בפיזיקה, תופעות האור הן אופטיות, מכיוון שהן שייכות לתת-סעיף זה. ההשפעות של תופעה זו אינן מוגבלות להפיכת חפצים סביב אנשים גלויים. בנוסף, תאורה סולארית מעבירה אנרגיה תרמית בחלל, וכתוצאה מכך גופים מתחממים. בהתבסס על כך, הועלו השערות מסוימות לגבי טבעה של תופעה זו.
העברת אנרגיה מתבצעת על ידי גופים וגלים המתפשטים בתווך, ולכן הקרינה מורכבת מחלקיקים הנקראים גופיות. אז ניוטון כינה אותם, על שמו הופיעו חוקרים חדשים ששיפרו מערכת זו, היויגנס, פוקו וכו'. התיאוריה האלקטרומגנטית של האור הוצגה מעט מאוחר יותר על ידי מקסוול.
המקורות וההתפתחות של תורת האור
הודות להשערה הראשונה, ניוטון יצר מערכת גופית, שהסבירה בבירורהמהות של תופעות אופטיות. קרינות צבע שונות תוארו כמרכיבים מבניים הכלולים בתיאוריה זו. הפרעות ודיפרקציה הוסברו על ידי המדען ההולנדי הויגנס במאה ה-16. חוקר זה העלה ותאר את תיאוריית האור המבוססת על גלים. עם זאת, כל המערכות שנוצרו לא היו מוצדקות, שכן הן לא הסבירו את עצם המהות והבסיס של תופעות אופטיות. כתוצאה מחיפוש ארוך, השאלות בדבר האמת והאותנטיות של פליטות האור, כמו גם המהות והבסיס שלהן, נותרו בלתי פתורות.
כמה מאות שנים מאוחר יותר, כמה חוקרים בהנהגתו של פוקו, התחילו פרנל להעלות השערות אחרות, שבגללן נחשף היתרון התיאורטי של גלים על פני גופים. אולם, לתיאוריה זו היו גם חסרונות וחסרונות. למעשה, התיאור שנוצר זה הציע נוכחות של חומר כלשהו שנמצא בחלל, בשל העובדה שהשמש וכדור הארץ נמצאים במרחק רב זה מזה. אם האור נופל בחופשיות ועובר דרך העצמים האלה, אז יש בהם מנגנונים רוחביים.
גיבוש ושיפור נוסף של התיאוריה
בהתבסס על כל ההשערה הזו, התעוררו התנאים המוקדמים ליצירת תיאוריה חדשה על האתר העולמי, הממלא גופים ומולקולות. ובהתחשב במאפיינים של החומר הזה, הוא חייב להיות מוצק, כתוצאה מכך, מדענים הגיעו למסקנה שיש לו תכונות אלסטיות. למעשה, האתר צריך להשפיע על הגלובוס בחלל, אבל זה לא קורה. לפיכך, החומר הזה אינו מוצדק בשום צורה, אלא שקרינת אור זורמת דרכו, והואיש קשיות. בהתבסס על סתירות כאלה, השערה זו הועמדה בספק, חסר משמעות ומחקר נוסף.
העבודות של מקסוול
ניתן לומר שתכונות הגל של האור והתיאוריה האלקטרומגנטית של האור הפכו לאחד כאשר מקסוול החל את מחקרו. במהלך המחקר, נמצא כי מהירויות ההתפשטות של הכמויות הללו תואמות אם הן נמצאות בחלל ריק. כתוצאה מביסוס אמפירי, מקסוול הציג והוכיח השערה לגבי טבעו האמיתי של האור, שאושרה בהצלחה על ידי שנים ושיטות אחרות וניסיון. כך, במאה הקודמת, נוצרה תיאוריה אלקטרומגנטית של אור, שנמצאת בשימוש עד היום. מאוחר יותר הוא יוכר כקלאסיקה.
תכונות הגל של האור: התיאוריה האלקטרומגנטית של האור
בהתבסס על ההשערה החדשה, נגזרה הנוסחה λ=c/ν, מה שמצביע על כך שניתן למצוא את האורך בעת חישוב התדר. פליטת האור היא גלים אלקטרומגנטיים, אבל רק אם הם ניתנים לתחושה לבני אדם. בנוסף, ניתן לקרוא להם כאלה והם מטופלים בתנודות מ-4 1014 ל-7.5 1014 Hz. בטווח זה תדר התנודות יכול להשתנות וצבע הקרינה שונה ולכל קטע או מרווח יהיה צבע אופייני ומתאים לו. כתוצאה מכך, התדירות של הערך שצוין היא אורך הגל בוואקום.
