สาขาวิชาฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาเรื่องแสง “ปรากฏการณ์แสง”

แสงคืออะไร? นักปรัชญาของกรีกโบราณไม่ทราบคำตอบ แม้แต่อาร์คิมิดีสก็ไม่ได้ให้คำอธิบาย แม้ว่าเขาจะรู้กฎแห่งการสะท้อนและนำไปใช้ได้สำเร็จก็ตาม จนถึงศตวรรษที่ 16 นักปรัชญาหลายคนเชื่อว่าการมองเห็นคือสิ่งที่เล็ดลอดออกมาจากดวงตาและในขณะเดียวกันก็รู้สึกถึงวัตถุ

แต่มีทฤษฎีอื่นอีกที่บอกว่าแสงคือการไหลของสสารที่เล็ดลอดออกมาจากวัตถุที่มองเห็นได้ ในบรรดาสมมติฐานเหล่านี้ มุมมองของพรรคเดโมคริตุสนั้นใกล้เคียงกับแนวคิดสมัยใหม่มากที่สุด เขาเชื่อว่าแสงคือกระแสของอนุภาคที่มีคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่าง เขาเขียนว่า: “ความหวานมีอยู่ตามแบบแผน ความขมขื่นเป็นแบบแผน สีเป็นแบบแบบแผน ในความเป็นจริงมีเพียงอะตอมและความว่างเปล่าเท่านั้น”

Huygens Christian () นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ Newton Isaac () ในที่สุดปรากฎว่าสองทฤษฎีอธิบายธรรมชาติของแสงพร้อมกัน นอกจากนี้ ทั้งสองทฤษฎียังได้รับการพิสูจน์ทางกายภาพและยืนยันโดยการทดลองอีกด้วย

1690: “บทความเกี่ยวกับแสงสว่าง” แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถโค้งงอรอบสิ่งกีดขวางได้: “ทัศนศาสตร์” แสงคือกระแสของอนุภาค

เหตุใดลำแสงใสจึงกระเพื่อมในเวลากลางคืน? เปลวไฟบางๆ ใดที่ลุกลามไปสู่นภา? ฟ้าผ่าโดยไม่มีเมฆคุกคามจะพุ่งจากโลกไปสู่จุดสุดยอดได้อย่างไร? เป็นไปได้อย่างไรที่ไอน้ำแข็งกลางฤดูหนาวทำให้เกิดไฟ? M. Lomonosov Lomonosov เขียนเกี่ยวกับอะไร? มีปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับแสงในธรรมชาติ

• เรามาจำไว้ว่าการถ่ายเทความร้อนสามประเภทที่เราศึกษาในปีนี้คืออะไร

• การพาความร้อน;

• การนำความร้อน

• รังสี

• แสงก็คือรังสี แต่เพียงส่วนที่ตามองเห็นเท่านั้น

แหล่งกำเนิดแสง

- คุณติดตามเธอ - เธอมาจากคุณ คุณมาจากเธอ - เธออยู่ข้างหลังคุณเหรอ?

• เงาคือพื้นที่ของพื้นที่ที่ไม่ได้รับแสงจากแหล่งกำเนิด

เงามัว

• เงามัว- พื้นที่ของอวกาศที่แสงจากแหล่งกำเนิดเข้ามาได้เพียงบางส่วน

คราสอธิบายได้โดยกฎการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง

จันทรุปราคา

• ที่น่าสนใจคือหนอนทะเลช่วยชีวิตได้

• เมื่อปูกัดเข้าไป ด้านหลังของตัวหนอนจะเรืองแสงเจิดจ้า ปูรีบวิ่งไปหามันหนอนที่ได้รับบาดเจ็บจะซ่อนตัวอยู่และหลังจากนั้นไม่นานก็มีตัวใหม่เข้ามาแทนที่ส่วนที่หายไป

