Меню

Свет как электрическая волна



Свет как электромагнитная волна

Что такое свет?

Свет — это форма энергии, видимая человеческим глазом, которую излучают движущиеся заряженные частицы.

Солнечный свет играет важную роль в жизни живой природы. Он необходим для роста растений. Растения преобразуют энергию солнечного света в химическую форму с помощью процесса фотосинтеза. Нефть, уголь и природный газ являются остатками растений, живших миллионы лет назад. Можно сказать, что это энергия преобразованного солнечного света.

Ученые с помощью экспериментов доказали, что время от времени свет ведет себя как частица, а в другое время как волна. В 1900 году квантовая теория Макса Планка объединила две точки зрения ученых на свет. И в современной физике свет рассматривают как поперечные электромагнитные волны, видимые человек, которые излучаются квантами света (фотонами) — частицами не имеющими массы и движущимися со скоростью

Характеристики света

Как любую волну, свет можно охарактеризовать длиной (λ), частотой (υ) и скоростью распространения в какой-либо среде (v). Связь между этими величинами демонстрирует формула:

Видимый свет лежит в диапазоне длин волн электромагнитного излучения от м (в порядке возрастания длины волны: фиолетовый, синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный). Частота световой волны связана с его цветом.

Когда световая волна переходит из вакуума в среду, то происходит уменьшение ее длины и скорости распространения, частота световой волны остается неизменной:

n — показатель преломления среды, с — скорость света в вакууме.

Необходимо помнить, что скорость света:

  • в вакууме является универсальной постоянной во всех системах отчета;
  • в среде всегда меньше скорости света в вакууме;
  • зависит от среды, через которую он проходит;
  • в вакууме всегда больше скорости любой частицы, обладающей массой.

Волновая природа света

Волновая природа света была впервые проиллюстрирована с помощью экспериментов по дифракции и интерференции. Как и все электромагнитные волны, свет может проходить через вакуум, отражаться и преломляться. Поперечную природу света доказывает явление поляризации.

Интерференция

Световые волны, имеющие постоянную разность фаз и одинаковые частоты, производят видимый эффект интерференции, когда происходит усиление или ослабление результирующей волны.

Исаак Ньютон был одним из первых ученых, изучавших явление интерференции. В своем знаменитом эксперименте «Кольца Ньютона» он соединил выпуклую линзу с большим радиусом кривизны с плоской стеклянной пластиной. Если рассматривать эту оптическую систему через отраженный солнечный свет, наблюдается ряд концентрических светлых и темных сильно окрашенных кругов света. Кольца проявляются из-за тонкого слоя воздуха между линзой и пластиной. Свет, отраженный от верхней и нижней поверхности стекла, интерферирует и дает максимум интерференции в виде светлых, а минимум в виде темных колец.

Дифракция

Дифракция — это огибание световой волной препятствий. Явление можно наблюдать, когда препятствие по своим размерам сравнимо с длиной волны. Если объект намного больше длины волны от источника света, явление практически незаметно.

Результат дифракции — чередующиеся цветные и темные полосы света или концентрические окружности. Этот оптический эффект возникает в результате того, что волны, обогнувшие препятствие интерферируют. Такую картину дает отраженный от поверхности компакт-диска свет.

Источник

Основы электроакустики

Совсем немного времени с момента открытия электромагнитных колебаний понадобилось на понимание того, что свет также является совокупностью электромаг­нитных колебаний — только очень высокочастотных. Не­случайно скорость света равна скорости распространения электромагнитных волн и характеризуется константой с = 300 ООО км/с.

Читайте также:  Насчитали пени за свет

Глаз — основной орган человека, воспринимающий свет. При этом длина волны световых колебаний воспри­нимается глазом как цвет световых лучей. В школьном курсе физики приводится описание классического опыта по разложению белого света — стоит достаточно узкий луч белого (например, солнечного) света направить на стек­лянную призму с треугольным сечением, как он тут же расслоится на множество плавно переходящих друг в друга световых пучков разного цвета. Это явление обусловлено различной степенью преломления световых волн различ­ной длины.

