ТЕМА ПОНЯТИЕ "СВЕТ"

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ТЕМА ПОНЯТИЕ "СВЕТ"

Скоробогатова А.К. 1
1МБОУ "СОШ № 28", города Воронежа
Усеинова А.А. 1
1МБОУ СОШ № 28
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
  • Понятие

  • Природа света.

  • Характеристики света.

  1. мощность излучения

  2. Сила света

  3. отражение света

  4. преломление света

  5. Распространение света

  • Световая волна

1.График

2.Длина волн

3.Частота и период.

  • Скорость света.

  • Спектральный состав.

  • Источники света.

  • Свет — это электромагнитное излучение, видимое человеческому глазу. Оно состоит из волн разной длины, воспринимаемых как разные цвета. Очень длинные волны воспринимаются как красный, а очень короткие как фиолетовый. Между ними находятся оранжевый, жёлтый, зелёный, синий и индиго. Ниже красного находятся инфракрасные, микро- и радиоволны; выше фиолетового находятся ультрафиолет, рентгеновское и гамма-излучение Свет – гармоническое колебание. Раздел физики, в котором изучается свет, носит название оптика.

Но более простыми словами.

  1. Лучистая энергия, воспринимаемая глазом, делающая окружающий мир видимым.

  2. Тот или иной источник освещения.

Примечание:

Электромагнитное излучение — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.

Природа света

  • В V веке до н. э., Эмпедокл предположил, что всё в мире состоит из четырёх элементов: огня, воздуха, земли и воды. Он считал, что из этих четырёх элементов, богиня Афродита создала человеческий глаз, и зажгла в нём огонь, свечение которого и делало зрение возможным. Для объяснения факта, что тёмной ночью человек видит не так хорошо, как днём, Эмпедокл постулировал взаимодействие между лучами, идущими из глаз и лучами от светящихся источников, таких, как солнце.

  • Примерно в 300 году до н. э. Евклидом был написан труд «Оптика», дошедший до наших дней, в котором он исследовал свойства света. Евклид утверждал, что свет распространяется по прямой линии, он изучал законы отражения света и описал их математически. Он выразил сомнение в том, что зрение является следствием исхождения луча из глаза, задаваясь вопросом: как человек, открыв в ночное время глаза, устремлённые в небо, может моментально увидеть звёзды. Проблема решалась только, если скорость луча света, исходящего из человеческого глаза, была бесконечно большой.

  • Пи­фа­гор был одним из пер­вых уче­ных, кто дал на­уч­ную ги­по­те­зу от­но­си­тель­но при­ро­ды света. Он пер­вый не толь­ко до­га­дал­ся, но и до­ка­зал, что свет рас­про­стра­ня­ет­ся пря­мо­ли­ней­но. В XVII веке сто­рон­ни­ком этой тео­рии стал Исаак Нью­тон. Он объ­яс­нял много све­то­вых яв­ле­ний, ос­но­вы­ва­ясь на том, что свет – это поток спе­ци­аль­ных ча­стиц. Согласно корпускулярной теории, свет представляет собой поток частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами. Ньютон считал, что движение световых корпускул подчиняется законам механики. Так, отражение света понималось аналогично отражению упругого шарика от плоскости. Преломление света объяснялось изменением скорости корпускул при переходе из одной среды в другую.

  • В это же время по­яви­лась дру­гая тео­рия – вол­но­вая тео­рия света. Сто­рон­ни­ком этой тео­рии был Хри­сти­ан Гюй­генс. Он пы­тал­ся объ­яс­нить те же яв­ле­ния, что и Нью­тон, толь­ко с той по­зи­ции, что свет – это волна. Рассматривала свет как волновой процесс, подобный механическим волнам. Каждая точка, до которой доходит волна, становится центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени. Под волновым фронтом Гюйгенс понимал геометрическое место точек, до которых одновременно доходит волновое возмущение. С помощью принципа Гюйгенса были объяснены законы отражения и преломления.

  • И хотя все указывало на то, что свет – это волна, В XIX веке Ген­рих Герц изу­чал свой­ства элек­тро­маг­нит­ных волн и по­ка­зал, что свет может быть ча­сти­цей. Герц от­крыл яв­ле­ние фо­то­эф­фек­та.

