"Light phenomena". Ang optika ay isang sangay ng pisika na nag-aaral ng mga light phenomena. Ang Optics ay isang sangay ng physics na nag-aaral ng mga light phenomena
Ano ang liwanag? Hindi alam ng mga pilosopo ng Sinaunang Greece ang sagot. Maging si Archimedes ay hindi nagbigay ng paliwanag, bagama't alam niya ang tungkol sa batas ng pagninilay at matagumpay na nailapat ito. Hanggang sa ika-16 na siglo, maraming pilosopo ang naniniwala na ang pangitain ay isang bagay na nagmumula sa mata at, kumbaga, pakiramdam ng mga bagay.
Ngunit may iba pang mga teorya ayon sa kung saan ang liwanag ay isang daloy ng bagay na nagmumula sa isang nakikitang bagay. Sa mga hypotheses na ito, ang punto ng pananaw ni Democritus ay pinakamalapit sa mga modernong ideya. Naniniwala siya na ang liwanag ay isang stream ng mga particle na may tiyak pisikal na katangian. Sumulat siya: “Ang katamisan ay umiiral bilang isang kombensiyon, ang kapaitan bilang isang kombensiyon, ang kulay bilang isang kombensiyon, sa katotohanan ay mayroon lamang mga atomo at kawalan ng laman.”
Huygens Christian () Dutch physicist na si Newton Isaac () Sa wakas, lumabas na dalawang teorya ang nagpapaliwanag sa kalikasan ng liwanag nang sabay-sabay. Bukod dito, ang parehong mga teorya ay pisikal na pinatunayan at kinumpirma ng mga eksperimento.
1690: "Treatise on Light." Ang liwanag ay isang electromagnetic wave na maaaring yumuko sa mga obstacle: "Optics". Ang liwanag ay isang stream ng mga particle.
Bakit ang isang malinaw na sinag na alon sa gabi? Anong manipis na apoy ang kumalat sa kalawakan? Paano dumadaloy ang kidlat, nang walang nagbabantang ulap, mula sa Daigdig patungo sa kaitaasan? Paanong ang nagyeyelong singaw sa kalagitnaan ng taglamig ay nagsilang ng apoy? M. Lomonosov Ano ang isinulat ni Lomonosov? Marami pang mga kawili-wiling phenomena na may kaugnayan sa liwanag sa kalikasan.
Ano ang liwanag? Ano ang katangian ng liwanag? Bakit nahahati ang puting liwanag sa mga kulay? Ilang kulay ba talaga, pito o milyon? Ang gayong mga tanong ay pumukaw sa pag-uusisa ng tao sa halos lahat ng kasaysayan ng tao, mula sa mga unang nag-iisip hanggang sa ika-20 siglo. Ngunit upang masagot ang mga ito at iba pang mga katanungan, kailangan mong maunawaan ang likas na katangian ng liwanag, na, bilang ito ay lumiliko, ay napaka kumplikado. Sa araling ito, magiging pamilyar ka sa mga pangunahing konseptong pang-agham sa kalikasan ng liwanag at matututunan mo ang mga argumento ng mga tagasuporta ng isang partikular na teoryang siyentipiko.
Mga optika
Ang kalikasan ng liwanag. Bilis ng liwanag
Ang optika ay isang sangay ng pisika na nag-aaral magaan na phenomena at ang mga batas na itinatag para sa kanila, gayundin ang pakikipag-ugnayan ng liwanag sa bagay, ang kalikasan ng liwanag.
Ang impormasyon tungkol sa mundo ay dumarating sa isang tao sa pamamagitan ng pangitain. Sa tulong ng liwanag natatanggap natin ang karamihan ng impormasyon tungkol sa mundo sa paligid natin.
Ang unang impormasyon tungkol sa liwanag ay lumitaw 2.5 libong taon na ang nakalilipas.
Si Pythagoras ay isa sa mga unang siyentipiko na nagbigay ng siyentipikong hypothesis tungkol sa kalikasan ng liwanag (tingnan ang Fig. 1). Siya ang unang hindi lamang nanghula, ngunit pinatunayan din na ang liwanag ay naglalakbay sa isang tuwid na linya. Siya, at pagkatapos ng iba pang mga geometer, hanggang sa Euclid, ay gumamit ng mga light phenomena ng pagmuni-muni at repraksyon upang mabuo ang mga pundasyon ng geometry. Ito ay hindi para sa wala na ang isa sa mga sangay ng optika ay tinatawag na geometric na optika.
kanin. 1. Pythagoras
Pythagoras: "Ang liwanag ay isang daloy ng mga particle na naglalabas ng mga bagay, tumatagos sa mata ng tao, nagdadala sila ng impormasyon tungkol sa kung ano ang nakapaligid sa atin."