• ในบราซิลและอุรุกวัย พบหิ่งห้อยสีน้ำตาลแดงโดยมีแสงสีเขียวสว่างเรียงเป็นแถวตามลำตัวและมี "หลอดไฟ" สีแดงสดอยู่บนหัว

• มีหลายกรณีที่ทราบกันว่าโคมไฟธรรมชาติซึ่งอาศัยอยู่ในป่าเหล่านี้ช่วยชีวิตผู้คนได้: ในช่วงสงครามสเปน-อเมริกา แพทย์ทำการผ่าตัดรักษาผู้บาดเจ็บด้วยแสงหิ่งห้อยที่เทลงในขวด

• ในศตวรรษที่ 18 ชาวอังกฤษขึ้นฝั่งที่ชายฝั่งคิวบา และในตอนกลางคืนพวกเขาได้เห็นโลกแห่งแสงสว่างในป่า พวกเขาคิดว่ามีชาวเกาะมากเกินไปจึงล่าถอยไป แต่จริงๆ แล้วพวกเขาคือหิ่งห้อย

• ทิศทางทางเหนือในซีกโลกเหนือถูกกำหนดโดยการยืนตอนเที่ยงโดยหันหลังให้ดวงอาทิตย์ เงาที่บุคคลทอดไว้เหมือนลูกศรจะชี้ไปทางทิศเหนือ ในซีกโลกใต้เงาจะชี้ไปทางทิศใต้

Brand นักเล่นแร่แปรธาตุชาวฮัมบูร์กใช้เวลาทั้งชีวิตเพื่อค้นหาความลับในการได้รับ "ศิลาอาถรรพ์" ซึ่งจะเปลี่ยนทุกสิ่งให้กลายเป็นทองคำ วันหนึ่งเขาเทปัสสาวะลงในภาชนะและเริ่มให้ความร้อน เมื่อของเหลวระเหยไป ก็ยังมีสารตกค้างสีดำอยู่ที่ด้านล่าง แบรนด์จึงตัดสินใจจุดไฟให้ร้อน สารคล้ายขี้ผึ้งสีขาวเริ่มสะสมอยู่บนผนังของภาชนะ มันส่องแสง! นักเล่นแร่แปรธาตุคิดว่าเขาได้ตระหนักถึงความฝันของเขาแล้ว ในความเป็นจริงเขาได้รับ องค์ประกอบทางเคมีที่ไม่รู้จักมาก่อน - ฟอสฟอรัส (แบกแสง)

แสงคืออะไร? ลักษณะของแสงคืออะไร? เหตุใดแสงสีขาวจึงแยกเป็นสีต่างๆ จริงๆ แล้วมีกี่สี เจ็ดหรือล้าน? คำถามดังกล่าวได้กระตุ้นความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์ตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์เกือบทั้งหมด ตั้งแต่นักคิดกลุ่มแรกจนถึงศตวรรษที่ 20 แต่เพื่อที่จะตอบคำถามเหล่านี้และคำถามอื่น ๆ คุณต้องเข้าใจธรรมชาติของแสงซึ่งมีความซับซ้อนมากตามที่ปรากฏ ในระหว่างบทเรียนนี้ คุณจะคุ้นเคยกับแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของแสง และเรียนรู้ข้อโต้แย้งของผู้สนับสนุนทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์บางทฤษฎี

เลนส์

ธรรมชาติของแสง ความเร็วแสง

ทัศนศาสตร์เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่ศึกษาปรากฏการณ์ของแสงและกฎที่กำหนดไว้สำหรับปรากฏการณ์ดังกล่าว เช่นเดียวกับปฏิสัมพันธ์ของแสงกับสสารธรรมชาติของแสง

ข้อมูลเกี่ยวกับโลกมาถึงบุคคลผ่านการมองเห็น ด้วยความช่วยเหลือของแสง เราได้รับข้อมูลส่วนใหญ่เกี่ยวกับโลกรอบตัวเรา