החישוב מראה שפליטת האור יכולה להיות מ-400 ננומטר עד 700 ננומטר (סגול וצבעים אדומים). במעבר, הגוון והתדר נשמרים ותלויים באורך הגל, המשתנה בהתאם למהירות ההתפשטות וצוין עבור ואקום. תיאוריית האור האלקטרומגנטית של מקסוול מבוססת על בסיס מדעי, שבו הקרינה מפעילה לחץ על מרכיבי הגוף ועליו ישירות. נכון, מושג זה נבדק והוכח באופן אמפירי מאוחר יותר על ידי Lebedev.
תורת האור האלקטרומגנטית והקוואנטית
פליטה והפצה של גופים זוהרים במונחים של תדרי תנודות אינם תואמים את החוקים שנגזרו מהשערת הגל. אמירה כזו מגיעה מניתוח הרכב המנגנונים הללו. הפיזיקאי הגרמני פלאנק ניסה למצוא הסבר לתוצאה זו. מאוחר יותר, הוא הגיע למסקנה שקרינה מתרחשת בצורה של חלקים מסוימים - קוונטי, אז המסה הזו נקראה פוטונים.
כתוצאה מכך, הניתוח של תופעות אופטיות הוביל למסקנה שפליטת האור והבליעה הוסברו באמצעות הרכב מסה. בעוד אלו שהתפשטו במדיום הוסברו על ידי תיאוריית הגלים. לפיכך, נדרש מושג חדש כדי לחקור ולתאר את המנגנונים הללו במלואם. יתרה מכך, המערכת החדשה הייתה אמורה להסביר ולשלב את התכונות השונות של האור, כלומר, גופי וגל.
פיתוח תורת הקוונטים
כתוצאה מכך, העבודות של בוהר, איינשטיין, פלאנק היו הבסיס למבנה המשופר הזה, שנקרא קוונטי. עד היום מערכת זו מתארת ומסבירהלא רק התיאוריה האלקטרומגנטית הקלאסית של האור, אלא גם ענפים אחרים של ידע פיזיקלי. למעשה, התפיסה החדשה היווה בסיס למאפיינים ותופעות רבות המתרחשות בגופים ובמרחב, ומלבד זאת, הוא ניבא והסביר מספר עצום של מצבים.
בעיקרו של דבר, התיאוריה האלקטרומגנטית של האור מתוארת בקצרה כתופעה המבוססת על דומיננטים שונים. למשל, למשתנים גופניים וגלים של אופטיקה יש קשר והם באים לידי ביטוי בנוסחה של פלאנק: ε=ℎν, ישנן אנרגיה קוונטית, תנודות קרינה אלקטרומגנטיות ותדירותן, מקדם קבוע שאינו משתנה לשום תופעה. על פי התיאוריה החדשה, מערכת אופטית עם מנגנונים משתנים מסוימים מורכבת מפוטונים בעלי חוזק. לפיכך, המשפט נשמע כך: האנרגיה הקוונטית עומדת ביחס ישר לקרינה האלקטרומגנטית ולתנודות התדר שלה.
פלאנק וכתביו
Axiom c=νλ, כתוצאה מהנוסחה של פלאנק נוצרת ε=hc / λ, ולכן ניתן להסיק שהתופעה הנ ל היא הפוכה מאורך הגל עם השפעה אופטית בוואקום. ניסויים שבוצעו במרחב סגור הראו שכל עוד פוטון קיים, הוא ינוע במהירות מסוימת ולא יוכל להאט את קצבו. עם זאת, הוא נספג על ידי חלקיקי חומרים שהוא פוגש בדרך, כתוצאה מכך מתרחש החלפה, והוא נעלם. בניגוד לפרוטונים ולנייטרונים, אין לו מסת מנוחה.
גלים אלקטרומגנטיים ותיאוריות האור עדיין לא מסבירות את התופעות הסותרות,לדוגמה, במערכת אחת יהיו מאפיינים מובהקים, ובגוף אחר, אך עם זאת, כולם מאוחדים על ידי קרינה. בהתבסס על תפיסת הקוונטים, תכונות קיימות נוכחות בעצם המבנה האופטי ובכלל החומר. כלומר, לחלקיקים יש תכונות גל, ואלה, בתורם, גופניים.
מקורות אור
יסודות התיאוריה האלקטרומגנטית של האור מבוססים על האקסיומה, האומרת: מולקולות, אטומים של גופים יוצרים קרינה גלויה, הנקראת מקור של תופעה אופטית. יש מספר עצום של עצמים שמייצרים את המנגנון הזה: מנורה, גפרורים, צינורות וכו'. יתרה מכך, כל דבר כזה ניתן לחלק לקבוצות שוות, שנקבעות לפי שיטת החימום של החלקיקים שמממשים את הקרינה.