Помимо длины волны (или частоты), световые коле­бания характеризуются интенсивностью. Из ряда мер интенсивности светового излучения (яркость, световой поток, освещенность и др.) при описании видеоустройств наиболее важной является освещенность. Не вдаваясь в тонкости определения световых характеристик, отметим, что освещенность измеряется в люксах и является привыч­ной для нас мерой визуальной оценки видимости объек­тов. Ниже представлены типовые уровни освещенности:

  • Освещенность в 20 см от горящей свечи 10—15 люкс
  • Освещенность комнаты при горящих лампах накаливания 100 люкс
  • Освещенность офиса с люминесцентными лампами 300-500 люкс
  • Освещенность, создаваемая галогенными лампами 750 люкс
  • Освещенность при ярком солнечном свете 20000люкс и выше

Свет широко используется в технике связи. Достаточ­но отметить такие применения света, как передача инфор­мации по световолоконным линиям связи, применение в современных электроакустических устройствах оптичес­кого выхода для оцифрованных звуковых сигналов, при­менение пультов дистанционного управления по лучу инфракрасного света и др.

Электромагнитная природа света Свет обладает как волновыми свойствами, так и корпускулярными свойствами. Такое свойство света называет корпускулярно-волновой дуализм. Но ученые и физики древности не знали об этом, и изначально считали свет упругой волной.

Свет — волны в эфире Но так как для распространения упругих волн нужна среда, то возникал правомерный вопрос, в какой же среде распространяется свет? Какая среда находится на пути от Солнца к Земле? Сторонники волновой теории света предположили что всё пространство во вселенной заполнено некоторой невидимой упругой средой. Они даже придумали ей название – светоносный эфир. В то время, ученые еще не знали о существовании каких либо волн, кроме механических. Такие взгляды на природу света высказывались примерно в 17 веке. Считалось, что свет распространяется именно в этом светоносном эфире.

Свет — поперечная волна Но такое предположение вызывало ряд противоречивых вопросов. К концу 18 века было доказано, что свет является поперечной волной. А упругие поперечные волны могут возникать только в твердых телах, следовательно, светоносный эфир является твердым телом. Это вызывало сильную головную боль у ученых того времени. Как небесные тела могут двигаться сквозь твердый светоносный эфир, и при этом не испытывать никакого сопротивления.

Свет — электромагнитная волна Во второй половине 19 века Максвелл доказал теоретически существование электромагнитных волн, которые могут распространяться даже в вакууме. И он предположил, что свет тоже является электромагнитной волной. Потом это предположение подтвердилось. Но актуально также было представление о том, что в некоторых случаях свет ведет себя как поток частиц. Теория Максвелла противоречила некоторым экспериментальным фактам. Но, в 1990 году, физик Макс Планк выдвинул гипотезу, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. А в 1905 г. Альберт Эйнштейн выдвинул идею, о том, что электромагнитные волны с некоторой частотой можно рассматривать как поток квантов излучения с энергией E=р*ν. В настоящее время квант электромагнитного излучения называют фотоном. Фотон не обладает ни массой, ни зарядом и всегда распространяется со скоростью света. То есть при излучении и поглощении свет проявляет корпускулярные свойства, а при перемещении в пространстве волновые.

Читайте также:  Счастливы вместе света выучила города

Источник

Презентация на тему «Свет как электромагнитная волна»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Свет как электромагнитная волна 9 класс Плетнев Сергей Иванович, учитель физики первой квалификационной категории МОУ Большекарамасская СОШ Волжского района E-mail: pletnev130@gmail.com

Тема урока: СВЕТ КАК ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ВОЛНА Цель урока: Обобщить знания по теме «Геометрическая и волновая оптика»; способствовать осознанию волновой природы света; продолжить формирование умения применять теоретические знания для объяснения явлений природы; способствовать формированию интереса к физике; способствовать развитию самостоятельной познавательной активности, обогащению словарного запаса научной терминологией, показать, что наука тесно переплетается с искусством.

Свет как электромагнитная волна Теории возникновения и распространения света начали свое существование в 17 в. Первая теория- корпускулярная. Согласно её положениям свет- это поток частиц (корпускул), которые движутся от источника в разные стороны. Вторая теория- волновая. Свет- это волна.

