La branca della fisica che si occupa dello studio della luce. "Fenomeni di luce"

Cos'è la luce? I filosofi dell'antica Grecia non conoscevano la risposta. Anche Archimede non ha dato una spiegazione, sebbene conoscesse la legge della riflessione e la applicasse con successo. Fino al XVI secolo, molti filosofi credevano che la visione fosse qualcosa che viene dall'occhio e, per così dire, sente gli oggetti.

Ma c'erano altre teorie, secondo le quali la luce è un flusso di materia emanato da un oggetto visibile. Tra queste ipotesi, il punto di vista di Democrito è il più vicino alle idee moderne. Credeva che la luce fosse un flusso di particelle con determinate proprietà fisiche. Ha scritto: "La dolcezza esiste come convenzione, l'amarezza come convenzione, il colore come convenzione, in realtà ci sono solo atomi e vuoto".

Huygens Christian () Fisico olandese Newton Isaac () Infine, si è scoperto che due teorie spiegano contemporaneamente la natura della luce. Inoltre, entrambe le teorie sono fondate fisicamente e sono confermate da esperimenti.

1690: Trattato sulla luce. La luce è un'onda elettromagnetica capace di piegarsi intorno agli ostacoli anno: "Ottica". La luce è un flusso di particelle.

Cosa vibra il raggio della notte limpida? Quale sottile fiamma colpisce il firmamento? In che modo i fulmini senza nuvole minacciose aspirano dalla Terra allo zenit? Come può essere che il vapore ghiacciato in pieno inverno dia origine a un incendio? M. Lomonosov Di cosa scrive Lomonosov? In natura ci sono molti altri fenomeni interessanti associati alla luce.

• Ricordiamo quali tre tipi di trasferimento di calore abbiamo studiato quest'anno.

• convezione;

• conduttività termica,

• radiazione.

• La luce è radiazione, ma solo quella parte che viene percepita dall'occhio.

Fonti di luce

- La segui - lei è da te, tu sei da lei - lei è dietro di te?

• Un'ombra è una regione dello spazio che non è esposta alla luce proveniente da una sorgente.

Penombra

• Penombra- l'area dello spazio in cui entra parzialmente la luce proveniente da una sorgente.

L'eclisse è spiegata dalla legge della propagazione rettilinea della luce

Eclissi di luna

• È interessante notare che un verme di mare salva una vita.

• Quando il granchio lo addenta, la parte posteriore del verme si accende intensamente. Il granchio si precipita verso di esso, il verme ferito si nasconde e dopo un po 'ne cresce uno nuovo al posto della parte mancante.

• In Brasile e Uruguay ci sono lucciole bruno-rossastre con file di luci verde brillante lungo il corpo e una "lampadina" rosso vivo sulla testa.

• Ci sono casi in cui queste lampade naturali - abitanti della giungla - hanno salvato la vita delle persone: durante la guerra ispano-americana, i medici operavano i feriti con la luce delle lucciole versate in una bottiglia.

• Nel XVIII secolo, gli inglesi sbarcarono sulla costa di Cuba e di notte videro un mondo di luci nella foresta. Pensarono che ci fossero troppi isolani e si ritirarono, ma in realtà erano lucciole.

• La direzione verso nord nell'emisfero settentrionale è determinata stando a mezzogiorno con le spalle al sole. L'ombra proiettata da un uomo, come una freccia, punterà a nord. Nell'emisfero australe, l'ombra punterà a sud.

L'alchimista di Amburgo Brand ha passato tutta la vita a cercare il segreto per ottenere una “pietra filosofale” che trasformasse tutto in oro. Una volta ha versato l'urina in un recipiente e ha iniziato a scaldarla. Quando il liquido è evaporato, sul fondo è rimasto un precipitato nero. Brand ha deciso di dargli fuoco. Una sostanza bianca simile alla cera iniziò ad accumularsi sulle pareti del vaso. Brillava! L'alchimista pensava di aver realizzato il suo sogno. In realtà ha ottenuto un elemento chimico precedentemente sconosciuto: il fosforo (che trasporta luce).

Cos'è la luce? Qual è la natura della luce? Perché la luce bianca si divide in colori? Quanti colori ci sono, sette o milioni? Tali domande hanno suscitato la curiosità dell'uomo per quasi tutta la sua storia, dai primi pensatori fino al XX secolo. Ma per rispondere a queste e ad altre domande, è necessario comprendere la natura della luce, che, come si è scoperto, è molto complessa. Durante questa lezione conoscerai i concetti scientifici di base sulla natura della luce, imparerai gli argomenti dei sostenitori di una particolare teoria scientifica.

Ottica

La natura del mondo. velocità della luce

L'ottica è una branca della fisica che studia i fenomeni luminosi e le leggi stabilite per essi, nonché l'interazione della luce con la materia, la natura della luce.

Le informazioni sul mondo arrivano a una persona attraverso la visione. Con l'aiuto della luce, riceviamo la maggior parte delle informazioni sul mondo che ci circonda.

