Природа світла

Заняття

Тема: Природа світла

Питання:

1. Перші уявлення про природу світла. Теорія Ньютона та Гюйгенса.

2. Електромагнітна теорія природи світла.

3. Квантова теорія при$роди світла.

4. Джерела світла.

5. Принцип Гюйгенса поширення хвиль. Визначення швидкості світла по Майкельсону.

Д/з §28.1-7., № 1406, № 1408, № 1416.

Розділ фізики, який вивчає світлові явища назив$ається оптикою.

Згідно тероії старовинних греків, світло — це щось подібне до щупальців, що і дає інформацію про оточуючий світ.

У 1675 р. Ньютон висунув корпускулярну теорію природи світла, згідно якої світло складається з малих частинок різного вигляду, форми, ро$змірів, які випромінюються будь-якими тілами і називаються корпускулами.

Але ця теорія не могла пояснити всі оптичні явища, тому в 1690 р. голандський фізик Гюйгенс запропонував хвильову теорію природи світла, згідно якої світло — це механічні поперечні хвилі, які повинні поширюватися в пружному середовищі названому світловим ефіром.

Але ні одна, ні друга теорія не відповідала дійсності.

Після створення Масквеллом електромагнітної теорії ( 60-70 — ті рр. ХІХ ст.) він зробив припущ$ення, що світло — це електромагнітні хвилі. Так як швидкість світла і швидкість електромагнітних хвиль однакова і становить

3 ∙ 108 м/с$, тому і була створена електормагнітна теорія природи світла. Але не всі електромагнітні хвилі створюють відчуття світла, а тільки ті, які знаходяться в діапазоні частот: 4 ∙ 1014 Гц — 7,5 ∙ 1014 Гц. Цим частотам відповідає діапазон довжин: 0,76 мкм ÷ 0,4 мкм.

С = l∙n

с = 3 ∙ 108 м/с — швидкість світла у вакуумі;

л — довжина хвилі;

l — частота коливань.

$

При переході в інше середовище міняється довжина хвилі і швидкість, а частота лишається сталою.

Кожному кольору відповідає і певна частота електромагнітних хвиль. Наприклад: червоний 4 ∙1014 Гц, а фіолетовий 7,5∙1014 Гц.

Електромагнітна теорія також не могла поясн$ити всі оптичні явища (фотоефект, тиск світла).

У 1990 р. німецький фізик Макс Планк висуває квантову теорію природи світла, яка доповнює і розширює електромагнітну теорію. За квантовою теорією світло випромінюється небезперервно, а квантами (фотонами) — певними неподільними порціями елетромагнітної енергії.

А взагалі природа світла дуалістична — двоїста. Одні явища пояснюються хвильовою теорією, а інші — квантовою. Зв’язок між квантовою і $хвильовою теорією виражається за формулою Планка:

Е = h∙n Е =

Е — енергія кванта;

n — частота коливань

l — довжина хвилі;

h — стала Планка.

h = 6,62 х 10-34 Дж ∙ с

Фотон (квант) існує до тих пір, поки рухається, він не має маси спокою$. При зустрічі з речовиною, він зникає, а енергія переходить до речовини.

Всі тіла, молекули й атоми яких створюють видиме випромінювання називаються джерелами світла.

Джерела світла по своїй природі є:

— природні (сонце, блискавка);

— штучні ( лампа розжаре$ння).

По способу збудження атомів і молекул джерела діляться на кілька груп:

1) температурні джерела світла — свічення викликається високою температурою (при горінні, розжаренні і т.д.)

2) люмінісцентні джерела світла — свічення деяких речовин без значного підвищення температури, яке виникає під впливом світлового випромінювання, рентгенівських променів, ультрафіолетових променів, потоку електонів. Екран телевізора, лампи денного світла, фосфор і т.д.

З’ясуємо природу поширення електомагн$ітних хвиль на основі принципа Гюйгенса.

Хвильовою поверхнею називається безперервне геометричне місце точок, що коливаються в однакових фазах, рівновіддалених від центру коливань.

Фронтом хвилі називається передня хвильова поверхня.

Променем називається лінія, вздовж якої поширюється $фронт хвилі.

Принцип Гюйгенса поширення хвиль.

Кожна точка фронта хвилі служить вібратором від якого поширюються елементарні хвилі, а огинаюча всіх цих елементарних хвиль являє собою нове положення фронта хвилі.

Визначення швидкості світла по Майкельсону.

час оберту на одну грань (t1$) дорівнює часу ( t2) за який світло проходить відстань 2L.

t 1 = t2

=

с =

Питання

1. Що називається оптикою?

2. Що називається корпускулами згідно корпускулярної теорії Ньютона?

3. Яка природа світла за хвильовою теорією Гюйгенса?

4. Щ$о називається світлом згідно електромагнітної теорії Максвелла?

5. Як діляться джерела світла по способу збудження атомів і молекул, що вони означають?

6. Що називають хвильовою поверхнею?

$

7. Що називається фронтом хвилі?

8. Що називається називається променем?

9. Які тіла називаються джерелами світла?

10. Чому дорінює енергія кванта і швидкість поширення світла у вакуумі (написати формули)?

Задача: чому $дорівнює швидкість розповсюдження світла, коли відстань від Землі до Місяця, що дорівнює 3, 84 ∙ 105 км, вона проходить за 1,28 с?

Задача: відомо, що людина сприймає як світло випромінювання з частотами від 4 ∙ 1014 до 7,5 ∙ 1014 Г$ц. Визначте інтервал довжин хвиль електромагнітного випромінювання у вакуумі, що викликає у людей зорове відчуття.

Задача: випромінювання складається із фотонів з енергією кожного , рівної

6,4 ∙ 10-19 Дж. Визначте частоту коливань і довжину хвилі у вакуумі для цього випромінювання. Чи викликає воно світлове відчуття в людини?

Post Comment