VALAISIMET: OMINAISUUDET JA MITEN NE TUOTTAVAT OMAN VALONSA - FYYSINEN - 2026

Valaisevana vartiona kutsutaan mitä tahansa luonnollista tai luonnotonta esinettä, joka emittoi omaa valoaan, tämä on osa ihmisen silmien näkemää sähkömagneettista spektriä. Vastuin valaisevaa esinettä on ei-valaiseva.

Ei-valaisevat esineet ovat näkyviä, koska niitä valaisee valaisevien esineiden lähettämä valo. Ei-valaisevia kappaleita kutsutaan myös valaistuiksi kappaleiksi, vaikka ne eivät ole aina siinä tilassa.

Aurinko, valoisa elin, joka valaisee taivasta ja merta. Lähde: pixabay

Valaisevat esineet ovat ensisijaisia ​​valonlähteitä, koska ne lähettävät sitä, kun taas ei-valaisevat kohteet ovat toissijaisia ​​valonlähteitä, koska ne heijastavat edellisen tuottamaa.

Esimerkkejä valaisevista ja ei-valaisevista kappaleista

Valaisevat esineet

Luonnossa on esineitä, jotka kykenevät lähettämään valoa. Nämä sisältävät:

- Aurinko.

- Tähdet.

- luminesoivia hyönteisiä, kuten tulikärpäsiä ja muita.

- Säteet.

- Aurora borealis tai pohjoisvalot.

Seuraavat ovat ihmisen tekemiä valaisevia esineitä:

- Hehkulamput tai hehkulamput.

- Kynttilän liekki.

- loistelamput.

- LED-valot.

- matkapuhelimen näyttö.

Ei-valaisevat esineet

Luonnossa on monia esineitä, jotka eivät itse säteile valoa, mutta jotka voidaan valaista:

- Kuu, joka heijastaa auringonvaloa.

- Planeetat ja niiden satelliitit, jotka heijastavat myös auringonvaloa.

- Puut, vuoret, eläimet heijastavat taivaan ja auringon valoa.

- Sininen taivas ja pilvet. Ne ovat näkyviä auringonvalon sironnan vuoksi.

Keinotekoisesti valaiseva vartalolamppu, joka valaisee yötämme. Lähde: pixabay

Valaisimien ja niiden valon ominaisuudet

Valaisukappaleiden pääominaisuus on, että valo, jonka avulla voimme nähdä ne, tuottaa itse esineen.

Voimme nähdä ihmisiä ja esineitä valaistuskappaleiden lähettämän valon ansiosta, olivatpa ne luonnollisia tai keinotekoisia. Ja myös siksi, että luonto on antanut meille näköelimet.

Valaisimien elinten puuttuessa on mahdotonta nähdä kaikkea, mikä ympäröi meitä. Jos olet joskus kokenut täydellisen pimeyden, tiedät valaisevien kappaleiden merkityksen.

Eli ilman valoa ei ole visioita. Ihmisen ja eläimen visio on vuorovaikutus valaistuskappaleiden lähettämän valon ja valon, joka heijastuu ei-valaisevien kehojen kanssa, silmän valoantureillamme ja aivojemme kanssa, missä kuva lopulta rakennetaan ja tulkitaan.

Näky on mahdollista, koska esineiden lähettämä tai heijastama valo liikkuu avaruuden läpi ja saavuttaa silmämme.

fotonit

Fotoni on pienin määrä valoa, jonka valaiseva keho voi emittoida. Fotonit säteilevät valaistuskappaleiden atomien toimesta ja heijastavat tai hajottavat ei-valaisevien kappaleiden.

Näkö on mahdollista vain silloin, kun jotkut näistä emittoiduista, sironneista tai heijastuneista fotoneista saavuttavat silmämme, joissa ne tuottavat elektronisen virityksen näköhermon loppupäässä, joka kuljettaa sähköisen pulssin aivoihin.

Kuinka valaisevat elimet tuottavat valoa?

