Füüsikas on valgusnähtused optilised, kuna need kuuluvad sellesse alajaotisse. Selle nähtuse mõju ei piirdu ainult inimesi ümbritsevate objektide nähtavaks muutmisega. Lisaks edastab päikesevalgustus ruumis soojusenergiat, mille tulemusena kehad kuumenevad. Selle põhjal püstitati teatud hüpoteesid selle nähtuse olemuse kohta.
Energia ülekandmist teostavad keskkonnas levivad kehad ja lained, seega koosneb kiirgus osakestest, mida nimetatakse korpuskliteks. Nii nimetas Newton neid, tema järgi ilmusid uued teadlased, kes seda süsteemi täiustasid, Huygens, Foucault jne. Valguse elektromagnetilise teooria esitas veidi hiljem Maxwell.
Valgusteooria päritolu ja areng
Tänu esimesele hüpoteesile moodustas Newton korpuskulaarse süsteemi, mis selgitas selgeltoptiliste nähtuste olemus. Selles teoorias sisalduvate struktuurikomponentidena kirjeldati mitmesuguseid värvikiirgusi. Häireid ja difraktsiooni selgitas Hollandi teadlane Huygens 16. sajandil. See teadlane esitas ja kirjeldas lainetel põhinevat valgusteooriat. Kõik loodud süsteemid ei olnud aga õigustatud, kuna need ei selgitanud optiliste nähtuste olemust ja alust. Pika otsimise tulemusena jäid lahendamata nii valguse emissiooni tõesuse ja autentsuse kui ka nende olemuse ja aluse küsimused.
Mõni sajand hiljem hakkasid Foucault' Fresneli juhtimisel mitmed uurijad püstitama teisi hüpoteese, mille tõttu ilmnes lainete teoreetiline eelis kehakeste ees. Sellel teoorial oli aga ka puudusi ja puudujääke. Tegelikult viitas see loodud kirjeldus mõne kosmoses oleva aine olemasolule, kuna Päike ja Maa on üksteisest kaugel. Kui valgus langeb vab alt ja läbib neid objekte, siis on neis põikmehhanismid.
Teooria edasine kujundamine ja täiustamine
Kogu selle hüpoteesi põhjal tekkisid eeldused uue teooria loomiseks maailmaeetrist, mis täidab kehasid ja molekule. Ja selle aine omadusi arvesse võttes peab see olema tahke, mille tulemusena jõudsid teadlased järeldusele, et sellel on elastsed omadused. Tegelikult peaks eeter mõjutama maakera ruumis, kuid seda ei juhtu. Seega ei ole see aine kuidagi õigustatud, välja arvatud see, et valguskiirgus voolab sellest läbi ja seeon kõvadus. Selliste vastuolude põhjal seati see hüpotees kahtluse alla, mõttetu ja edasine uurimine.
Maxwelli teosed
Võib öelda, et valguse laineomadused ja valguse elektromagnetiline teooria said üheks, kui Maxwell alustas oma uurimistööd. Uuringu käigus selgus, et nende suuruste levimiskiirused langevad kokku, kui need on vaakumis. Empiirilise põhjendamise tulemusena esitas ja tõestas Maxwell hüpoteesi valguse tõelise olemuse kohta, mida kinnitasid eduk alt aastad ja muud praktikad ja kogemused. Nii loodi üle-eelmisel sajandil valguse elektromagnetiline teooria, mis on kasutusel tänaseni. Hiljem tunnistatakse seda klassikaks.
Valguse laineomadused: valguse elektromagnetiline teooria
Uue hüpoteesi alusel tuletati valem λ=c/ν, mis näitab, et pikkust saab sageduse arvutamisel leida. Valguse emissioon on elektromagnetlained, kuid ainult siis, kui need on inimesele tajutavad. Lisaks võib neid nimetada sellisteks ja neid käsitletakse kõikumisega vahemikus 4 1014 kuni 7,5 1014 Hz. Selles vahemikus võib võnkesagedus varieeruda ja kiirguse värvus on erinev ning igal segmendil või intervallil on sellele iseloomulik ja vastav värv. Selle tulemusena on määratud väärtuse sagedus vaakumis lainepikkus.
