Grana fizike koja se bavi proučavanjem svjetlosti. "Fenomeni svjetlosti"

Što je svjetlost? Filozofi antičke Grčke nisu znali odgovor. Čak ni Arhimed nije dao objašnjenje, iako je znao za zakon refleksije i uspješno ga je primijenio. Sve do 16. stoljeća mnogi su filozofi vjerovali da je vid nešto što dolazi iz oka i takoreći opipava predmete.

No, postojale su i druge teorije, prema kojima je svjetlost struja materije koja izvire iz vidljivog objekta. Među tim hipotezama, Demokritovo gledište najbliže je modernim idejama. Vjerovao je da je svjetlost tok čestica s određenim fizičkim svojstvima. Napisao je: "Slatkoća postoji kao konvencija, gorčina kao konvencija, boja kao konvencija, u stvarnosti postoje samo atomi i praznina."

Huygens Christian () Nizozemski fizičar Newton Isaac () Konačno se pokazalo da dvije teorije objašnjavaju prirodu svjetlosti odjednom. Štoviše, obje teorije su fizički potkrijepljene i potvrđene eksperimentima.

1690: Rasprava o svjetlu. Svjetlost je elektromagnetski val sposoban savijati oko prepreka godina: "Optika". Svjetlost je tok čestica.

Što titra zraka jasne noći? Kakav tanak plamen udara u nebeski svod? Kako munja bez prijetećih oblaka stremi od Zemlje ka zenitu? Kako može biti da smrznuta para usred zime izazove požar? M. Lomonosov O čemu piše Lomonosov? U prirodi postoji mnogo zanimljivijih pojava povezanih sa svjetlom.

• Prisjetimo se koje smo tri vrste prijenosa topline proučavali ove godine.

• konvekcija;

• toplinska vodljivost,

• radijacija.

• Svjetlost je zračenje, ali samo onaj dio koji se percipira okom.

Izvori svjetlosti

- Pratiš je - ona je od tebe, ti si od nje - ona je iza tebe?

• Sjena je područje prostora koje nije izloženo svjetlu iz izvora.

Penumbra

• Penumbra- područje prostora u koje svjetlost iz izvora djelomično ulazi.

Pomrčina se objašnjava zakonom pravocrtnog prostiranja svjetlosti

pomrčina mjeseca

• Zanimljivo je da morski crv spašava život.

• Kad rak zagrize u njega, stražnji dio crva jarko zasvijetli. Rak pojuri prema njemu, ozlijeđeni crv se sakrije, a nakon nekog vremena na mjestu nestalog dijela izraste novi.

• U Brazilu i Urugvaju postoje crvenkasto-smeđe krijesnice s nizovima jarko zelenih svjetala duž tijela i jarko crvenom "žaruljom" na glavi.

• Postoje slučajevi kada su te prirodne svjetiljke - stanovnici džungle - spasile živote ljudi: tijekom Španjolsko-američkog rata liječnici su operirali ranjenike uz svjetlost krijesnica ulivenih u bocu.

• U 18. stoljeću Britanci su se iskrcali na obalu Kube, a noću su ugledali svijet svjetla u šumi. Mislili su da je otočana previše i povukli se, a zapravo su bili krijesnice.

• Smjer prema sjeveru na sjevernoj hemisferi određujemo tako da u podne stojimo leđima okrenuti Suncu. Sjena koju baca čovjek, poput strijele, pokazat će sjever. Na južnoj hemisferi sjena će pokazivati ​​prema jugu.

Hamburški alkemičar Brand cijeli je život tražio tajnu dobivanja “kamena mudraca” koji bi sve pretvorio u zlato. Jednom je ulio mokraću u posudu i počeo je zagrijavati. Kad je tekućina isparila, na dnu je ostao crni talog. Brand ga je odlučio zapaliti. Na stijenkama posude počela se nakupljati bijela tvar slična vosku. Zasjalo je! Alkemičar je mislio da je ispunio svoj san. Zapravo je dobio dosad nepoznati kemijski element – ​​fosfor.(nosi svjetlost).

Što je svjetlost? Kakva je priroda svjetlosti? Zašto se bijela svjetlost dijeli na boje? Koliko boja ima, sedam ili milijune? Takva pitanja pobuđivala su radoznalost čovjeka kroz gotovo cijelu njegovu povijest, od prvih mislilaca do 20. stoljeća. Ali da biste odgovorili na ova i druga pitanja, morate razumjeti prirodu svjetlosti, koja je, kako se pokazalo, vrlo složena. Tijekom ove lekcije upoznat ćete se s osnovnim znanstvenim pojmovima o prirodi svjetlosti, upoznati argumente pristaša pojedine znanstvene teorije.

Optika

Priroda svijeta. brzina svjetlosti

Optika je grana fizike koja proučava svjetlosne pojave i za njih utvrđene zakonitosti, kao i međudjelovanje svjetlosti s materijom, prirodu svjetlosti.

Informacije o svijetu dolaze do osobe putem vizije. Uz pomoć svjetlosti primamo većinu informacija o svijetu oko nas.

Prve informacije o svjetlu pojavile su se prije 2,5 tisuće godina.

