אור נחשב לכל סוג של קרינה אופטית. במילים אחרות, מדובר בגלים אלקטרומגנטיים, שאורכם הוא בטווח של יחידות של ננומטר.
הגדרות כלליות
מנקודת המבט של האופטיקה, האור הוא קרינה אלקטרומגנטית הנקלטת בעין האנושית. נהוג לקחת אזור בוואקום של 750 THz כיחידת שינוי. זהו קצה אורך הגל הקצר של הספקטרום. אורכו הוא 400 ננומטר. לגבי הגבול של גלים רחבים, קטע של 760 ננומטר, כלומר 390 THz, נלקח כיחידת מדידה.
בפיזיקה, האור נחשב כקבוצה של חלקיקים כיווניים הנקראים פוטונים. מהירות ההתפלגות של גלים בוואקום קבועה. לפוטונים יש מומנטום מסוים, אנרגיה, מסה אפסית. במובן הרחב יותר, האור הוא קרינה אולטרה סגולה גלויה. גלים יכולים להיות גם אינפרא אדום.
מנקודת המבט של האונטולוגיה, האור הוא תחילת ההוויה. כך אומרים פילוסופים וחוקרי דת. בגיאוגרפיה, מונח זה משמש להתייחסות לאזורים מסוימים בכוכב הלכת. האור עצמו הוא מושג חברתי. אף על פי כן, במדע יש לו תכונות, תכונות וחוקים ספציפיים.
טבע ומקורות אור
קרינה אלקטרומגנטית נוצרת בתהליך של אינטראקציה של חלקיקים טעונים. התנאי האופטימלי לכך יהיה חום, בעל ספקטרום רציף. הקרינה המקסימלית תלויה בטמפרטורה של המקור. דוגמה מצוינת לתהליך היא השמש. הקרינה שלו קרובה לזו של גוף שחור לחלוטין. אופי האור על השמש נקבע על ידי טמפרטורת החימום עד 6000 K. במקביל, כ-40% מהקרינה נמצאת בטווח הראות. ספקטרום ההספק המרבי ממוקם ליד 550 ננומטר.
מקורות אור יכולים להיות גם:
- קליפות אלקטרוניות של מולקולות ואטומים במהלך המעבר מרמה אחת לאחרת. תהליכים כאלה מאפשרים להשיג ספקטרום ליניארי. דוגמאות הן נורות לד ומנורות פריקת גז.
- קרינת צ'רנקוב, שנוצרת כאשר חלקיקים טעונים נעים במהירות הפאזה של האור.
- תהליכים של האטת פוטון. כתוצאה מכך נוצרת קרינת סינכרון או ציקלוטרון.
טבעו של האור יכול להיות קשור גם לזוהר. זה חל גם על מקורות מלאכותיים וגם על אורגניים. דוגמה: כימילומינסנציה, נצנוץ, זרחן וכו'.
בתורו, מקורות האור מחולקים לקבוצות לפי מחווני טמפרטורה: A, B, C, D65. הספקטרום המורכב ביותר נצפה בגוף שחור לחלוטין.
מאפייני אור
העין האנושית תופסת באופן סובייקטיבי קרינה אלקטרומגנטית כצבע. אז, האור יכול להפיץ גוונים לבנים, צהובים, אדומים, ירוקים. זה רקתחושה חזותית, הקשורה לתדירות הקרינה, בין אם היא ספקטרלית או מונוכרומטית בהרכבה. הוכח כי פוטונים מתפשטים אפילו בוואקום. בהיעדר חומר, מהירות הזרימה היא 300,000 קמ ש. תגלית זו התגלתה בתחילת שנות ה-70.
בגבול המדיה, זרם של אור חווה השתקפות או שבירה. במהלך ההתפשטות, הוא מתפוגג דרך החומר. ניתן לומר שהמדדים האופטיים של המדיום מאופיינים בערך שבירה השווה ליחס המהירויות בוואקום ובבליעה. בחומרים איזוטריים, התפשטות הזרימה אינה תלויה בכיוון. כאן, אינדקס השבירה מיוצג על ידי כמות סקלרית שנקבעת על ידי קואורדינטות וזמן. במדיום אנזוטרופי, פוטונים מופיעים כטנזור.
חוץ מזה, אור יכול להיות מקוטב ולא. במקרה הראשון, הכמות העיקרית של ההגדרה תהיה וקטור הגל. אם הזרימה אינה מקוטבת, אז היא מורכבת מקבוצה של חלקיקים המכוונים לכיוונים אקראיים.
המאפיין החשוב ביותר של האור הוא עוצמתו. זה נקבע על ידי כמויות פוטומטריות כמו כוח ואנרגיה.
