Svetloba se šteje za kakršno koli optično sevanje. Z drugimi besedami, to so elektromagnetni valovi, katerih dolžina je v območju enot nanometrov.
Splošne definicije
Z vidika optike je svetloba elektromagnetno sevanje, ki ga zaznava človeško oko. Običajno je za enoto spremembe vzeti območje v vakuumu 750 THz. To je kratkovalovni rob spektra. Njegova dolžina je 400 nm. Kar zadeva mejo širokih valov, se za mersko enoto vzame odsek 760 nm, to je 390 THz.
V fiziki se svetloba obravnava kot niz usmerjenih delcev, imenovanih fotoni. Hitrost porazdelitve valov v vakuumu je konstantna. Fotoni imajo določen zagon, energijo, nič maso. V širšem smislu je svetloba vidno ultravijolično sevanje. Valovi so lahko tudi infrardeči.
Z vidika ontologije je svetloba začetek bivanja. Tako pravijo filozofi in verski učenjaki. V geografiji se ta izraz uporablja za označevanje določenih območij planeta. Svetloba sama po sebi je družbeni koncept. Kljub temu ima v znanosti posebne lastnosti, lastnosti in zakonitosti.
Narava in svetlobni viri
Elektromagnetno sevanje nastane v procesu interakcije nabitih delcev. Optimalni pogoj za to bo toplota, ki ima neprekinjen spekter. Največje sevanje je odvisno od temperature vira. Odličen primer procesa je sonce. Njegovo sevanje je blizu sevanja popolnoma črnega telesa. Naravo svetlobe na Soncu določa temperatura segrevanja do 6000 K. Hkrati je okoli 40 % sevanja v vidljivosti. Največji spekter moči se nahaja blizu 550 nm.
Viri svetlobe so lahko tudi:
- Elektronske lupine molekul in atomov med prehodom z ene ravni na drugo. Takšni procesi omogočajo doseganje linearnega spektra. Primeri so LED in plinske sijalke.
- Čerenkovsko sevanje, ki nastane, ko se nabiti delci premikajo s fazno hitrostjo svetlobe.
- Procesi upočasnitve fotonov. Posledično nastane sinhro- ali ciklotronsko sevanje.
Naravo svetlobe lahko povežemo tudi z luminiscenco. To velja tako za umetne vire kot za organske. Primer: kemiluminiscenca, scintilacija, fosforescenca itd.
Po drugi strani so svetlobni viri razdeljeni v skupine glede na temperaturne indikatorje: A, B, C, D65. Najbolj zapleten spekter opazimo v popolnoma črnem telesu.
Lahke lastnosti
Človeško oko subjektivno zaznava elektromagnetno sevanje kot barvo. Torej lahko svetloba oddaja bele, rumene, rdeče, zelene odtenke. To je samovizualni občutek, ki je povezan s frekvenco sevanja, ne glede na to, ali je spektralne ali monokromatske sestave. Dokazano je, da se fotoni širijo tudi v vakuumu. V odsotnosti snovi je hitrost toka 300.000 km/s. To odkritje je bilo narejeno v zgodnjih 1970-ih.
Na meji medija tok svetlobe doživi odboj ali lom. Med širjenjem se razprši skozi snov. Lahko rečemo, da je za optične indekse medija značilna vrednost loma, ki je enaka razmerju hitrosti v vakuumu in absorpciji. V izotropnih snoveh širjenje toka ni odvisno od smeri. Tu je lomni količnik predstavljen s skalarno količino, določeno s koordinatami in časom. V anizotropnem mediju se fotoni pojavijo kot tenzor.
Poleg tega je svetloba lahko polarizirana in ne. V prvem primeru bo glavna količina definicije valovni vektor. Če tok ni polariziran, je sestavljen iz niza delcev, usmerjenih v naključnih smereh.
Najpomembnejša značilnost svetlobe je njena intenzivnost. Določajo jo fotometrične količine, kot sta moč in energija.
Osnovne lastnosti svetlobe
Fotoni ne morejo le medsebojno delovati, ampak imajo tudi smer. Zaradi stika s tujim medijem tok doživi odboj in lom. To sta dve temeljni lastnosti svetlobe. Z refleksijo je vse bolj ali manj jasno: odvisno je od gostote snovi in vpadnega kota žarkov. Vendar pa je z lomom situacija dalečtežje.
