiếu sót và khuyết điểm. Trên thực tế, mô tả được tạo ra này gợi ý sự hiện diện của một số chất trong không gian, do thực tế là Mặt trời và Trái đất ở khoảng cách xa nhau. Nếu ánh sáng rơi tự do và đi qua những vật thể này, thì có cơ chế chuyển động ngang trong chúng.
Hình thành và hoàn thiện hơn nữa lý thuyết
Dựa trên toàn bộ giả thuyết này, các điều kiện tiên quyết để tạo ra một lý thuyết mới về thế giới ether, chứa đầy các cơ thể và phân tử, đã nảy sinh. Và tính đến đặc tính của chất này, nó phải là chất rắn, kết quả là các nhà khoa học đã đưa ra kết luận rằng nó có tính chất đàn hồi. Trên thực tế, ether sẽ ảnh hưởng đến toàn cầu trong không gian, nhưng điều này không xảy ra. Do đó, chất này không được biện minh theo bất kỳ cách nào, ngoại trừ việc bức xạ ánh sáng chạy qua nó, và nócó độ cứng. Dựa trên những mâu thuẫn như vậy, giả thuyết này đã bị đặt vào câu hỏi, vô nghĩa và cần nghiên cứu thêm.
Maxwell's Works
Có thể nói các tính chất sóng của ánh sáng và lý thuyết điện từ của ánh sáng đã trở thành một khi Maxwell bắt đầu nghiên cứu của mình. Trong quá trình nghiên cứu, người ta nhận thấy rằng tốc độ lan truyền của các đại lượng này là trùng nhau nếu chúng ở trong chân không. Là kết quả của chứng minh thực nghiệm, Maxwell đã đưa ra và chứng minh một giả thuyết về bản chất thực sự của ánh sáng, giả thuyết này đã được xác nhận thành công qua nhiều năm cũng như các thực hành và kinh nghiệm khác. Vì vậy, vào thế kỷ trước, một lý thuyết điện từ về ánh sáng đã được tạo ra và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Sau này nó sẽ được công nhận là một tác phẩm kinh điển.
Tính chất sóng của ánh sáng: lý thuyết điện từ của ánh sáng
Dựa trên giả thuyết mới, công thức λ=c / ν đã được suy ra, cho biết rằng độ dài có thể được tìm thấy khi tính tần số. Phát xạ ánh sáng là sóng điện từ, nhưng chỉ khi chúng có thể cảm nhận được đối với con người. Ngoài ra, chúng có thể được gọi như vậy và được xử lý với các dao động từ 4 1014đến 7,5 1014Hz. Trong phạm vi này, tần số dao động có thể thay đổi và màu sắc của bức xạ cũng khác nhau, và mỗi đoạn hoặc khoảng thời gian sẽ có một đặc trưng và màu sắc tương ứng cho nó. Kết quả là tần số của giá trị xác định là bước sóng trong chân không.
Tính toán cho thấy rằng sự phát xạ ánh sáng có thể nằm trong khoảng từ 400 nm đến 700 nm (tím vàmàu đỏ). Tại quá trình chuyển đổi, màu sắc và tần số được giữ nguyên và phụ thuộc vào bước sóng, bước sóng này thay đổi dựa trên vận tốc truyền và được xác định cho chân không. Lý thuyết điện từ của Maxwell về ánh sáng dựa trên cơ sở khoa học, trong đó bức xạ gây áp lực lên các thành phần cấu tạo của cơ thể và trực tiếp lên nó. Đúng vậy, khái niệm này sau đó đã được Lebedev thử nghiệm và chứng minh bằng thực nghiệm.
Thuyết điện từ và lượng tử về ánh sáng
Sự phát xạ và phân bố của các vật thể phát sáng theo tần số dao động không phù hợp với các định luật được suy ra từ giả thuyết sóng. Một tuyên bố như vậy đến từ sự phân tích thành phần của các cơ chế này. Nhà vật lý người Đức Planck đã cố gắng tìm ra lời giải thích cho kết quả này. Sau đó, ông đưa ra kết luận rằng bức xạ xảy ra dưới dạng một số phần nhất định - một lượng tử, khi đó khối lượng này được gọi là photon.