Le prime informazioni sulla luce sono apparse 2,5 mila anni fa.

Pitagora fu uno dei primi scienziati a formulare un'ipotesi scientifica sulla natura della luce (vedi Fig. 1). Fu il primo non solo a indovinare, ma anche a dimostrare che la luce si propaga in linea retta. Lui, e poi altri geometri, fino a Euclide, usarono i fenomeni luminosi di riflessione e rifrazione per costruire le fondamenta della geometria. Non c'è da stupirsi che una delle sezioni dell'ottica si chiami ottica geometrica.

Riso. 1. Pitagora

Pitagora: "La luce è un flusso di particelle che emettono oggetti, penetrando nell'occhio umano, portano informazioni su ciò che ci circonda".

Nel XVII secolo Isaac Newton divenne un sostenitore di questa teoria (vedi Fig. 2). Ha spiegato molti fenomeni luminosi basati sul fatto che la luce è un flusso di particelle speciali.

Riso. 2. Isacco Newton

"Corpuscolo" deriva dal lat. corpuscolo - particella. Pertanto, la teoria di Newton iniziò a essere chiamata teoria corpuscolare della luce.

1. Propagazione rettilinea della luce.

2. La legge della riflessione.

3. La legge della formazione di un'ombra da un oggetto.

Allo stesso tempo, apparve un'altra teoria: la teoria ondulatoria della luce.

Christian Huygens era un sostenitore di questa teoria (vedi Fig. 3). Ha cercato di spiegare gli stessi fenomeni di Newton, solo dalla posizione che la luce è un'onda.

Riso. 3. Cristiano Huygens

Huygens costruì una teoria ondulatoria della luce per analogia con i processi ondulatori sull'acqua e nell'aria, e quindi credeva che le onde luminose dovessero propagarsi anche in una sorta di mezzo elastico, che chiamò etere luminoso. Questa idea è stata la base dell'ottica ondulatoria fino all'inizio del XX secolo.

A quei tempi si era già notato che la luce non si propaga solo in linea retta.

1. La luce può piegarsi attorno agli ostacoli - diffrazione (vedi Fig. 4).

Riso. 4. Diffrazione

2. Le onde possono sommarsi - interferenza (vedi Fig. 5).

Riso. 5. Interferenza

Questi fenomeni sono caratteristici solo delle onde, quindi Huygens credeva che la luce fosse un'onda.

La teoria corpuscolare non poteva spiegare come un raggio passa attraverso un altro. Se consideriamo la luce come un flusso di particelle, allora si dovrebbe osservare l'interazione, ma non è stata osservata, e questo ha parlato a favore del fatto che la luce è un'onda.

La teoria di Maxwell è stata creata a metà del XIX secolo. Ha dimostrato che il campo elettromagnetico si propaga a una velocità di 300.000 km al secondo.

Come risultato degli esperimenti, si è scoperto che anche la luce si propaga a tale velocità.

La luce è un caso speciale di un'onda elettromagnetica.

XVII secolo - Lo scienziato danese Remer ha condotto un esperimento in cui si è scoperto che la velocità di propagazione della luce è di circa 300mila km al secondo.

1848 - Hippolyte Fizeau dimostra che la velocità della luce è di 300 mila km al secondo.

Tutto ciò ha confermato il fatto che la luce è un'onda elettromagnetica.

Nel 19° secolo, Heinrich Hertz (vedi Fig. 6) studiò le proprietà delle onde elettromagnetiche e dimostrò che la luce poteva essere una particella. Hertz scoprì l'effetto fotoelettrico.

Riso. 6. Enrico Hertz

Heinrich Hertz ha studiato le onde elettromagnetiche, inizialmente credendo che non esistessero, e ha mostrato un vero coraggio, il primo a riconoscere la loro realtà come oggetto naturale.

Effetto fotoelettrico: gli elettroni vengono espulsi da una piastra metallica caricata negativamente sotto l'influenza della luce.

Questo può essere fatto solo se la luce è un flusso di particelle.

Nel 20° secolo giunsero a una decisione definitiva introducendo il concetto di dualità onda-particella della luce.

La luce si comporta durante la propagazione come un'onda (proprietà dell'onda) e durante la radiazione e l'assorbimento come una particella (con tutte le proprietà delle particelle). Cioè, la luce ha una duplice natura.

Pertanto, tutti i fenomeni sono considerati dalle posizioni di queste due teorie.

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Rymkevich A.P. Fisica. Libro delle attività. 10-11 celle - M.: Otarda, 2010. - N. 1019, 1021

1. Quali fatti relativi alla propagazione della luce sono stati utilizzati dai sostenitori della teoria corpuscolare della natura della luce?
2. L'effetto fotoelettrico confermava il concetto ondulatorio o corpuscolare della natura della luce?
3. Come si chiama il concetto della duplice natura della luce?
4. Quando la luce dovrebbe essere considerata come un flusso di particelle?