Гюйгенс Христиан (1629-1695) нидерландский физик, основоположник волновой теории света Ньютон Исаак (1643-1727) английский физик , основоположник корпускулярной теории света

В качестве доказательства волновой теории света приводились следующие примеры: 1. Пересекающиеся световые лучи не влияют друг на друга. 2. Если свет- это поток частиц, почему масса светящегося объекта (Солнца) не уменьшается? В качестве доказательства корпускулярной теории света описывалось образование тени: частицы долетают до преграды и не проходят сквозь нее. Образуется тень. В начале 20 в. было доказано, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц, при распространении как электромагнитная волна.

Световая волна обладает следующими свойствами: Скорость распространения в вакууме В оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Прямолинейностью распространения света объясняются тени и полутени. Солнечное затмение объясняется законом прямолинейного распространения света.

3. Угол падения светового луча равен углу его отражения. Падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. (Закон отражения света).

4. Падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред. Называется относительный показатель преломления. (Закон преломления света).  

5. При прохождении луча под некоторым углом через границу раздела двух сред может наблюдаться разложение белого света на цветные компоненты (в спектр). Это явление называется дисперсией.

6. Две световые волны могут сложиться. При этом наблюдается усиление или ослабление результирующего колебания. Явление называется интерференцией. На экране видно чередование светлых и темных полос. Явление интерференции открыто в 1802 г. Волны должны быть когерентными, т.е. иметь одинаковую частоту и фазу Юнг Томас (1773-1829) английский физик

Читайте также:  Извлеченный священный свет где взять

Дифракция Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. При дифракции световые волны огибают границы непрозрачных тел и могут проникать в область геометрической тени.

Поляризация Поляризацией называется преобразование света из естественного в плоскополяризованный

Домашнее здание: параграфы 58, 59. Подготовка к контрольной работе по теме «Электромагнитное поле». Повторить параграфы 42-59

Инклюзия в современном обществе и ее роль в социализации

  • Свидетельство каждому участнику

идёт регистрация Успейте записаться до 2 февраля!

Тема урока:
СВЕТ КАК ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ВОЛНА

Цель урока : Обобщить знания по теме «Геометрическая и волновая оптика»; способствовать осознанию волновой природы света; продолжить формирование умения применять теоретические знания для объяснения явлений природы; способствовать формированию интереса к физике; способствовать развитию самостоятельной познавательной активности, обогащению словарного запаса научной терминологией, показать, что наука тесно переплетается с искусством.

Теории возникновения и распространения света начали свое существование в 17 в.Первая теория- корпускулярная. Согласно её положениям свет- это поток частиц (корпускул), которые движутся от источника в разные стороны. Вторая теория- волновая. Свет- это волна.

В качестве доказательства волновой теории света приводились следующие примеры:

1. Пересекающиеся световые лучи не влияют друг на друга.

2. Если свет- это поток частиц, почему масса светящегося объекта (Солнца) не уменьшается?

В качестве доказательства корпускулярной теории света описывалось образование тени: частицы долетают до преграды и не проходят сквозь нее. Образуется тень.

В начале 20 в. было доказано, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц, при распространении как электромагнитная волна.

Световая волна обладает следующими свойствами:

1.Скорость распространения в вакууме

2. В оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Прямолинейностью распространения света объясняются тени и полутени.

3. Угол падения светового луча равен углу его отражения. Падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. (Закон отражения света).

4. Падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред. Называется относительный показатель преломления. (Закон преломления света).
5. При прохождении луча под некоторым углом через границу раздела двух сред может наблюдаться разложение белого света на цветные компоненты (в спектр). Это явление называется дисперсией.

6. Две световые волны могут сложиться. При этом наблюдается усиление или ослабление результирующего колебания. Явление называется интерференцией. На экране видно чередование светлых и темных полос. Явление интерференции открыто в 1802 г. Волны должны быть когерентными, т.е. иметь одинаковую частоту и фазу

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. При дифракции световые волны огибают границы непрозрачных тел и могут проникать в область геометрической тени.

Домашнее здание: параграфы 58, 59.

Подготовка к контрольной работе по теме «Электромагнитное поле». Повторить параграфы 42-59

Источник

Adblock
detector