Свет что это такое: Свет — это… Что такое Свет?
Что такое свет
В обыденной речи слово «свет» мы используем в самых разных значениях: свет мой, солнышко, скажи…, ученье – свет, а неученье – тьма… В физике термин «свет» имеет гораздо более определенное значение. В узком смысле свет – это электромагнитные волны, вызывающие в глазу человека зрительные ощущения. Такой способностью обладают только волны с частотами 4·1014 – 8·1014 Гц. Однако, некоторые насекомые, например, пчелы способны видеть ультрафиолетовое излучение. А специальные приборы «ночного видения», часто используемые в военных целях, позволяют человеку видеть мир в инфракрасных лучах.
Эти три вида излучения обладают очень многими схожими свойствами. Поэтому видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения объединяют общим названием – оптические излучения, а раздел физики, занимающийся их изучением, называют оптикой. Таким образом, свет в широком смысле этого слова – это все оптические излучения.
По виду испускаемого излучения источники света разделяют на тепловые и люминесцентные. Тепловые источники светят потому, что сильно нагреты, например, пламя свечи или расплавленный металл на сталелитейном заводе.
Люминесцентный свет иначе называют «холодным светом». Источники этого света имеют невысокую температуру, например, лампа дневного света или экран телевизора. На фотографии изображена рука в резиновой перчатке, держащая колбу с самосветящейся (люминесцирующей) жидкостью.
По происхождению источники света разделяют на искусственные, то есть созданные человеком, и естественные, то есть созданные природой. Примеры искуственных источников вы видите на фотографиях, а примерами естественных источников света являются звезды, вулканы, некоторые насекомые (светлячки) и т.д.
Корпускулярные и волновые свойства света. Вспомним, что свет – это электромагнитные волны определенной частоты. Поэтому им, как и всем волнам, свойственны проявления интерференции и дифракции. Наряду с этим свет проявляет себя и как поток особых частиц – фотонов. Существует огромное количество наблюдений, которые подтверждают как волновой характер света, так и корпускулярный (устар. «корпускула» – частица). Рассмотрим некоторые из них.
Скорость света 🚀 — что это? Чему равна в вакууме / воздухе?
Точные значения скорости света | |
метров в секунду | 299 792 458 |
Приблизительные значения скорости света | |
километров в секунду | 300 000 |
километров в час | 1,08 млрд |
миль в секунду | 186 000 |
миль в час | 671 млн |
Скорость света: чему она равна и как ее измерять
Скорость света — это величина, характеризующая быстроту перемещения света.
До второй половины XVII века скорость света считалась бесконечной, пока ее не измерил датский астроном Олаф Рёмер. Он наблюдал затмения спутника Юпитера Ио и заметил, что они не совпадают по времени с расчетными, а зависит это несовпадение от расстояния между событием и наблюдателем. Принимая во внимание положение Земли на своей орбите относительно Юпитера, Рёмер подсчитал, что скорость света равна 220 000 км/с.
В начале XIX века французский ученый Физо разработал для измерения скорости света так называемый метод прерываний. Физик направил луч света на зеркало. Отражаясь от него, свет проходил через зубцы колеса. Затем попадал на еще одну отражающую поверхность, которая была расположена на расстоянии в 8,6 км. Колесо вращали, увеличивая скорость, пока луч не будет видно в следующем зазоре. После подсчетов Физо получил результат — 313 000 км/с.
Изобретение лазера в XX веке позволило дойти до предела точности и зафиксировать скорость света на отметке 299 792 458 м/с с погрешностью 1,2 м/c. Дальнейшее уточнение стало невозможным из-за отсутствия точного определения метра. В то время за эталон брали металлическую палку, хранящуюся в палате мер и весов.
В восьмидесятых годах прошлого века Генеральная конференция по мерам и весам (да, такая действительно существует) приняла за метр расстояние, которое преодолевает свет за 1/299 792 458 секунды. Соответственно, скорость света стала официально равной 299 792 458 метров в секунду. Для удобства ее значение принято округлять до 300 000 км/с.
Неудавшийся опыт Галилея
Чтобы измерить скорость света, в 1600 году Галилей и его помощник взобрались на соседние холмы, предварительно рассчитав расстояние между ними. Они взяли зажженные фонари и оборудовали их заслонками, которые открывают и закрывают огни. Поочередно открывая и закрывая огонь, они пытались рассчитать скорость света. Галилей и помощник заранее знали, с какой задержкой будут открывать и закрывать огонь. Когда один из них открывал заслонку, то же должен был сделать и другой.
