Ánh sáng được coi là bất kỳ loại bức xạ quang học nào. Nói cách khác, đây là các sóng điện từ, độ dài của sóng này nằm trong khoảng đơn vị nanomet.
Định nghĩa chung
Theo quan điểm của quang học, ánh sáng là bức xạ điện từ mà mắt người cảm nhận được. Thông thường, lấy một diện tích trong chân không là 750 THz làm đơn vị thay đổi. Đây là cạnh bước sóng ngắn của quang phổ. Chiều dài của nó là 400 nm. Đối với ranh giới của sóng rộng, một phần 760 nm, tức là 390 THz, được lấy làm đơn vị đo lường.
Trong vật lý, ánh sáng được coi là một tập hợp các hạt có hướng gọi là photon. Vận tốc phân bố của sóng trong chân không là không đổi. Các photon có một động lượng, năng lượng, khối lượng bằng không. Theo nghĩa rộng hơn, ánh sáng là bức xạ tử ngoại nhìn thấy được. Sóng cũng có thể là tia hồng ngoại.
Theo quan điểm của bản thể học, ánh sáng là sự khởi đầu của sự tồn tại. Đây là những gì các triết gia và học giả tôn giáo nói. Trong địa lý, thuật ngữ này được sử dụng để chỉ các khu vực nhất định của hành tinh. Bản thân ánh sáng đã là một khái niệm xã hội. Tuy nhiên, trong khoa học, nó có những thuộc tính, đặc điểm và quy luật cụ thể.
Thiên nhiên và nguồn sáng
Bức xạ điện từ được tạo ra trong quá trình tương tác của các hạt mang điện. Điều kiện tối ưu cho điều này sẽ là nhiệt, có quang phổ liên tục. Bức xạ cực đại phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn. Một ví dụ tuyệt vời của một quá trình là mặt trời. Bức xạ của nó gần với bức xạ của một vật đen hoàn toàn. Bản chất của ánh sáng trên Mặt trời được xác định bởi nhiệt độ nóng lên đến 6000 K. Đồng thời, khoảng 40% bức xạ nằm trong tầm nhìn. Phổ công suất cực đại nằm gần 550 nm.
Nguồn sáng cũng có thể là:
- Vỏ điện tử của phân tử, nguyên tử trong quá trình chuyển từ mức này sang mức khác. Các quá trình như vậy làm cho nó có thể đạt được một phổ tuyến tính. Ví dụ như đèn LED và đèn phóng điện.
- Bức xạ Cherenkov, được hình thành khi các hạt mang điện di chuyển với tốc độ pha của ánh sáng.
- Quá trình giảm tốc photon. Kết quả là, bức xạ đồng bộ hoặc cyclotron được tạo ra.
Bản chất của ánh sáng cũng có thể liên quan đến sự phát quang. Điều này áp dụng cho cả nguồn nhân tạo và nguồn hữu cơ. Ví dụ: phát quang hóa học, phát quang, lân quang, v.v.
Lần lượt, các nguồn sáng được chia thành các nhóm theo các chỉ số nhiệt độ: A, B, C, D65. Quang phổ phức tạp nhất được quan sát thấy trong vật thể hoàn toàn đen.
Đặc tính nhẹ
Mắt người cảm nhận một cách chủ quan bức xạ điện từ như một màu sắc. Vì vậy, ánh sáng có thể cho ra các sắc thái trắng, vàng, đỏ, xanh lá cây. Nó chỉcảm giác thị giác, liên quan đến tần số bức xạ, cho dù nó là quang phổ hay đơn sắc trong thành phần. Các photon đã được chứng minh là có thể lan truyền ngay cả trong chân không. Trong trường hợp không có vật chất, vận tốc dòng chảy là 300.000 km / s. Khám phá này được thực hiện vào đầu những năm 1970.
Ở ranh giới của phương tiện truyền thông, một luồng ánh sáng trải qua phản xạ hoặc khúc xạ. Trong quá trình lan truyền, nó tiêu tán qua vật chất. Có thể nói, các chỉ số quang học của môi trường được đặc trưng bởi một giá trị khúc xạ bằng tỷ số giữa vận tốc trong chân không và hấp thụ. Trong chất đẳng hướng, sự truyền của dòng không phụ thuộc vào hướng. Ở đây, chiết suất được biểu diễn bằng một đại lượng vô hướng được xác định bởi tọa độ và thời gian. Trong môi trường dị hướng, các photon xuất hiện như một tenxơ.
Bên cạnh đó, ánh sáng có thể bị phân cực và không. Trong trường hợp đầu tiên, đại lượng chính của định nghĩa sẽ là vectơ sóng. Nếu dòng chảy không phân cực, thì nó bao gồm một tập hợp các hạt được hướng theo các hướng ngẫu nhiên.
Đặc tính quan trọng nhất của ánh sáng là cường độ của nó. Nó được xác định bởi các đại lượng trắc quang như công suất và năng lượng.