  • В XX веке при­шли к окон­ча­тель­но­му ре­ше­нию, введя по­ня­тие кор­пус­ку­ляр­но-вол­но­во­го ду­а­лиз­ма света.

Свет ведет себя при рас­про­стра­не­нии как волна (вол­но­вые свой­ства), а при из­лу­че­нии и по­гло­ще­нии – как ча­сти­ца (со всеми свой­ства­ми ча­стиц). То есть свет имеет двой­ную при­ро­ду.

По­это­му все яв­ле­ния рас­смат­ри­ва­ют­ся с по­зи­ций этих двух тео­рий.

Примечание :

Фотоэффект - под дей­стви­ем света из ме­тал­ли­че­ской пла­сти­ны, за­ря­жен­ной от­ри­ца­тель­но, вы­би­ва­ют­ся элек­тро­ны.

Свойства света

  1. Мощность излучения.

Световой поток — физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения, оцененную с позиции его воздействия на зрительный аппарат человека.

Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм

Сила света.

Это одна из основных световых величин, характеризующая источник видимого излучения. Она равна отношению светового потока распространяющегося от источника внутри элементарного телесного угла, который содержит данное направление, к этому телесному углу.

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): кандела (кд)

Отражение.

Отраже́ние — физический процесс взаимодействия волн или частиц с поверхностью, изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл. Одновременно с отражением волн на границе раздела сред, как правило, происходит преломление волн (за исключением случаев полного внутреннего отражения).

От то­чеч­но­го ис­точ­ни­ка света на гра­ни­цу раз­де­ла па­да­ет све­то­вой луч. Часть этого луча прой­дет внутрь сле­ду­ю­щей про­зрач­ной среды, а часть от­ра­зит­ся. В дан­ном слу­чае от­ра­же­ни­ем мы можем на­звать такое яв­ле­ние, при ко­то­ром часть па­да­ю­ще­го све­то­во­го луча от­ра­жа­ет­ся, т. е. воз­вра­ща­ет­ся в ту же среду, из ко­то­рой свет упал на гра­ни­цу раз­де­ла.

Рас­смат­ри­вая яв­ле­ния от­ра­же­ния, мы долж­ны ска­зать о за­ко­нах от­ра­же­ния света.

За­ко­ны от­ра­же­ния.

Луч па­да­ю­щий, луч от­ра­жен­ный и пер­пен­ди­ку­ляр, вос­став­лен­ный в точку па­де­ния луча, лежат в одной плос­ко­сти.

Угол па­де­ния луча равен углу от­ра­же­ния луча.

Диф­фуз­ное от­ра­же­ние – это от­ра­же­ние от до­ста­точ­но ше­ро­хо­ва­тых по­верх­но­стей. Ярким при­ме­ром диф­фуз­но­го от­ра­же­ния можно на­звать от­ра­же­ние от белой бу­ма­ги

Зер­каль­ное от­ра­же­ние – это от­ра­же­ние, когда все лучи, упав­шие на дан­ную по­верх­ность па­рал­лель­но друг другу, также от­ра­зи­лись.

Преломление света.

Преломление света – это явление изменения направления движения светового луча при переходе из одной среды в другую. Различные среды, пропускающие свет, имеют различную оптическую плотность. Скорость света в них различна.

Угол, который образует падающий луч к проведенному к границе двух сред перпендикуляру после попадания во вторую среду, называется углом преломления. Опытным путем установлено, что если свет падает из среды оптически менее плотной в более плотную, то угол падения будет больше угла преломления. Скорость распространения света

Если же наоборот – оптическая плотность первой среды больше оптической плотности вещества второй среды, то угол падения будет меньше угла преломления. При изменении угла падения угол преломления будет также меняться. Однако отношение этих углов не остается постоянным. А вот отношение синусов этих углов – это постоянная величина.

где α – угол падения, γ – угол преломления, n – постоянная величина для двух конкретных сред, не зависящая от угла падения.

Закон преломления света звучит следующим образом: падающий и преломленный луч лежат в одной плоскости, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – величина постоянная для двух сред.