Скорость света в различных средах
Свет распространяется в разных средах по-разному. В вакууме и в воздухе скорость света почти не различается, а вот в других средах она меньше. Это зависит от оптической плотности среды — чем она больше, тем меньше скорость распространения света.
Основной характеристикой в данном случае служит показатель преломления среды. Он равен отношению скорости света в вакууме к скорости распространения света в среде.
Показатель преломления среды n = c/v n — показатель преломления среды [-] с — скорость света [м/с] v — скорость света в заданной среде [м/с] |
Ниже представлена таблица скоростей света в разных средах и показателей преломления в них.
Среда | Скорость света, км/с | Показатель преломления среды |
---|---|---|
Вакуум | 300 000 | 1 |
Воздух | 299 704 | 1,003 |
Лед | 228 782 | 1,31 |
Вода | 225 341 | 1,33 |
Стекло | 200 000 | 1,5 |
192 300 | 1,56 | |
Сероуглерод | 184 000 | 1,63 |
Рубин | 170 386 | 1,76 |
Алмаз | 123 845 | 2,42 |
Параметры, связанные со скоростью света
Самые важные параметры — это длина волны и период.
Формула скорости света c = λ/T с — скорость света [м/с] λ — длина волны [м] T — период [с] |
Задачка для практики
Определите цвет освещения, проходящий расстояние в 1000 раз больше его длины волны за 2 пикосекунды.
Решение
Для начала переведем 2 пикосекунды в секунды — это 2 * 10-12 с.
Теперь возьмем формулу скорости: v = S/t
По условию S = 1000λ, то есть v = 1000λ/t.
Выражаем длину волны:
λ = vt/1000
Подставляем значения скорости света и известного нам времени:
λ = (3 * 108 * 2 * 10-12)/1000 = 600
И соотносим со шкалой видимого света:
На шкале видно, что длине волны в 600 нм соответствует оранжевый цвет излучения.
Ответ: цвет освещения при заданных условиях будет оранжевым.
Скорость выше, чем скорость света
Здесь мы подходим к самому интересному. По сути, преодолеть скорость света — это то же самое, что изобрести машину времени. Ведь мы не можем увидеть свет от зажженного на улице фонаря раньше, чем он зажегся. Казалось бы, вопрос закрыт, машина времени невозможна и вообще все мечты детства разрушены. Но на самом деле это не совсем так.
Физически машину времени ничто не запрещает. То есть с точки зрения физики она вполне возможна, у нас есть только технические ограничения.
Согласно общей теории относительности, чем быстрее мы разгоняем частицу, у которой есть некая масса, тем больше энергии нам требуется. По мере приближения к скорости света эта энергия будет стремиться к бесконечности. Но это не означает, что свет на порядки быстрее всего во Вселенной. Например, ученые ЦЕРНа разогнали протоны в Большом адронном коллайдере до скорости 299 792 455 м/c, что всего на 3 м/с уступает невесомым фотонам света.
Описанные выше ограничения, которые накладывает на скорости во Вселенной современная физика, не касаются частиц, которые не имеют массы, не взаимодействуют с обычными частицами и могут перемещаться быстрее скорости света. Такие частицы принято называть тахионами и на данный момент их существование является лишь предположением (сложно придумать эффективный инструмент для их обнаружения, ведь они ни с чем не взаимодействуют).
В специальной теории относительности есть даже такое понятие, как релятивистское замедление времени. Его смысл заключается в том, что в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее.
Классическим примером этого явления является сценарий близнецов. Представим, что один близнец летит на космическом корабле со скоростью, близкой к скорости света, а другой остается на Земле. Когда близнец-космонавт вернется на Землю постаревшим всего на год или на два, он обнаружит, что его брат стал старше на несколько десятилетий.
В реальной жизни эксперимент с близнецами никто не проводил, но проводили аналогичный — с часами. Ученые запустили атомные часы на орбиту и оставили идентичные часы на Земле. Когда часы вернулись, они шли с некоторым отставанием от своего земного близнеца.
Еще один популярный пример сверхсветовой скорости — это явления квантовой механики. В тот самый момент, когда вы надели на правую ногу один носок, второй моментально и автоматически стал левым, несмотря на расстояние между ними.