Tính chất cơ bản của ánh sáng
Các photon không chỉ có thể tương tác với nhau mà còn có hướng. Do tiếp xúc với môi trường nước ngoài, dòng chảy bị phản xạ và khúc xạ. Đây là hai tính chất cơ bản của ánh sáng. Với sự phản xạ, mọi thứ đều rõ ràng hơn hoặc ít hơn: nó phụ thuộc vào mật độ của vật chất và góc tới của các tia. Tuy nhiên, với khúc xạ, tình hình xakhó hơn.
Để bắt đầu, chúng ta có thể xem xét một ví dụ đơn giản: nếu bạn hạ ống hút xuống nước, thì từ bên cạnh nó sẽ có vẻ cong và ngắn lại. Đây là hiện tượng khúc xạ ánh sáng, xảy ra ở ranh giới giữa môi trường lỏng và không khí. Quá trình này được xác định bởi hướng phân bố của các tia trong quá trình truyền qua ranh giới của vật chất.
Khi một luồng ánh sáng chạm vào ranh giới giữa các phương tiện truyền thông, bước sóng của nó sẽ thay đổi đáng kể. Tuy nhiên, tần số lan truyền vẫn không đổi. Nếu chùm tia không trực giao với biên, thì cả bước sóng và hướng của nó sẽ thay đổi.
Khúc xạ nhân tạo của ánh sáng thường được sử dụng cho mục đích nghiên cứu (kính hiển vi, thấu kính, kính lúp). Các điểm cũng thuộc về các nguồn thay đổi đặc tính của sóng.
Phân loại ánh sáng
Hiện tại, có sự phân biệt giữa ánh sáng nhân tạo và ánh sáng tự nhiên. Mỗi loài này được xác định bởi một nguồn bức xạ đặc trưng.
Ánh sáng tự nhiên là một tập hợp các hạt mang điện có hướng hỗn loạn và thay đổi nhanh chóng. Trường điện từ như vậy là do cường độ dao động thay đổi. Các nguồn tự nhiên bao gồm các vật thể nóng, mặt trời, khí phân cực.
Ánh sáng nhân tạo gồm các loại sau:
- Địa phương. Nó được sử dụng ở nơi làm việc, trong khu vực nhà bếp, các bức tường, v.v. Ánh sáng như vậy đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế nội thất.
- Chung. Đây là độ chiếu sáng đồng đều của toàn bộ khu vực. Nguồn là đèn chùm, đèn sàn.
- Kết hợp. Hỗn hợp của loại thứ nhất và loại thứ hai để đạt được độ sáng lý tưởng cho căn phòng.
- Khẩn cấp. Nó cực kỳ hữu ích trong những lúc mất điện. Nguồn điện thường được cung cấp từ pin.
Nắng
Ngày nay nó là nguồn năng lượng chính trên Trái đất. Sẽ không quá lời khi nói rằng ánh sáng mặt trời ảnh hưởng đến tất cả các vấn đề quan trọng. Đây là hằng số đại lượng xác định năng lượng.
Các lớp trên của khí quyển trái đất chứa khoảng 50% bức xạ tia hồng ngoại và 10% tia cực tím. Do đó, lượng ánh sáng nhìn thấy chỉ chiếm 40%.
Năng lượng mặt trời được sử dụng trong các quá trình tổng hợp và tự nhiên. Đây là quá trình quang hợp, và sự biến đổi của các dạng hóa học, và quá trình sưởi ấm, và nhiều hơn thế nữa. Nhờ có mặt trời, loài người mới sử dụng được điện năng. Đổi lại, các luồng ánh sáng có thể trực tiếp và khuếch tán nếu chúng đi qua các đám mây.
Ba luật chính
Từ thời cổ đại, các nhà khoa học đã nghiên cứu quang học hình học. Ngày nay, các định luật ánh sáng sau đây là cơ bản:
- Quy luật phân phối. Nó nói rằng trong một môi trường quang học đồng nhất, ánh sáng sẽ được phân bố theo đường thẳng.
- Định luật khúc xạ. Một tia sáng tới trên ranh giới của hai phương tiện truyền thông và hình chiếu của nó từ giao điểm nằm trên cùng một mặt phẳng. Điều này cũng áp dụng cho việc hạ thấp vuông góc với điểm tiếp xúc. Trong trường hợp này, tỷ số giữa các sin của góc tới và khúc xạ sẽ là giá trịkhông đổi.
- Quy luật phản ánh. Một tia sáng đi xuống ranh giới của phương tiện truyền thông và hình chiếu của nó nằm trên cùng một mặt phẳng. Trong trường hợp này, góc phản xạ và góc tới bằng nhau.
Cảm nhận ánh sáng
Một người có thể nhìn thấy thế giới xung quanh do khả năng tương tác với bức xạ điện từ của mắt. Ánh sáng được cảm nhận bởi các thụ thể võng mạc, có thể phát hiện và phản ứng với phạm vi quang phổ của các hạt mang điện.
Một người có 2 loại tế bào nhạy cảm trong mắt: tế bào tế bào hình nón và tế bào hình que. Đầu tiên xác định cơ chế nhìn vào ban ngày với mức độ chiếu sáng cao. Các que nhạy cảm hơn với bức xạ. Chúng cho phép một người nhìn thấy vào ban đêm.
Các sắc thái ánh sáng trực quan được xác định bởi bước sóng và hướng của nó.