ข้อมูลแรกเกี่ยวกับแสงปรากฏขึ้นเมื่อ 2.5 พันปีก่อน

พีทาโกรัสเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกๆ ที่ตั้งสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับธรรมชาติของแสง (ดูรูปที่ 1) เขาเป็นคนแรกที่ไม่เพียงแต่เดาเท่านั้น แต่ยังพิสูจน์ว่าแสงเดินทางเป็นเส้นตรงอีกด้วย เขาและนักเรขาคณิตอื่นๆ จนถึงยุคลิด ใช้ปรากฏการณ์แสงของการสะท้อนและการหักเหของแสงเพื่อสร้างรากฐานของเรขาคณิต ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่สาขาหนึ่งของเลนส์เรียกว่าเลนส์เรขาคณิต

ข้าว. 1. พีทาโกรัส

พีธากอรัส: “แสงคือกระแสของอนุภาคที่ปล่อยวัตถุออกมา โดยทะลุเข้าไปในดวงตาของมนุษย์ และนำข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา”

ในศตวรรษที่ 17 ไอแซก นิวตันได้เป็นผู้เสนอทฤษฎีนี้ (ดูรูปที่ 2) เขาอธิบายปรากฏการณ์ทางแสงหลายอย่างโดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าแสงเป็นกระแสของอนุภาคพิเศษ

ข้าว. 2. ไอแซก นิวตัน

"Corpuscula" มาจากภาษาละติน คลังข้อมูล - อนุภาค ดังนั้นทฤษฎีของนิวตันจึงถูกเรียกว่าทฤษฎีเกี่ยวกับแสง

1. การแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง

2. กฎแห่งการสะท้อน

3. กฎแห่งการเกิดเงาจากวัตถุ

ในเวลาเดียวกันก็มีอีกทฤษฎีหนึ่งปรากฏขึ้น - ทฤษฎีคลื่นของแสง

ผู้เสนอทฤษฎีนี้คือ คริสเตียน ฮอยเกนส์ (ดูรูปที่ 3) เขาพยายามอธิบายปรากฏการณ์แบบเดียวกับนิวตันเฉพาะจากตำแหน่งที่แสงเป็นคลื่นเท่านั้น

ข้าว. 3. คริสเตียน ไฮเกนส์

ฮอยเกนส์สร้างทฤษฎีคลื่นแสงโดยการเปรียบเทียบกับกระบวนการของคลื่นในน้ำและอากาศ ดังนั้นเชื่อว่าคลื่นแสงควรแพร่กระจายในตัวกลางยืดหยุ่นบางชนิด ซึ่งเขาเรียกว่าอีเทอร์แสง แนวคิดนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับทัศนศาสตร์คลื่นจนถึงต้นศตวรรษที่ 20

ในเวลานั้นสังเกตเห็นแล้วว่าแสงไม่ได้เดินทางเป็นเส้นตรงเท่านั้น

1. แสงสามารถโค้งงอไปรอบๆ สิ่งกีดขวาง - การเลี้ยวเบน (ดูรูปที่ 4)

ข้าว. 4. การเลี้ยวเบน

2. คลื่นสามารถรวมกันได้ - การรบกวน (ดูรูปที่ 5)

ข้าว. 5. การรบกวน

ปรากฏการณ์เหล่านี้เป็นลักษณะเฉพาะของคลื่นเท่านั้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมไฮเกนส์จึงเชื่อว่าแสงก็คือคลื่น

ทฤษฎีเกี่ยวกับร่างกายไม่สามารถอธิบายได้ว่ารังสีหนึ่งผ่านอีกรังสีหนึ่งได้อย่างไร หากเราถือว่าแสงเป็นกระแสอนุภาค ก็ควรสังเกตปฏิกิริยาโต้ตอบ แต่ไม่ได้สังเกต และสิ่งนี้พูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่าแสงก็คือคลื่น

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีของแม็กซ์เวลล์ได้ถูกสร้างขึ้น เขาพิสูจน์ว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายด้วยความเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