Или эксперимент с котом Шрёдингера, про который вы наверняка что-то слышали.
Лирическое отступление про кота Шрёдингера
Физик, которому не очень нравятся кошки, помещает кота в коробку вместе с бомбой, которая взрывается с вероятностью 50% после того, как закрыли крышку. До того, как мы откроем коробку, нет способа узнать, взорвалась ли бомба. Поэтому мы не знаем, жив кот или мертв.
Оперируя понятиями квантовой физики, мы можем сказать, что до нашего наблюдения кот находился в состоянии суперпозиции — состоянии, сочетающем в себе обе возможности с шансом 50% для каждой.
Нечто подобное случается с физическими системами квантовых размеров, вроде электрона, вращающегося вокруг атома водорода. Электрон не совсем вращается — он как бы находится во всем пространстве одновременно, а в некоторых местах с большей вероятностью. Только после того, как мы определили его местоположение, мы можем точно указать, где он находится в этот момент. Так же, как мы не знали, был кот жив или мертв до того, как мы открыли коробку.
Это подводит нас к странному и красивому феномену квантовой запутанности. Представим себе, что вместо одного кота в одной коробке у нас было бы два кота в двух разных коробках. Если мы повторим эксперимент с котом Шрёдингера с парой этих котов, в результате эксперимента могут быть четыре возможности:
- оба кота будут живы,
- оба мертвы,
- один будет жив, второй мертв,
- первый мертв, второй жив.
Ситуации, когда оба кота мертвы или оба кота живы, не соответствуют состоянию суперпозиции. Другими словами, возможна такая система из двух котов, в которой в итоге всегда один из котов будет мертв, а другой жив. Пользуясь техническими терминами, можно сказать, что состояния этих двух котов запутаны.
Назревает вопрос: что произойдет, если этих котов поместить в разных уголках Вселенной. Не поверите, но то же самое! Один из котов в любом случае будет жив, а другой — мертв, хотя какой конкретно кот будет жив, а какой мертв, совершенно непредсказуемо.
Квантовая запутанность была подтверждена в настоящих лабораторных экспериментах. Две субатомные частицы запутаны в состоянии суперпозиции так, что если одна вращается в одну сторону, то другая — в противоположную.
Запутанность находится в центре квантовой информатики — развивающейся области науки, которая ищет применение законам странного квантового мира. Так, квантовая криптография позволяет шпионам надежно посылать друг другу информацию, а квантовое программирование — взламывать секретные коды.
Каждодневная физика со временем может стать более похожей на странный мир квантовой механики. Квантовая телепортация сможет достигнуть такого прогресса, что однажды ваш кот сможет сбежать в более безопасную вселенную, где нет физиков и коробок.
В общем, сверхсветовая скорость существует, хоть у нее и очень слабая доказательная база. Если ученые добьются того, чтобы скорости выше скорости света стали нашей реальностью, то и до машины времени недалеко.
Физики смогли переместить свет. Что это значит
Хранение и передача информации — фундаментальная часть любой вычислительной системы. Квантовые компьютеры в этом не отличаются от обычных ПК. Если человек рассчитывает однажды воспользоваться всеми достоинствами скорости и безопасности квантовых сетей, нужно выяснить, как передавать квантовые данные.
Так выглядит квантовый компьютер. Фото: Wired UK
Один из подходов ученых заключается в использовании оптической квантовой памяти или применении света для хранения данных в виде карт состояний частиц. В новом исследовании ученых Майнцского университета описана важная веха в этом направлении. Авторам удалось успешно сохранить и передать свет с использованием квантовой памяти. Об этом пишет Science Alert.
Расстояние передачи света пока невелико — всего 1,2 миллиметра. Однако этот процесс может лечь в основу будущих квантовых систем.
В своей работе исследователи использовали ультрахолодные атомы рубидия-87 в качестве носителя. Этот элемент обладает высокими эффективностью и сроком службы, которые квантовые физики стремятся максимизировать
Сама частица света отображается в состояниях возбуждения среди электронов атома. Элементарные возбуждения среды формируют поляритоны, позволяя свету накапливаться в электронном «шуме» атома. Для перемещения атомов с грузом света из одного места в другое использовался оптический ленточный конвейер.
«Мы упаковали свет в, так скажем, чемодан, только в нашем случае чемодан был сделан из облака холодных атомов, — пояснил физик Патрик Виндпэссинджер. — Мы передвинули этот чемодан на короткое расстояние и достали из него свет».