Kết quả là, việc phân tích các hiện tượng quang học dẫn đến kết luận rằng sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng được giải thích bằng cách sử dụng thành phần khối lượng. Trong khi những sóng lan truyền trong môi trường được giải thích bằng lý thuyết sóng. Do đó, cần phải có một khái niệm mới để khám phá và mô tả đầy đủ các cơ chế này. Hơn nữa, hệ thống mới được cho là sẽ giải thích và kết hợp các đặc tính khác nhau của ánh sáng, tức là phân tử và sóng.
Sự phát triển của lý thuyết lượng tử
Kết quả là các công trình của Bohr, Einstein, Planck là cơ sở của cấu trúc cải tiến này, được gọi là lượng tử. Đến nay, hệ thống này mô tả và giải thíchkhông chỉ lý thuyết điện từ cổ điển về ánh sáng, mà còn cả các nhánh kiến thức vật lý khác. Về bản chất, khái niệm mới đã hình thành cơ sở của nhiều thuộc tính và hiện tượng xảy ra trong các cơ thể và không gian, và bên cạnh đó, nó còn dự đoán và giải thích một số lượng lớn các tình huống.
Về cơ bản, lý thuyết điện từ của ánh sáng được mô tả ngắn gọn như một hiện tượng dựa trên các ưu thế khác nhau. Ví dụ, các biến cơ thể và sóng của quang học có mối liên hệ và được biểu thị bằng công thức Planck: ε=ℎν, có năng lượng lượng tử, dao động bức xạ điện từ và tần số của chúng, một hệ số không thay đổi đối với bất kỳ hiện tượng nào. Theo lý thuyết mới, một hệ thống quang học với một số cơ chế thay đổi nhất định bao gồm các photon có cường độ. Do đó, định lý nghe có vẻ như thế này: năng lượng lượng tử tỷ lệ thuận với bức xạ điện từ và tần số dao động của nó.
Planck và các tác phẩm của anh ấy
Tiên đề c=νλ, do công thức Planck ε=hc / λ được tạo ra, nên có thể kết luận rằng hiện tượng trên ngược với bước sóng có ảnh hưởng quang học trong chân không. Các thí nghiệm được thực hiện trong một không gian kín cho thấy rằng chỉ cần một photon tồn tại, nó sẽ di chuyển với một tốc độ nhất định và không thể giảm tốc độ của nó. Tuy nhiên, nó bị hấp thụ bởi các phần tử của các chất mà nó gặp trên đường đi, kết quả là sự trao đổi xảy ra và nó biến mất. Không giống như proton và neutron, nó không có khối lượng nghỉ.
Sóng điện từ và lý thuyết về ánh sáng vẫn không giải thích được các hiện tượng trái ngược nhau,ví dụ, trong một hệ thống sẽ có các thuộc tính rõ rệt, và trong một tiểu thể khác, nhưng, tuy nhiên, tất cả chúng đều thống nhất với nhau bằng bức xạ. Dựa trên khái niệm lượng tử, các thuộc tính hiện tại có trong bản chất của cấu trúc quang học và trong vật chất nói chung. Có nghĩa là, các hạt có đặc tính sóng, và đến lượt nó, những hạt này là phân tử.
Nguồn sáng
Cơ sở của thuyết điện từ về ánh sáng dựa trên tiên đề cho rằng: các phân tử, nguyên tử của các vật thể tạo ra bức xạ nhìn thấy được, được gọi là nguồn gốc của hiện tượng quang học. Có rất nhiều vật thể tạo ra cơ chế này: đèn, diêm, ống dẫn, v.v. Hơn nữa, mỗi vật như vậy có thể được chia thành các nhóm tương đương, được xác định bằng phương pháp đốt nóng các hạt nhận ra bức xạ.
Đèn có cấu trúc
Nguồn gốc ban đầu của sự phát sáng là do sự kích thích của các nguyên tử, phân tử do sự chuyển động hỗn loạn của các hạt trong cơ thể. Điều này xảy ra do nhiệt độ đủ cao. Năng lượng tỏa ra tăng lên do nội lực của chúng tăng lên và nóng lên. Những vật thể như vậy thuộc nhóm nguồn sáng đầu tiên.