Законы отражения и преломления света обусловливают многие явления в нашей жизни. Именно благодаря им мы видим мир таким, каков он есть.

Скорость распространения света меньше в оптически более плотной средой.

Примечание

Опти́ческая пло́тность — мера ослабления света прозрачными объектами (такими, как кристаллы, стекла, фотоплёнка) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как фотография, металлы и т. д.)

5.Распространение света.

Распространение света. На границе двух сред свет преломляется. В однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Если между глазом и каким-нибудь источником света поместить непрозрачный предмет, то источник света мы не увидим. Объясняется это тем, что в однородной среде свет распространяется по прямым линиям.

Прямолинейное распространение света — факт, установленный ещё в глубокой древности. Об этом писал основатель геометрии Евклид (300 лет до нашей эры).Прямолинейностью распространения света в однородной среде объясняется образование тени. Тени людей, деревьев, зданий и других предметов хорошо наблюдаются на земле в солнечный день.

О положении окружающих нас предметов в пространстве мы судим, подразумевая, что свет от объекта попадает в наш глаз по прямолинейным траекториям. Наша ориентация во внешнем мире целиком основана на предположении о прямолинейном распространении света. Именно это допущение привело к представлению о световых лучах.

Световая волна.

Электромагнитная волна видимого диапазона длин волн . Частота световой волны определяет ”цвет”.

График световой волны

График световой волны, это график электромагнитной волны.

В электромагнитной волне векторы Е и Н перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Во всех процессах взаимодействия света с веществом основную роль играет электрический вектор Е, поэтому его называют световым вектором. Плоскость, в которой колеблется световой вектор Е называется плоскостью колебаний, а плоскость, в которой совершает колебание магнитный вектор Н– плоскостью поляризации.

V-направление распространения волны.

Фронт волны, это - точки среды, в которых векторы или имеют одинаковую фазу.

Длина волн

Расстояние между частицами, колеблющимися с одинаковой фазой, м.

Частота волн

это число полных колебаний или циклов волны, совершенных в единицу времени.

Период колебания волны

наименьший промежуток времени, за который волна совершает одно полное колебание (то есть возвращается в то же состояние, в котором он находился в первоначальный момент, выбранный произвольно)., секунды

Формулы:

Длина: скорость умноженная на период или скорость деленная на частоту. метр

Период: единица времени деленная на частоту или длина волны деленная на скорость. секунды

Частота: скорость деленная на длину волны. Герц

Скорость света.

Скорость света в вакууме — абсолютная постоянная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. В физике традиционно обозначается латинской буквой «c»(произносится как «цэ»).

Чтобы определить скорость света в любой среде, нужно скорость света в вакууме разделить на показатель преломления.

Спектральный состав.

Световые излучения, воздействующие на глаз и вызывающие ощущение цвета, подразделяют на простые (монохроматические) и сложные. Излучение с определенной длиной волны называют монохроматическим. Простые излучения не могут быть разложены ни на какие другие цвета.

Спектр — последовательность монохроматических излучений, каждому из которых соответствует определенная длина волны электромагнитного колебания.

Цвет возникает в результате взаимодействия белого света с материей.

Оптическая область спектра электромагнитные излучений состоит из трех участков: невидимых ультрафиолетовых излучений (длина волн 10—400 нанометров), видимых световых излучений (длина волн 400—750 нанометорв), воспринимаемых глазом как свет и невидимых инфракрасных излучений (длина волн 740 нанометров — 1—2 мм).

Нанометр – 1*10-9(степень)

Источники света.

Тела, от которых свет исходит, называются источниками света. Различают естественные и искусственные источники света. Самый известный абсолютно всем жителям нашей планеты естественный источник света – это Солнце.

Искусственные источникисвета — технические устройства различной конструкции и с различными способами преобразования энергии, основным назначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного).

Список использованной литературы.

1.ru.wikipedia.org

2.http://fizportal.ru/light

3.http://interneturok.ru

4.http://www.nado5.ru

5.http://zreni.ru/

6.учебник по физики 8 класс А.В. Перышкин

Просмотров работы: 3866