По словам специалиста, свет крайне сложно «поймать». Если его еще и нужно переместить, обычно это заканчивается «потерей багажа». Опыт Виндпассинджера и его коллег основан на предположении, что свет может переноситься с очень небольшим влиянием на его свойства, что очень важно при переносе информации из одной точки в другую.
Работа ученых строится на методе, известном как электромагнитно-индуцированная прозрачность или EIT, где атомы могут использоваться в качестве хранилища для улавливания и отображения световых импульсов. Поскольку этот процесс обратим, световые импульсы можно будет получить снова в будущем.
Эксперимент немецких ученых отличается от EIT. Последний адаптирован для перемещения света на расстояние, превышающее размер самого носителя информации. Свет не просто упаковывают в чемодан, а затем снова вытаскивают, — он также перемещается. Это нелегко сделать, избегая любого повышения температуры или каких-либо перемещений внутри чемодана. В дальнейшем исследователи намерены повысить вместимость своей системы и расстояние, на которое она может передавать информацию.
Это тоже интересно:
Во время загрузки произошла ошибка.СВЕТ — ЭТО ТОЖЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
Совсем немного времени с момента открытия электромагнитных колебаний понадобилось на понимание того, что свет также является совокупностью электромагнитных колебаний — только очень высокочастотных. Неслучайно скорость света равна скорости распространения электромагнитных волн и характеризуется константой с = 300 ООО км/с.
Глаз — основной орган человека, воспринимающий свет. При этом длина волны световых колебаний воспринимается глазом как цвет световых лучей. В школьном курсе физики приводится описание классического опыта по разложению белого света — стоит достаточно узкий луч белого (например, солнечного) света направить на стеклянную призму с треугольным сечением, как он тут же расслоится на множество плавно переходящих друг в друга световых пучков разного цвета. Это явление обусловлено различной степенью преломления световых волн различной длины.
Помимо длины волны (или частоты), световые колебания характеризуются интенсивностью. Из ряда мер интенсивности светового излучения (яркость, световой поток, освещенность и др.) при описании видеоустройств наиболее важной является освещенность. Не вдаваясь в тонкости определения световых характеристик, отметим, что освещенность измеряется в люксах и является привычной для нас мерой визуальной оценки видимости объектов. Ниже представлены типовые уровни освещенности:
- Освещенность в 20 см от горящей свечи 10—15 люкс
- Освещенность комнаты при горящих лампах накаливания 100 люкс
- Освещенность офиса с люминесцентными лампами 300-500 люкс
- Освещенность, создаваемая галогенными лампами 750 люкс
- Освещенность при ярком солнечном свете 20000люкс и выше
Свет широко используется в технике связи. Достаточно отметить такие применения света, как передача информации по световолоконным линиям связи, применение в современных электроакустических устройствах оптического выхода для оцифрованных звуковых сигналов, применение пультов дистанционного управления по лучу инфракрасного света и др.
Электромагнитная природа света Свет обладает как волновыми свойствами, так и корпускулярными свойствами. Такое свойство света называет корпускулярно-волновой дуализм. Но ученые и физики древности не знали об этом, и изначально считали свет упругой волной.
Свет — волны в эфире Но так как для распространения упругих волн нужна среда, то возникал правомерный вопрос, в какой же среде распространяется свет? Какая среда находится на пути от Солнца к Земле? Сторонники волновой теории света предположили что всё пространство во вселенной заполнено некоторой невидимой упругой средой. Они даже придумали ей название – светоносный эфир. В то время, ученые еще не знали о существовании каких либо волн, кроме механических. Такие взгляды на природу света высказывались примерно в 17 веке. Считалось, что свет распространяется именно в этом светоносном эфире.
Свет — поперечная волна Но такое предположение вызывало ряд противоречивых вопросов. К концу 18 века было доказано, что свет является поперечной волной. А упругие поперечные волны могут возникать только в твердых телах, следовательно, светоносный эфир является твердым телом. Это вызывало сильную головную боль у ученых того времени. Как небесные тела могут двигаться сквозь твердый светоносный эфир, и при этом не испытывать никакого сопротивления.