Valaisimien kappaleiden atomit emittoivat fotoneja, kun ne ovat kiihtyneet siten, että atomien kiertoratojen elektronit siirtyvät korkeamman energian tiloihin, jotka sitten rappeutuvat matalamman energian tiloihin seurauksena olevien fotonien säteilyllä.

Jokaisesta kehosta, jos sen lämpötilaa nostetaan, tulee valonlähde. Metallipala huoneenlämpötilassa on ei-valaiseva kappale, mutta 1000 celsiusasteessa se on valaiseva kappale, koska elektronit miehittävät korkeammat tasot ja kun ne hajoavat alemmille tasoille, ne emittoivat fotoneja näkyvän spektrin alueella.

Näin tapahtuu atomitasolla kaikkien valaisevien kappaleiden kanssa, olkoon sitten aurinko, kynttilän liekki, hehkulampun hehkulanka, energiansäästölampun fluoresoivan jauheen atomit tai LED-diodin atomit, joka on viimeisin keinotekoinen keho.

Mikä vaihtelee tapauskohtaisesti, on elektronien viritysmekanismi, joka menee korkeamman energian atomitasoille ja sitten rappeutuu ja emittoi fotoneja.

Ainoa mitä näemme on menneisyys

Näky ei ole hetkellinen, koska valo liikkuu äärellisellä nopeudella. Valon nopeus ilmassa ja tyhjiössä on luokkaa 300 tuhatta kilometriä sekunnissa.

Valon fotoneilla, jotka lähtevät auringon pinnalta, kestää 8 minuuttia ja 19 sekuntia saavuttaaksemme silmämme. Ja lähimmän tähtimme Alpha Centaurin lähettämillä fotoneilla kuluu 4,37 vuotta saavuttaaksemme silmämme, jos katsomme taivaalle.

Fotonit, joita voimme tarkkailla paljain silmin tai kaukoputken kautta Andromedan galaksissa, joka on lähinnä omaamme, ovat syntyneet sieltä 2,5 miljoonaa vuotta sitten.

Jopa kun näemme Kuun, näemme vanhan Kuun, koska katsomme kuvaa 1,26 sekuntia sitten. Ja jalkapallopelaajien kuva, jonka näemme jalustaissa 300 metrin päässä pelaajista, on vanha kuva, joka on miljoonasosa sekunnista aiemmin.

Valon kaksinaisuus

Hyvin hyväksyttyjen teorioiden mukaan valo on sähkömagneettinen aalto, samoin kuin radioaallot, mikroaallot, joiden avulla ruokaa valmistetaan, matkapuhelimien mikroaallot, röntgenkuvat ja ultraviolettisäteily.

Valo on kuitenkin aalto, mutta se koostuu myös hiukkasista, joita kutsutaan fotoneiksi, kuten aiemmin totesimme. Valolla on tämä kaksoiskäyttäytyminen, jota fysiikassa kutsutaan aaltohiukkasten kaksinaisuudeksi.

Kaikki erilaiset sähkömagneettiset aallot eroavat aallonpituudestaan. Sitä osaa sähkömagneettisesta spektristä, jonka ihmisen silmä pystyy havaitsemaan, kutsutaan näkyväksi spektriksi.

Näkyvä spektri vastaa kapeaa sähkömagneettisen spektrin aluetta välillä 0,390 - 0,750 mikronia. Tämä on alkueläimen (amööba tai parametri) ominainen koko.

Näkyvän spektrin alapuolella, aallonpituudella, meillä on ultraviolettisäteilyä, jonka aallonpituus on verrattavissa orgaanisten molekyylien kokoon.

Ja näkyvän spektrin yläpuolella on infrapunasäteily, jonka koko on verrattavissa neulan kärkeen. Tämän neulan päässä on 10 - 100 alkueläintä, toisin sanoen 10 - 100 näkyvän spektrin aallonpituutta.

Sen sijaan mikroaaltojen aallonpituudet ovat senttimetrien ja metrien välillä. Radioaaltojen pituudet ovat satoja metrejä tuhansiin metriin. Röntgensäteiden aallonpituudet ovat verrattavissa atomin kokoon, kun taas gammasäteiden aallonpituudet ovat verrattavissa atomin ytimeen.