מאפיינים בסיסיים של אור
תמונות יכולות לא רק ליצור אינטראקציה אחת עם השנייה, אלא גם להן כיוון. כתוצאה ממגע עם תווך זר, הזרימה חווה השתקפות ושבירה. אלו הן שתי התכונות הבסיסיות של האור. עם השתקפות, הכל פחות או יותר ברור: זה תלוי בצפיפות החומר ובזווית ההתרחשות של הקרניים. עם זאת, עם השבירה, המצב רחוקקשה יותר.
לכתחילה, נוכל לשקול דוגמה פשוטה: אם מורידים קשית למים, אז מהצד הוא ייראה מעוקל ומקוצר. זוהי שבירה של האור, המתרחשת בגבול המדיום הנוזלי והאוויר. תהליך זה נקבע על פי כיוון הפצת הקרניים במהלך המעבר בגבול החומר.
כאשר זרם אור נוגע בגבול בין מדיה, אורך הגל שלו משתנה באופן משמעותי. עם זאת, תדירות ההתפשטות נשארת זהה. אם האלומה אינה אורתוגונלית לגבול, אז גם אורך הגל וגם הכיוון שלה ישתנו.
שבירה מלאכותית של אור משמשת לעתים קרובות למטרות מחקר (מיקרוסקופים, עדשות, מגדילים). נקודות שייכות גם למקורות כאלה של שינויים במאפייני הגלים.
סיווג האור
כיום, מתבצעת הבחנה בין אור מלאכותי וטבעי. כל אחד מהמינים הללו מוגדר על ידי מקור קרינה אופייני.
אור טבעי הוא קבוצה של חלקיקים טעונים עם כיוון כאוטי ומשתנה במהירות. שדה אלקטרומגנטי כזה נגרם על ידי תנודה משתנה של עוצמות. מקורות טבעיים כוללים גופים חמים, שמש, גזים מקוטבים.
אור מלאכותי הוא מהסוגים הבאים:
- מקומי. הוא משמש במקום העבודה, באזור המטבח, בקירות וכו'. תאורה כזו ממלאת תפקיד חשוב בעיצוב פנים.
- גנרל. זוהי תאורה אחידה של כל האזור. המקורות הם נברשות, מנורות רצפה.
- משולב.תערובת של הסוג הראשון והשני כדי להשיג את הארה האידיאלית של החדר.
- חירום. זה שימושי במיוחד בזמן הפסקות חשמל. חשמל מסופק לרוב מסוללות.
Sunshine
היום הוא מקור האנרגיה העיקרי על פני כדור הארץ. זה לא יהיה מוגזם לומר שאור השמש משפיע על כל העניינים החשובים. זהו קבוע כמות שמגדיר אנרגיה.
השכבות העליונות של האטמוספירה של כדור הארץ מכילות כ-50% קרינה אינפרא אדום ו-10% אולטרה סגול. לכן, כמות האור הנראה היא רק 40%.
אנרגיה סולארית משמשת בתהליכים סינתטיים וטבעיים. זוהי פוטוסינתזה, ושינוי של צורות כימיות, וחימום, ועוד הרבה יותר. הודות לשמש, האנושות יכולה להשתמש בחשמל. בתורו, זרמי אור יכולים להיות ישירים ומפוזרים אם הם עוברים דרך עננים.
שלושה חוקים עיקריים
מאז ימי קדם, מדענים חוקרים אופטיקה גיאומטרית. כיום, חוקי האור הבאים הם יסודיים:
- חוק ההפצה. הוא קובע כי במדיום אופטי הומוגני, האור יתפזר בקו ישר.
- חוק השבירה. קרן אור הנכנסת על גבול שני אמצעי תקשורת והקרנתה מנקודת ההצטלבות מונחות על אותו מישור. זה חל גם על הניצב שהונמך לנקודת המגע. במקרה זה, היחס בין הסינוסים של זוויות הפגיעה והשבירה יהיה הערךקבוע.
- חוק ההשתקפות. קרן אור היורדת אל גבול המדיה והקרנתה מונחות על אותו מישור. במקרה זה, זוויות ההשתקפות והשפל שוות.
תפיסת אור
העולם הסובב גלוי לאדם בשל יכולת עיניו לקיים אינטראקציה עם קרינה אלקטרומגנטית. האור נתפס על ידי קולטני רשתית, שיכולים לזהות ולהגיב לטווח הספקטרלי של חלקיקים טעונים.
לאדם יש 2 סוגים של תאים רגישים בעין: קונוסים ומוטות. הראשון לקבוע את מנגנון הראייה בשעות היום עם רמת תאורה גבוהה. מוטות רגישים יותר לקרינה. הם מאפשרים לאדם לראות בלילה.
גוונים חזותיים של אור נקבעים לפי אורך הגל וכיווניות שלו.
