Презентація на тему «Властивості й дії світла»
Властивості й дії світла
Світло - надзвичайно поважний вигляд енергії. Життя на Землі залежить від енергії сонячного світла. Крім того, світло - це випромінювання, яке дає нам зорові відчуття.
Ми бачимо предмети, коли світло від них досягає наших очей. Ці предмети або самі випромінюють світло, або відбивають світло, випромінюваний іншими предметами, або пропускають його через себе. Ми бачимо, наприклад, Сонце й зірки тому, що вони випромінюють світло. Більшість же предметів навколо нас ми бачимо завдяки відбитому ними світла. А деякі матеріали, такі, як вітражі, розкривають багатство своїх квітів, пропускаючи світло через себе.
Світло за своєю природою – явище електромагнітне, але воно одночасно проявляє хвильові ( в явищах інтерференції, дифракції, поляризації, дисперсії) і квантові властивості (в явищах фотоефекту, люмінесценції і т.і.). Із зменшенням довжини хвилі (збільшенням частоти) дедалі чіткіше проявляються квантові властивості світла.
Сприйняття світла оком
Яскраве сонячне світло видасться нам чисто білим, тобто безбарвним. Але тут ми помиляємося, тому що біле світло складається з багатьох кольорів. Вони бувають, видні, коли промені сонця, висвітлюють дощові краплі, і ми спостерігаємо веселку. Різнобарвна смуга утворюється й тоді, коли сонячне світло відбивається від скошеного краю дзеркала або проходить через скляну прикрасу або посудину. Ця смуга називається світловим спектром. Починається він із червоного кольору й, поступово міняючись, закінчується на протилежному кінці фіолетовим.
Звичайно ми не беремо до уваги більш слабкі відтінки кольору й тому вважаємо, що спектр полягає всього із семи колірних смуг. Кольору спектра, називані родину квітами веселки, включають червоний, жовтогарячий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий.
Призми
В 600х роках ХVII сторіччя Исаак Ньютон проводив експерименти зі світлом. Щоб розкласти світло на складові й одержати спектр, він використовував тригранну скляну призму. Учений виявив, що, зібравши роздроблений промінь за допомогою другої призми, можна знову одержати біле світло. Так він довів, що біле світло є сумішшю різних квітів. Проходячи через призму, світлові промені переломлюються. Але промені різного кольору переломлюються в різному ступені - червоний у найменшій, фіолетовий у найбільшій. Саме тому, проходячи через призму, білий колір дробиться на складові кольору
Переломлення світла називається рефракцією, а розкладання білого світла на різні кольори - дисперсією
Исаак Ньютон
Історія дослідження світла
Старогрецький філософ Емпедокл стверджував, що Афродіта створила людське око із чотирьох елементів: вогню, повітря, землі й води, при чому запалила в оці вогонь, завдяки якому людина може бачити. Так виникла помилкова теорія еманації, в якій сумівався в своїй «Оптиці» Евклід, пізніше Лукрецій. В 2 ст. книгу під назвою «Оптика» написав також Птоломей. Він описав заломлення світла, однак притримувався того ж погляду, що людина бачить завдяки променям, що виходять із ока.
У «Книзі про оптику» 1021 року Альхазен розвинув теорію оптичних явищ, постулювавши, що освітлена поверхня випромінює в усіх напрямках, але в око потрапляє тільки один із таких променів. Йому належить винахід камери-обскрури. На його думку світло — це потік маленьких частинок, які розповсюджуються із скінченною швидкістю. Альхазен описав і намагався пояснити численні оптичні явища, такі як тіні, затемнення, веселку, проводив експерименти з розкладу світла на різні кольори, пробував пояснити бінокулярний зір, зміну видимих розмірів Місяця та Сонця поблизу від горизонта. Завдяки цим дослідженням Альхазен ввжається батьком сучасної оптики.