Za začetek lahko razmislimo o preprostem primeru: če slamico spustite v vodo, se bo s strani zdela ukrivljena in skrajšana. To je lom svetlobe, ki se pojavi na meji tekočega medija in zraka. Ta proces je določen s smerjo porazdelitve žarkov med prehodom skozi mejo snovi.
Ko se svetlobni tok dotakne meje med mediji, se njegova valovna dolžina bistveno spremeni. Vendar pa frekvenca širjenja ostaja enaka. Če žarek ni pravokoten na mejo, se bosta spremenili tako valovna dolžina kot njegova smer.
Umetno lom svetlobe se pogosto uporablja za raziskovalne namene (mikroskopi, leče, povečevalne naprave). Takšnim virom sprememb valovnih značilnosti sodijo tudi točke.
Razvrstitev svetlobe
Trenutno se razlikuje med umetno in naravno svetlobo. Vsaka od teh vrst je opredeljena z značilnim virom sevanja.
Naravna svetloba je niz nabitih delcev s kaotično in hitro spreminjajočo se smerjo. Takšno elektromagnetno polje je posledica spremenljivega nihanja jakosti. Naravni viri vključujejo vroča telesa, sonce, polarizirane pline.
Umetna svetloba je naslednjih vrst:
- Lokalno. Uporablja se na delovnem mestu, v kuhinjskem prostoru, stenah itd. Takšna razsvetljava igra pomembno vlogo pri oblikovanju notranjosti.
- Splošno. To je enakomerna osvetlitev celotnega območja. Viri so lestenci, talne svetilke.
- Kombinirano. Mešanica prve in druge vrste za doseganje idealne osvetlitve prostora.
- V sili. Izjemno uporaben je ob izpadih električne energije. Napajanje se najpogosteje napaja iz baterij.
Sunshine
Danes je glavni vir energije na Zemlji. Ne bi bilo pretirano reči, da sončna svetloba vpliva na vse pomembne zadeve. To je količinska konstanta, ki definira energijo.
Zgornje plasti zemeljske atmosfere vsebujejo približno 50 % infrardečega in 10 % ultravijoličnega sevanja. Zato je količina vidne svetlobe le 40%.
Sončna energija se uporablja v sintetičnih in naravnih procesih. To je fotosinteza, preoblikovanje kemičnih oblik, ogrevanje in še veliko več. Zahvaljujoč soncu lahko človeštvo uporablja elektriko. Po drugi strani so svetlobni tokovi lahko neposredni in razpršeni, če gredo skozi oblake.
Tri glavni zakoni
Že od antičnih časov so znanstveniki preučevali geometrijsko optiko. Danes so naslednji zakoni svetlobe temeljni:
- Zakon porazdelitve. Navaja, da bo v homogenem optičnem mediju svetloba porazdeljena v ravni črti.
- Zakon loma. Žarek svetlobe, ki pade na mejo dveh medijev, in njegova projekcija iz točke presečišča ležita na isti ravnini. To velja tudi za navpičnico, spuščeno na točko stika. V tem primeru bo razmerje sinusov vpadnih in lomnih kotov vrednostkonstanta.
- Zakon odseva. Svetlobni žarek, ki se spušča na mejo medija, in njegova projekcija ležita na isti ravnini. V tem primeru sta odbojna in vpadna kota enaka.
zaznavanje svetlobe
Okrožni svet je človeku viden zaradi sposobnosti njegovih oči, da medsebojno delujejo z elektromagnetnim sevanjem. Svetlobo zaznavajo receptorji mrežnice, ki lahko zaznajo in se odzovejo na spektralno območje nabitih delcev.
Človek ima 2 vrsti občutljivih celic v očesu: stožce in paličice. Prvi določajo mehanizem vida podnevi z visoko stopnjo osvetlitve. Palice so bolj občutljive na sevanje. Osebi omogočajo, da vidi ponoči.
Vizualne odtenke svetlobe določata valovna dolžina in njena usmerjenost.