Noong ika-17 siglo, si Isaac Newton ay naging tagapagtaguyod ng teoryang ito (tingnan ang Fig. 2). Ipinaliwanag niya ang maraming light phenomena batay sa katotohanan na ang liwanag ay isang stream ng mga espesyal na particle.
kanin. 2. Isaac Newton
Ang "Corpuscula" ay nagmula sa Lat. corpusculum - butil. Samakatuwid, ang teorya ni Newton ay tinawag na corpuscular theory ng liwanag.
1. Rectilinear propagation ng liwanag.
2. Batas ng pagmuni-muni.
3. Ang batas ng pagbuo ng isang anino mula sa isang bagay.
Kasabay nito, lumitaw ang isa pang teorya - ang teorya ng alon ng liwanag.
Ang isang tagapagtaguyod ng teoryang ito ay si Christiaan Huygens (tingnan ang Fig. 3). Sinubukan niyang ipaliwanag ang parehong phenomena bilang Newton, mula lamang sa posisyon na ang liwanag ay isang alon.
kanin. 3. Christiaan Huygens
Nagtayo si Huygens ng wave theory ng liwanag sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga proseso ng alon sa tubig at hangin, at samakatuwid ay naniniwala na ang mga light wave ay dapat ding magpalaganap sa ilang uri ng elastic medium, na tinawag niyang light ether. Ang ideyang ito ay nagsilbing batayan para sa wave optics hanggang sa simula ng ika-20 siglo.
Sa oras na iyon, napansin na na ang liwanag ay hindi lamang naglalakbay sa isang tuwid na linya.
1. Ang liwanag ay maaaring yumuko sa mga hadlang - diffraction (tingnan ang Fig. 4).
kanin. 4. Diffraction
2. Maaaring magdagdag ng mga alon - interference (tingnan ang Fig. 5).
kanin. 5. Panghihimasok
Ang mga phenomena na ito ay katangian lamang ng mga alon, kaya naman naniniwala si Huygens na ang liwanag ay isang alon.
Hindi maipaliwanag ng teoryang corpuscular kung paano dumadaan ang isang sinag sa isa pa. Kung isasaalang-alang natin ang liwanag bilang isang stream ng mga particle, kung gayon ang pakikipag-ugnayan ay dapat sundin, ngunit hindi ito sinusunod, at ito ay nagtalo sa pabor sa katotohanan na ang liwanag ay isang alon.
Sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo, nalikha ang teorya ni Maxwell. Pinatunayan niya na ang electromagnetic field ay kumakalat sa bilis na 300 libong km bawat segundo.
Bilang resulta ng mga eksperimento, natagpuan na ang liwanag ay naglalakbay din sa bilis na ito.
Ang liwanag ay isang espesyal na kaso ng isang electromagnetic wave.
siglo XVII - Ang Danish na siyentipiko na si Roemer ay nagsagawa ng isang eksperimento kung saan ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag ay humigit-kumulang 300 libong km bawat segundo.
1848 - Pinatunayan ni Hippolyte Fizeau na ang bilis ng liwanag ay 300 libong km bawat segundo.
Kinumpirma ng lahat ng ito ang katotohanan na ang ilaw ay isang electromagnetic wave.
Noong ika-19 na siglo, pinag-aralan ni Heinrich Hertz (tingnan ang Larawan 6) ang mga katangian ng mga electromagnetic wave at ipinakita na ang liwanag ay maaaring isang particle. Natuklasan ni Hertz ang phenomenon ng photoelectric effect.
kanin. 6. Heinrich Hertz
Si Heinrich Hertz ay nag-aral ng mga electromagnetic wave, sa simula ay naniniwala na hindi sila umiiral, at nagpakita ng tunay na lakas ng loob sa pamamagitan ng pagiging unang nakilala ang kanilang realidad bilang isang natural na bagay.
Photoelectric effect: Kapag nalantad sa liwanag, ang mga electron ay na-knock out sa isang negatibong sisingilin na metal plate.
Magagawa lamang ito kung ang ilaw ay isang stream ng mga particle.
Noong ika-20 siglo, nakarating sila sa isang pangwakas na solusyon sa pamamagitan ng pagpapakilala ng konsepto ng wave-particle duality ng liwanag.
Kapag ang liwanag ay nagpapalaganap, ito ay kumikilos tulad ng isang alon (mga katangian ng alon), at kapag inilabas at hinihigop, ito ay kumikilos tulad ng isang butil (kasama ang lahat ng mga katangian ng mga particle). Ibig sabihin, may dalawahang katangian ang liwanag.
Samakatuwid, ang lahat ng mga phenomena ay isinasaalang-alang mula sa pananaw ng dalawang teoryang ito.