אורות מובנים
מקורו המקורי של הזוהר נובע מהעירור של אטומים ומולקולות עקב תנועה כאוטית של חלקיקים בגוף. זה קורה בגלל שהטמפרטורה גבוהה מספיק. האנרגיה המוקרנת מוגברת בשל העובדה שהחוזק הפנימי שלהם גדל ומתחמם. חפצים כאלה שייכים לקבוצה הראשונה של מקורות האור.
הליבון של אטומים ומולקולות נוצר על בסיס חלקיקים מעופפים של חומרים, וזו לא הצטברות מינימלית, אלא זרם שלם. הטמפרטורה כאן לא משחקת תפקיד מיוחד. זוהר זה נקרא זוהר. כלומר, זה תמיד קורה בגלל העובדה שהגוף סופג אנרגיה חיצונית הנגרמת מקרינה אלקטרומגנטית, כימיתתגובה, פרוטונים, נויטרונים וכו'.
והמקורות נקראים זוהרים. ההגדרה של התיאוריה האלקטרומגנטית של האור של מערכת זו היא כדלקמן: אם לאחר ספיגת האנרגיה על ידי גוף עובר זמן מה, ניתן למדידה על ידי ניסיון, ואז הוא מייצר קרינה שלא נובעת מחווני טמפרטורה, לכן, היא שייכת לאמור לעיל. קבוצה.
ניתוח מפורט של הארה
עם זאת, מאפיינים כאלה אינם מתארים במלואם קבוצה זו, בשל העובדה שיש לה מספר מינים. למעשה, לאחר קליטת האנרגיה, הגופים נשארים להט, ואז פולטים קרינה. זמן העירור, ככלל, משתנה ותלוי בפרמטרים רבים, לרוב אינו עולה על מספר שעות. לפיכך, שיטת החימום יכולה להיות מכמה סוגים.
גז נדיר מתחיל לפלוט קרינה לאחר שזרם ישר עבר דרכו. תהליך זה נקרא אלקטרולומינסנציה. זה נצפה במוליכים למחצה ובנוריות. זה קורה בצורה כזו שמעבר הזרם נותן ריקומבינציה של אלקטרונים וחורים, עקב מנגנון זה מתעוררת תופעה אופטית. כלומר, אנרגיה מומרת מחשמל לאור, האפקט הפוטואלקטרי הפנימי ההפוך. סיליקון נחשב לפולט אינפרא אדום, בעוד שגליום פוספיד וסיליקון קרביד מממשים את התופעה הנראית לעין.
מהות של photoluminescence
הגוף סופג אור, ומוצקים ונוזלים פולטים אורכי גל ארוכים הנבדלים מכל הבחינות מהמקורפוטונים. עבור ליבון, ליבון אולטרה סגול משמש. שיטת עירור זו נקראת photoluminescence. זה מתרחש בחלק הגלוי של הספקטרום. הקרינה עוברת טרנספורמציה, עובדה זו הוכחה על ידי המדען האנגלי סטוקס במאה ה-18 וכיום היא כלל אקסיומטי.
תורת הקוונטים והאלקטרומגנטית של האור מתארות את המושג סטוקס באופן הבא: מולקולה סופגת חלק מהקרינה, ואז מעבירה אותה לחלקיקים אחרים בתהליך העברת החום, האנרגיה הנותרת פולטת תופעה אופטית. עם הנוסחה hν=hν0 – A, מסתבר שתדר פליטת הארה נמוך מהתדר הנקלט, וכתוצאה מכך אורך גל ארוך יותר.
מסגרת זמן להפצה של תופעה אופטית
התיאוריה האלקטרומגנטית של האור ומשפט הפיזיקה הקלאסית מצביעים על העובדה שמהירות הכמות המצוינת גדולה. אחרי הכל, הוא עובר את המרחק מהשמש לכדור הארץ בכמה דקות. מדענים רבים ניסו לנתח את קו הזמן הישר ואת האופן שבו האור נע ממרחק אחד למשנהו, אך הם בעצם נכשלו.
למעשה, התיאוריה האלקטרומגנטית של האור מבוססת על מהירות, שהיא הקבוע העיקרי של הפיזיקה, אבל לא צפוי, אבל אפשרי. נוצרו נוסחאות, ולאחר בדיקה התברר שהתפשטות ותנועה של גלים אלקטרומגנטיים תלויה בסביבה. יתר על כן, משתנה זה מוגדרמקדם השבירה המוחלט של המרחב שבו נמצא הערך שצוין. קרינת האור מסוגלת לחדור לכל חומר, כתוצאה מכך החדירות המגנטית יורדת, לאור זאת, מהירות האופטיקה נקבעת על ידי הקבוע הדיאלקטרי.