Arvutus näitab, et valguse emissioon võib olla vahemikus 400 nm kuni 700 nm (violetne japunased värvid). Üleminekul säilib toon ja sagedus ning need sõltuvad lainepikkusest, mis varieerub sõltuv alt levimiskiirusest ja on ette nähtud vaakumi jaoks. Maxwelli elektromagnetiline valgusteooria põhineb teaduslikul alusel, kus kiirgus avaldab survet keha koostisosadele ja otse sellele. Tõsi, seda kontseptsiooni katsetas ja tõestas hiljem empiiriliselt Lebedev.
Valguse elektromagnetiline ja kvantteooria
Valguskehade kiirgus ja jaotus võnkesageduste osas ei ole kooskõlas seadustega, mis tuletati lainehüpoteesist. Selline väide tuleneb nende mehhanismide koostise analüüsist. Saksa füüsik Planck püüdis sellele tulemusele seletust leida. Hiljem jõudis ta järeldusele, et kiirgus esineb teatud portsjonitena – kvantina, siis nimetati seda massi footoniteks.
Selle tulemusena jõudis optiliste nähtuste analüüs järeldusele, et valguse emissiooni ja neeldumist selgitati massi koostise abil. Kuigi neid, mis levisid keskkonnas, selgitati laineteooriaga. Seega on nende mehhanismide täielikuks uurimiseks ja kirjeldamiseks vaja uut kontseptsiooni. Veelgi enam, uus süsteem pidi selgitama ja ühendama valguse erinevaid omadusi, st korpuskulaarsust ja lainetust.
Kvantteooria arendamine
Selle tulemusena olid Bohri, Einsteini, Plancki tööd selle täiustatud struktuuri aluseks, mida nimetati kvantiks. Praeguseks on see süsteem kirjeldanud ja selgitanudmitte ainult klassikaline valguse elektromagnetiline teooria, vaid ka teised füüsikaliste teadmiste harud. Sisuliselt pani uus kontseptsioon aluse paljudele kehades ja ruumis esinevatele omadustele ja nähtustele ning peale selle ennustas ja selgitas tohutul hulgal olukordi.
Sisuliselt kirjeldatakse valguse elektromagnetilist teooriat lühid alt kui nähtust, mis põhineb erinevatel dominantidel. Näiteks optika korpuskulaar- ja lainemuutujatel on seos ja neid väljendatakse Plancki valemiga: ε=ℎν, on olemas kvantenergia, elektromagnetkiirguse võnkumised ja nende sagedus, konstantne koefitsient, mis ei muutu ühegi nähtuse puhul. Uue teooria kohaselt koosneb teatud varieeruvate mehhanismidega optiline süsteem tugevusega footonitest. Seega kõlab teoreem järgmiselt: kvantenergia on otseselt võrdeline elektromagnetkiirguse ja selle sageduse kõikumisega.
Planck ja tema kirjutised
Aksioom c=νλ, Plancki valemi tulemusena tekib ε =hc / λ, seega võib järeldada, et ül altoodud nähtus on vaakumis optilise mõjuga lainepikkuse vastand. Suletud ruumis tehtud katsed näitasid, et seni, kuni footon eksisteerib, liigub see teatud kiirusega ega suuda oma tempot aeglustada. Kuid see imendub ainete osakestesse, millega ta teel kohtub, mille tulemusena toimub vahetus ja see kaob. Erinev alt prootonitest ja neutronitest pole sellel puhkemassi.
Elektromagnetlained ja valgusteooriad ei seleta ikka veel vastuolulisi nähtusi,Näiteks ühes süsteemis on väljendunud omadused ja teises korpuskulaarsed, kuid sellegipoolest ühendab neid kõiki kiirgus. Kvantide kontseptsioonist lähtudes on olemasolevad omadused olemas optilise struktuuri ja üldise aine olemuses. See tähendab, et osakestel on lainelised omadused ja need on omakorda korpuskulaarsed.
Valgusallikad
Valguse elektromagnetilise teooria alused põhinevad aksioomil, mis ütleb: molekulid, kehade aatomid tekitavad nähtavat kiirgust, mida nimetatakse optilise nähtuse allikaks. Seda mehhanismi toodab tohutult palju objekte: lamp, tikud, torud jne. Pealegi saab iga sellise asja jagada samaväärseteks rühmadeks, mis määratakse kiirgust realiseerivate osakeste kuumutamise meetodiga.