Sự phát sáng của các nguyên tử và phân tử phát sinh trên cơ sở các hạt vật chất đang bay, và đây không phải là sự tích tụ tối thiểu, mà là cả một dòng. Nhiệt độ ở đây không đóng một vai trò đặc biệt. Sự phát sáng này được gọi là sự phát quang. Tức là nó luôn xảy ra do cơ thể hấp thụ năng lượng bên ngoài do bức xạ điện từ, hóaphản ứng, proton, neutron, v.v.
Và các nguồn được gọi là phát quang. Định nghĩa lý thuyết điện từ về ánh sáng của hệ này như sau: nếu sau khi một cơ thể hấp thụ năng lượng một thời gian, có thể đo được bằng kinh nghiệm, và sau đó nó tạo ra bức xạ không do chỉ thị nhiệt độ, do đó, nó thuộc loại trên nhóm.
Phân tích chi tiết độ phát quang
Tuy nhiên, những đặc điểm như vậy không mô tả đầy đủ nhóm này, do thực tế là nó có một số loài. Trên thực tế, sau khi hấp thụ năng lượng, các vật thể vẫn nóng sáng, sau đó phát ra bức xạ. Thời gian kích thích, theo quy luật, thay đổi và phụ thuộc vào nhiều thông số, thường không vượt quá vài giờ. Do đó, phương pháp gia nhiệt có thể có nhiều loại.
Một chất khí hiếm bắt đầu phát ra bức xạ sau khi có dòng điện một chiều chạy qua nó. Quá trình này được gọi là điện phát quang. Nó được quan sát thấy trong chất bán dẫn và đèn LED. Điều này xảy ra theo cách mà dòng điện chạy qua tạo ra sự tái kết hợp của các điện tử và lỗ trống, do cơ chế này, một hiện tượng quang học phát sinh. Đó là, năng lượng được chuyển đổi từ điện thành ánh sáng, hiệu ứng quang điện bên trong ngược lại. Silicon được coi là một chất phát tia hồng ngoại, trong khi gallium phosphide và silicon carbide nhận ra hiện tượng nhìn thấy được.
Tinh chất dạ quang
Cơ thể hấp thụ ánh sáng, chất rắn và chất lỏng phát ra bước sóng dài khác với ban đầu về mọi mặtcác photon. Đối với sợi đốt, sợi đốt tia cực tím được sử dụng. Phương pháp kích thích này được gọi là quang phát quang. Nó xảy ra ở phần nhìn thấy được của quang phổ. Bức xạ được biến đổi, thực tế này đã được chứng minh bởi nhà khoa học người Anh Stokes vào thế kỷ 18 và bây giờ là một quy luật tiên đề.
Thuyết lượng tử và điện từ về ánh sáng mô tả khái niệm Stokes như sau: một phân tử hấp thụ một phần bức xạ, sau đó chuyển nó cho các phần tử khác trong quá trình truyền nhiệt, phần năng lượng còn lại phát ra hiện tượng quang học. Với công thức hν=hν0- A, thì tần số phát quang thấp hơn tần số hấp thụ, dẫn đến bước sóng dài hơn.
Khung thời gian lan truyền hiện tượng quang học
Lý thuyết điện từ ánh sáng và định lý vật lý cổ điển chỉ ra thực tế là tốc độ của đại lượng được chỉ định là lớn. Rốt cuộc, nó di chuyển quãng đường từ Mặt trời đến Trái đất trong vài phút. Nhiều nhà khoa học đã cố gắng phân tích đường thẳng của thời gian và cách ánh sáng truyền từ khoảng cách này sang khoảng cách khác, nhưng về cơ bản họ đều thất bại.
Trên thực tế, lý thuyết điện từ của ánh sáng dựa trên tốc độ, là hằng số vật lý chính, nhưng không thể dự đoán được, nhưng có thể. Các công thức đã được tạo ra, và sau khi thử nghiệm, kết quả là sự lan truyền và chuyển động của sóng điện từ phụ thuộc vào môi trường. Hơn nữa, biến này được định nghĩachiết suất tuyệt đối của vùng không gian có giá trị xác định. Bức xạ ánh sáng có thể xuyên qua bất kỳ chất nào, kết quả là độ từ thẩm giảm, theo quan điểm này, tốc độ của quang học được xác định bởi hằng số điện môi.