Pitagora je bio jedan od prvih znanstvenika koji je dao znanstvenu hipotezu o prirodi svjetlosti (vidi sliku 1). On je prvi ne samo pogodio, nego i dokazao da se svjetlost širi pravocrtno. On, a potom i drugi geometri, sve do Euklida, koristili su se svjetlosnim pojavama refleksije i loma kako bi izgradili temelje geometrije. Nije ni čudo što se jedan od odjeljaka optike naziva geometrijska optika.

Riža. 1. Pitagora

Pitagora: "Svjetlost je tok čestica koje emitiraju objekte, prodirući u ljudsko oko, donose informacije o onome što nas okružuje."

U 17. stoljeću Isaac Newton je postao pristaša ove teorije (vidi sl. 2). Mnoge svjetlosne pojave objasnio je na temelju činjenice da je svjetlost tok posebnih čestica.

Riža. 2. Isaac Newton

"Korpuskula" dolazi od lat. corpusculum – čestica. Stoga se Newtonova teorija počela nazivati ​​korpuskularnom teorijom svjetlosti.

1. Pravocrtno širenje svjetlosti.

2. Zakon refleksije.

3. Zakon nastanka sjene od predmeta.

U isto vrijeme pojavila se još jedna teorija - valna teorija svjetlosti.

Christian Huygens je bio pristaša ove teorije (vidi sliku 3). Pokušao je objasniti iste pojave kao i Newton, samo sa stanovišta da je svjetlost val.

Riža. 3. Christian Huygens

Huygens je izgradio valnu teoriju svjetlosti po analogiji s valnim procesima na vodi i u zraku, te je stoga vjerovao da bi se svjetlosni valovi također trebali širiti u nekoj vrsti elastičnog medija, koji je nazvao svjetlosni eter. Ova ideja služila je kao osnova valne optike sve do početka 20. stoljeća.

U to se vrijeme već primijetilo da se svjetlost ne širi samo pravocrtno.

1. Svjetlo se može savijati oko prepreka - difrakcija (vidi sl. 4).

Riža. 4. Difrakcija

2. Valovi se mogu zbrajati - interferencija (vidi sliku 5).

Riža. 5. Smetnje

Te su pojave karakteristične samo za valove, pa je Huygens vjerovao da je svjetlost val.

Korpuskularna teorija nije mogla objasniti kako jedna zraka prolazi kroz drugu. Ako svjetlost promatramo kao struju čestica, onda treba promatrati interakciju, ali ona nije uočena, a to je govorilo u prilog činjenici da je svjetlost val.

Maxwellova teorija nastala je sredinom 19. stoljeća. Dokazao je da se elektromagnetsko polje širi brzinom od 300 000 km u sekundi.

Kao rezultat pokusa, utvrđeno je da se i svjetlost širi takvom brzinom.

Svjetlost je poseban slučaj elektromagnetskog vala.

17. stoljeće - Danski znanstvenik Remer proveo je eksperiment u kojem se pokazalo da je brzina širenja svjetlosti približno 300 tisuća km u sekundi.

1848. - Hippolyte Fizeau dokazao je da je brzina svjetlosti 300 tisuća km u sekundi.

Sve je to potvrdilo činjenicu da je svjetlost elektromagnetski val.

U 19. stoljeću Heinrich Hertz (vidi sliku 6) proučavao je svojstva elektromagnetskih valova i pokazao da bi svjetlost mogla biti čestica. Hertz je otkrio fotoelektrični efekt.

Riža. 6. Heinrich Hertz

Heinrich Hertz proučavao je elektromagnetske valove, isprva vjerujući da oni ne postoje, i pokazao pravu hrabrost, prvi prepoznavši njihovu stvarnost kao prirodnog objekta.

Fotoelektrični efekt: Iz negativno nabijene metalne ploče pod utjecajem svjetlosti izbacuju se elektroni.

To se može učiniti samo ako je svjetlost tok čestica.

U 20. stoljeću do konačne odluke došli su uvođenjem koncepta valno-čestičnog dualiteta svjetlosti.

Svjetlost se pri prostiranju ponaša kao val (valna svojstva), a pri zračenju i apsorpciji - kao čestica (sa svim svojstvima čestica). To jest, svjetlost ima dvostruku prirodu.

Stoga se sve pojave promatraju s pozicija ove dvije teorije.

1. Fizika. 11. razred: Udžbenik za opće obrazovanje. ustanove i škole s dubokim studij fizike: razina profila / A.T. Glazunov, O.F. Kabardin, A.N. Malinin i dr. Ed. A.A. Pinsky, O.F. Kabardin. Ros. akad. znanosti, Ros. akad. obrazovanje. – M.: Prosvjetljenje, 2009.
2. Kasyanov V.A. Fizika. 11. razred: Proc. za opće obrazovanje institucija. – M.: Bustard, 2005.
3. Myakishev G.Ya. Fizika: Zbornik radova. za 11 ćelija. opće obrazovanje institucija. – M.: Prosvjetljenje, 2010.

1. Petrogradska škola ().
2. Realphys.com().
3. JSC "Energija" ().

Rymkevich A.P. Fizika. Knjiga zadataka. 10-11 stanica - M .: Bustard, 2010. - br. 1019, 1021

1. Koje su činjenice vezane uz širenje svjetlosti koristili pristaše korpuskularne teorije o prirodi svjetlosti?
2. Je li fotoelektrični efekt potvrdio valni ili korpuskularni koncept prirode svjetlosti?
3. Kako se zove koncept dvojne prirode svjetlosti?
4. Kada svjetlost treba promatrati kao struju čestica?