Struktuursed tuled
Hõõgu algne päritolu on tingitud aatomite ja molekulide ergastumisest, mis on tingitud osakeste kaootilisest liikumisest kehas. See juhtub, kuna temperatuur on piisav alt kõrge. Kiirgav energia suureneb tänu sellele, et nende sisemine tugevus suureneb ja kuumeneb. Sellised objektid kuuluvad esimesse valgusallikate rühma.
Aatomite ja molekulide hõõgumine tekib lendavate ainete osakeste baasil ja see pole minimaalne kuhjumine, vaid terve voog. Temperatuur siin erilist rolli ei mängi. Seda sära nimetatakse luminestsentsiks. See tähendab, et see tekib alati tänu sellele, et keha neelab välist energiat, mis on põhjustatud elektromagnetkiirgusest, keemilisest kiirgusestreaktsioon, prootonid, neutronid jne
Ja allikaid nimetatakse luminestsentsteks. Selle süsteemi valguse elektromagnetilise teooria definitsioon on järgmine: kui pärast energia neeldumist keha poolt möödub kogemustega mõõdetav aeg ja seejärel tekitab see kiirgust mitte temperatuuriindikaatorite tõttu, siis kuulub see ülalnimetatute hulka. grupp.
Luminestsentsi üksikasjalik analüüs
Siiski ei kirjelda sellised omadused seda rühma täielikult, kuna sellel on mitu liiki. Tegelikult jäävad kehad pärast energia neelamist hõõguvaks ja kiirgavad seejärel kiirgust. Ergastusaeg on reeglina erinev ja sõltub paljudest parameetritest, sageli ei ületa mitu tundi. Seega võib küttemeetodit olla mitut tüüpi.
Haruldatud gaas hakkab kiirgama pärast alalisvoolu läbimist. Seda protsessi nimetatakse elektroluminestsentsiks. Seda täheldatakse pooljuhtides ja LED-ides. See juhtub nii, et voolu läbimine annab elektronide ja aukude rekombinatsiooni, selle mehhanismi tõttu tekib optiline nähtus. See tähendab, et energia muudetakse elektrilisest valguseks, vastupidine sisemine fotoelektriline efekt. Räni peetakse infrapuna kiirgajaks, samas kui galliumfosfiid ja ränikarbiid realiseerivad nähtava nähtuse.
Fotoluminestsentsi essents
Keha neelab valgust ning tahked ained ja vedelikud kiirgavad pikki lainepikkusi, mis erinevad igas mõttes originaalistfootonid. Hõõgumiseks kasutatakse ultraviolettkiirgust. Seda ergastusmeetodit nimetatakse fotoluminestsentsiks. See esineb spektri nähtavas osas. Kiirgus muundub, seda tõestas 18. sajandil inglise teadlane Stokes ja see on nüüdseks aksiomaatiline reegel.
Valguse kvant- ja elektromagnetiteooria kirjeldavad Stokesi mõistet järgmiselt: molekul neelab osa kiirgusest, seejärel kannab selle soojusülekande käigus teistele osakestele, ülejäänud energia kiirgab optilise nähtuse. Valemiga hν=hν0 – A selgub, et luminestsentsi emissiooni sagedus on väiksem kui neelduv sagedus, mille tulemuseks on pikem lainepikkus.
Optilise nähtuse levimise ajaraam
Valguse elektromagnetiline teooria ja klassikalise füüsika teoreem näitavad tõsiasja, et näidatud suuruse kiirus on suur. Läbib see ju vahemaa Päikesest Maani mõne minutiga. Paljud teadlased on püüdnud analüüsida aja sirgjoont ja seda, kuidas valgus liigub ühest kaugusest teise, kuid see on põhimõtteliselt ebaõnnestunud.
Tegelikult põhineb valguse elektromagnetiline teooria kiirusel, mis on füüsika põhikonstant, kuid mitte ennustatav, kuid võimalik. Loodi valemid ja pärast katsetamist selgus, et elektromagnetlainete levimine ja liikumine sõltub keskkonnast. Lisaks on see muutuja määratletudselle ruumi absoluutne murdumisnäitaja, kus määratud väärtus asub. Valguskiirgus on võimeline tungima igasse ainesse, selle tulemusena väheneb magnetiline läbilaskvus, seda silmas pidades määrab optika kiiruse dielektriline konstant.