จากการทดลองพบว่าแสงเดินทางด้วยความเร็วเท่านี้เช่นกัน

แสงเป็นกรณีพิเศษของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ศตวรรษที่ 17 - นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Roemer ได้ทำการทดลองซึ่งปรากฎว่าความเร็วของการแพร่กระจายของแสงอยู่ที่ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

พ.ศ. 2391 (ค.ศ. 1848) ฮิปโปไลต์ ฟิโซ พิสูจน์ว่าความเร็วแสงอยู่ที่ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ทั้งหมดนี้ยืนยันความจริงที่ว่าแสงคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ในศตวรรษที่ 19 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ (ดูรูปที่ 6) ศึกษาคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและแสดงให้เห็นว่าแสงอาจเป็นอนุภาคได้ เฮิรตซ์ค้นพบปรากฏการณ์ของเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค

ข้าว. 6. ไฮน์ริช เฮิรตซ์

ไฮน์ริช เฮิรตซ์ศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในตอนแรกเชื่อว่าพวกมันไม่มีอยู่จริง และแสดงความกล้าหาญอย่างแท้จริงโดยเป็นคนแรกที่รับรู้ความเป็นจริงของพวกมันในฐานะวัตถุธรรมชาติ

เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค: เมื่อสัมผัสกับแสง อิเล็กตรอนจะถูกกระแทกออกจากแผ่นโลหะที่มีประจุลบ

ซึ่งสามารถทำได้ก็ต่อเมื่อแสงเป็นกระแสอนุภาค

ในศตวรรษที่ 20 พวกเขามาถึงวิธีแก้ปัญหาขั้นสุดท้ายด้วยการนำเสนอแนวคิดเรื่องความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาคของแสง

เมื่อแสงแพร่กระจาย แสงจะมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น (คุณสมบัติของคลื่น) และเมื่อปล่อยออกมาและดูดซับ แสงจะมีพฤติกรรมเหมือนอนุภาค (โดยมีคุณสมบัติทั้งหมดของอนุภาค) นั่นคือแสงมีลักษณะเป็นคู่

ดังนั้นปรากฏการณ์ทั้งหมดจึงพิจารณาจากมุมมองของทั้งสองทฤษฎีนี้

1. ฟิสิกส์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11: หนังสือเรียนเพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบันและโรงเรียน ด้วยความลึก เรียนฟิสิกส์: ระดับโปรไฟล์ / A.T. กลาซูนอฟ, O.F. Kabardin, A.N. มาลิน และคณะ เอ็ด. เอเอ พินสกี้ โอ.เอฟ. คาบาดินา. รอสส์ ศึกษา วิทยาศาสตร์, รอสส์. ศึกษา การศึกษา. – อ.: การศึกษา, 2552.
2. Kasyanov V.A. ฟิสิกส์. เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน – อ.: อีสตาร์ด, 2548.
3. Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์: หนังสือเรียน. สำหรับเกรด 11 การศึกษาทั่วไป สถาบัน – อ.: การศึกษา, 2553.

1. โรงเรียนเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ()
2. Realphys.com ()
3. JSC "พลังงาน" ()

ริมเควิช เอ.พี. ฟิสิกส์. หนังสือปัญหา. เกรด 10–11 – อ.: อีสตาร์ด, 2010. – ฉบับที่ 1019, 1021

1. ผู้สนับสนุนทฤษฎีเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงใช้ข้อเท็จจริงใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของแสง
2. โฟโตอิเล็กทริคเอฟเฟ็กต์ยืนยันคลื่นหรือแนวคิดเกี่ยวกับร่างกายของธรรมชาติของแสงหรือไม่?
3. แนวคิดของธรรมชาติคู่ของแสงเรียกว่าอะไร?
4. ในกรณีใดบ้างที่แสงควรถือเป็นกระแสของอนุภาค?