Починаючи з 17 ст. наукові суперечки щодо природи світла точилися між прихильниками хвильової та корпускулярної теорій. Засновником хвильової теорії можна вважати Рене Декарта, який розглядав світло як збурення в світовій субстанції - пленумі. Корпускулярну теорію сформулював П'єр Гассенді і підтримав Ісаак Ньютон. Хвильову теорію світла розробляли Роберт Гук та Христіан Гюйгенс. На думку Гюйгенса світлові хвилі розповсюджуюютья в спеціальному середовищі - ефірі.
свідчення на користь хвильової теорії. Було відкрито, що світло є поперечними хвилями й харакреризується поляризацією. Янг висловив припущення, що різні кольори відповідають різним довжинам хвилі. В 1817 році свою хвильову теорію світла виклав у мемуарі для Академії наук Огюстен Жан Френель. Після створення теорії електромагнетизму світло було ідентифіковане, як На початку 19 ст. досліди Томаса Янга з дифракцією дали сильне електромагнітні хвилі.
Перемога хвильвої теорії похитнулася в кінці 19 ст., коли дослід Майкельсона-Морлі не виявив ефіру. Хвилі потребують середовища, в якому вони могли б розповсюджуватися, однак ретельно сплановані експерименти не підтвердили існування цього середовища. Це призвело до створення Альбертом Ейнштейном загальної теорії відносності. Природа електромагнітних хвиль виявилася складнішою, ніж розповсюдження збурень. Розгляд задачі про теплову рівновагу абсолютно чорного тіла зі своїм випромінюванням призвів до появи ідеї про випромінювання світла порціями — світловими квантами, які отримали назву фотонів. Аналіз явища фотоефекту показав, що поглинання світлової енергії теж вібувається квантами.
З розвитком квантової механіки утвердилася ідея Луї де Бройля про корпускулярно-хвильовий дуалізм, за якою світло має водночас хвильові властивості, чим пояснюється його здатність до дифракції та інтерференції, та корпускулярні властивості, чим пояснюється його поглинання та випромінювання квантами.
Біолюмінесценція
Деякі живі організми, включаючи жуків-світляків, окремі види риб, грибів і бактерій, генерують світло способом біолюмінесценції. У цьому випадку джерелом світла є хімічна енергія, одержувана при окисненні речовини, називаної люциферином.
Одним з найбільш корисних джерел світла є лазер. Це слово складене з перших букв повного терміна "посилення світла методом індукованого випромінювання". У лазерній трубці під впливом електрики з атомів вивільняються фотони.
Лазерне світло є когерентним. Це означає, що випущені світлові хвилі піднімаються й опускаються разом. Одержуване в такий спосіб світлове випромінювання високої спрямованості й великої щільності енергії має різні області застосування, включаючи зшивання тканин у хірургії, різання сталі, передачу інформації тощо.
Генерування світла
Поділектричному струму, світло може генеруватися іншими видами енергії. Сонце генерує світло й інші електромагнітні випромінювання шляхом потужних реакцій синтезу, у процесі яких водень перетворюється в гелій. При згорянні вугілля або дерева хімічна енергія палива перетворюється в тепло й світло. Проходження струму через тонку нитку розжарення в електричній лампочці дає той же результат. Лампа денного світла працює по іншому принципу. На кінці трубки, наповненої парами під більшим тиском, подається висока напруга. Пара починає світитися, випускаючи ультрафіолетове випромінювання, яке діє на хімічне покриття внутрішніх стінок трубки.Покриття поглинає невидиме ультрафіолетове
випромінювання й саме випромінює енергію світла. Цей процес перетворення випромінювання називається флюоресценцією. Фосфоресценція - явище того ж роду, але світіння при цьому триває досить довго й після видалення джерела випромінювання. Світна фарба фосфоресцирует. Після короткочасного впливу на неї яскравого світла вона світиться годинником. Флюоресценція й фосфоресценція є формами люмінесценції - випромінювання світла без впливу високої температури.