- Physics. Ika-11 baitang: Teksbuk para sa pangkalahatang edukasyon. mga institusyon at paaralan may lalim pag-aaral ng pisika: antas ng profile / A.T. Glazunov, O.F. Kabardin, A.N. Malinin et al. A.A. Pinsky, O.F. Kabardina. Ross. acad. Agham, Ross. acad. edukasyon. – M.: Edukasyon, 2009.
- Kasyanov V.A. Physics. Ika-11 baitang: Pang-edukasyon. para sa pangkalahatang edukasyon mga institusyon. – M.: Bustard, 2005.
- Myakishev G.Ya. Pisika: Teksbuk. para sa ika-11 baitang Pangkalahatang edukasyon mga institusyon. – M.: Edukasyon, 2010.
- St. Petersburg School ().
- Realphys.com ().
- JSC "Enerhiya" ().
Rymkevich A.P. Physics. Libro ng problema. 10–11 baitang – M.: Bustard, 2010. – No. 1019, 1021
- Anong mga katotohanang nauugnay sa pagpapalaganap ng liwanag ang ginamit ng mga tagasuporta ng teorya ng corpuscular ng kalikasan ng liwanag?
- Kinumpirma ba ng photoelectric effect ang wave o corpuscular na konsepto ng kalikasan ng liwanag?
- Ano ang tawag sa konsepto ng dalawahang katangian ng liwanag?
- Sa anong mga kaso dapat isaalang-alang ang liwanag bilang isang stream ng mga particle?
Tandaan natin kung anong tatlong uri ng heat transfer ang napag-aralan natin ngayong taon.
kombeksyon;
thermal conductivity,
radiation.
Ang liwanag ay radiation, ngunit ang bahaging iyon lamang ang nakikita ng mata.
Mga pinagmumulan ng liwanag
- Sumunod ka sa kanya - siya ay mula sa iyo, ikaw ay mula sa kanya - siya ay nasa likod mo?
Ang anino ay isang lugar ng espasyo na hindi tumatanggap ng liwanag mula sa pinagmulan.
Penumbra
Penumbra- isang rehiyon ng espasyo kung saan bahagyang pumapasok ang liwanag mula sa pinagmulan.
Ang isang eclipse ay ipinaliwanag ng batas ng rectilinear propagation ng liwanag
Paglalaho ng buwan
Kapansin-pansin, ang isang uod sa dagat ay nagliligtas ng mga buhay.
Kapag ang alimango ay kumagat dito, ang likod ng uod ay kumikinang nang maliwanag. Ang alimango ay nagmamadali patungo dito, ang nasugatan na uod ay nagtatago, at pagkaraan ng ilang sandali ay isang bago ang tumubo kapalit ng nawawalang bahagi.
Sa Brazil at Uruguay, ang mga alitaptap na mapupula-kayumanggi ay matatagpuan na may mga hilera ng maliwanag na berdeng ilaw sa kahabaan ng katawan at isang maliwanag na pulang "bombilya" sa ulo.
May mga kilalang kaso kung kailan ang mga likas na lampara na ito, mga naninirahan sa kagubatan, ay nagligtas ng buhay ng mga tao: noong Digmaang Espanyol-Amerikano, inoperahan ng mga doktor ang mga nasugatan sa pamamagitan ng liwanag ng mga alitaptap na ibinuhos sa isang bote.
Noong ika-18 siglo, dumaong ang mga British sa baybayin ng Cuba, at sa gabi ay nakakita sila ng isang mundo ng mga ilaw sa kagubatan. Ang akala nila ay napakaraming taga-isla at umatras, ngunit ang totoo ay mga alitaptap.
Ang direksyon sa hilaga sa hilagang hemisphere ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagtayo sa tanghali na nakatalikod sa Araw. Ang anino na inihagis ng isang tao, tulad ng isang palaso, ay tuturo sa hilaga. Sa southern hemisphere, ang anino ay ituturo sa timog.
Ginugol ng Hamburg alchemist Brand ang kanyang buong buhay sa paghahanap ng sikreto ng pagkuha ng "bato ng pilosopo", na gagawing ginto ang lahat. Isang araw nagbuhos siya ng ihi sa isang sisidlan at sinimulan itong painitin. Kapag ang likido ay sumingaw, isang itim na nalalabi ang nanatili sa ilalim. Nagpasya si Brand na painitin ito sa apoy. Nagsimulang maipon ang puting wax-like substance sa mga dingding ng sisidlan. Ito ay kumikinang! Akala ng alchemist ay natupad na niya ang kanyang panaginip. Sa katunayan ay natanggap niya isang dating hindi kilalang elemento ng kemikal - posporus (nagdadala ng liwanag).