Värit ja näkyvä spektri

Näkyvä spektri sisältää erilaisia ​​värejä, jotka voidaan erottaa sateenkaarista tai auringonvalosta, joka on hajallaan lasiprismaan. Jokaisella värillä on nanometrissä ilmaistava aallonpituus, joka on miljoona millimetriä.

Valospektri ja sen aallonpituudet nanometreinä (nm), korkeimmasta pienimmäksi, ovat seuraavat:

- Punainen. Välillä 618 - 780 nm.

- Oranssi. Alue välillä 581 - 618 nm.

- Keltainen. Alueella 570 - 581 nm.

- Vihreä. Välillä 497 - 570 nm.

- Syaani. Alue 476 - 497 nm.

- Sininen. Alueella 427 - 476 nm.

- Violetti. Välillä 380 - 427 nm.

Valoisa musta runko, energia ja vauhti

Valolla on energiaa ja vauhtia. Jokainen näkyvän spektrin väri vastaa fotoneja, joilla on erilainen energia ja erilainen vauhti tai vauhti. Tämä tiedettiin kvanttifysiikan edelläkävijöiden, kuten Max Planckin, Albert Einsteinin ja Louis De Broglie, ansiosta.

Max Planck havaitsi, että valoenergia tulee paketteina tai kvantteina, joiden energia E mitataan džaulina ja on yhtä suuri kuin luonnon perusvakion, joka tunnetaan nimellä Planckin vakio, tulo, jota merkitään kirjaimella h ja taajuudella f Hertz.

E = h ∙ f

Tämän löytön teki Planck selittääkseen sellaisen valokehon säteilyspektrin, joka vain säteilee säteilyä, mutta ei heijasta yhtään, tunnetaan nimellä "musta ruumis" ja jonka emissiospektri muuttuu lämpötilan mukaan.

Planckin vakio on h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Mutta juuri Albert Einstein vahvisti epäilemättä, että valo oli fotoneja, joilla oli energiaa, joka annettiin Planckin kaavan mukaan, ainoana keinona selittää fotoelektrisenä vaikutelmana tunnettu ilmiö, jossa valolla valaistu materiaali emittoi elektroneja. Juuri tästä työstä Einstein sai Nobel-palkinnon.

Mutta fotonilla, kuten jokaisella hiukkasella, ja huolimatta siitä, että sillä ei ole massaa, on vauhtia tai vauhtia, jonka antaa Louis De Broglien löytämä suhde fotoni- ja kvantiobjektien aaltohiukkasten kaksinaisuuden puitteissa.

De Broglie -suhteessa todetaan, että fotonin momentti p on yhtä suuri kuin Planckin vakion h: n ja fotonin aallonpituuden λ osamäärä.

P = h / λ

Punaisen värin aallonpituus on 618 × 10 ^ -9 m ja taajuus 4,9 x 10 ^ 14 Hz, joten fotonin energia on 3,2 × 10 ^ -19J ja sen vauhti on 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

Näkyvän spektrin toisessa päässä on violetti, jonka aallonpituus on 400 × 10 ^ -9 m ja taajuus 7,5 x 10 ^ 14 Hz, joten fotonin energia on 4,9 × 10 ^ -19J ja sen vauhti on 1,7 x 10 ^ -27 kg * m / s. Näistä laskelmista päättelemme, että violetilla on enemmän energiaa ja enemmän vauhtia kuin punaisella.

Viitteet

1. Tippens, P. 2011. Fysiikka: Käsitteet ja sovellukset. 7. painos. Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedia. Näkyvä spektri. Palautettu osoitteesta wikipedia.com
3. Wikipedia. Sähkömagneettinen spektri. Palautettu osoitteesta wikipedia.com
4. Wikipedia. Valonlähde. Palautettu osoitteesta wikipedia.com
5. Wikikirjasto. Fysiikka, optiikka, valon luonne. Palautettu osoitteesta: es.wikibooks.org