Свет — электромагнитная волна Во второй половине 19 века Максвелл доказал теоретически существование электромагнитных волн, которые могут распространяться даже в вакууме. И он предположил, что свет тоже является электромагнитной волной. Потом это предположение подтвердилось. Но актуально также было представление о том, что в некоторых случаях свет ведет себя как поток частиц. Теория Максвелла противоречила некоторым экспериментальным фактам. Но, в 1990 году, физик Макс Планк выдвинул гипотезу, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. А в 1905 г. Альберт Эйнштейн выдвинул идею, о том, что электромагнитные волны с некоторой частотой можно рассматривать как поток квантов излучения с энергией E=р*ν. В настоящее время квант электромагнитного излучения называют фотоном. Фотон не обладает ни массой, ни зарядом и всегда распространяется со скоростью света. То есть при излучении и поглощении свет проявляет корпускулярные свойства, а при перемещении в пространстве волновые.
Синий свет — это вред? / Всё о нашей коже Teana Labs
Он все время светится, и жизнь без него немыслима. Кто такой? Конечно же, ваш компьютер. Или телевизор. Мы привыкли к ним, а наши дети вообще рождаются с планшетами в руках. Если для боязни маленьких гаджетов серьезных опасений нет, то те, что покрупнее, не такие уж и полезные. Синее излучение, которое от них исходит, отнесено к фактору старения кожи, и тут все дело в получаемой порции.
Физика и химия опасности
Мы видим ярко-белый свет, но он вообще-то синий. Оттого и небо голубое. При выпуске любой электронной модели проводится ряд замеров, в том числе выявляется длина световой волны, принадлежащая синему спектру.
Синий свет (или HEV-излучение, от high energy visible — высокоэнергетический синий свет) является самым коротковолновым диапазоном видимого излучения. У него самая высокая степень рассеивания, энергии и раздражающего с физиологической точки зрения фактора.
Интересно: если говорить о естественных факторах, то солнечный свет вызывает неприятные ощущения в глазах как раз потому, что большая его часть обусловлена именно синим излучением. Только он несет значительную опасность для сетчатки.
Как свет влияет на состояние кожи?
Синее излучение, помимо очевидного пагубного воздействия на сетчатку глаза, подавляет уровень мелатонина, поэтому ночью, когда этот гормон вырабатывается, дабы поддерживать в норме циркадные ритмы организма и кожи в частности, — лучше избегать длительного контакта с приборами, излучающими синий свет.
Сбой в циркадных ритмах кожи приводит к ослаблению ее защитных функций, преждевременному старению и воспалению.
Однако важно не доводить эти данные до абсурда, понимая, что мы ежедневно подвергаемся различным видам излучения, и наш организм в общем к ним адаптируется. Тем не менее не зря мы слышим: “Не сиди долго перед компьютером!” Дело в том, что на адаптацию тратятся ресурсы организма, если приходится затрачивать их слишком много — наше тело начинает работать на износ, а это уже грозит проблемами со здоровьем.
Как защитить свою кожу?
Полностью изолировать себя от приборов с синим излучением нет необходимости. Но держать ситуацию под контролем и придерживаться здравого смысла — да. Современная наука открывает все новые факторы риска для кожи, поэтому среди косметических ингредиентов появляются все новые и новые. В том числе и те, что защищают клетки кожи от воздействия синего света.
Как еще снизить риски?
- С естественным излучением ничего сделать нельзя, но можно ограничить воздействие искусственного: сократить время работы за компьютером/просмотр телевизора в ночное время суток, а также исключить контакт с источником синего света за два часа до сна.
- Чем дальше находится прибор от вас, тем лучше. Расстояние здесь играет не последнюю роль.
- При работе за компьютером некоторые используют специальные линзы, которые блокируют синий свет. Так надолго сохранится здоровье глаз.
- У некоторых смартфонов появилась функция «Защита зрения». Переключаясь на нее, свет от экрана приобретает желтоватый, наиболее комфортный для зрения оттенок.
- Для защиты кожи используйте косметические средства с антиоксидантным комплексом, с активами против негативного влияния синего света, а также следите, чтобы ваш рацион был богат витаминами и минералами.
Свет можно превратить в материю — учёные это подтвердили экспериментально
Без малого сто лет назад физики Грегори Брайт и Джон Уилер теоретически доказали, что из чистого света можно получить материю. Звучит как фантастика, но это вполне согласуется со знаменитой эйнштейновской формулой E = mc². Другое дело, что на практике получить из света (фотонов) материю очень и очень сложно. Но теперь такое явление обнаружено и экспериментально подтверждено.
Согласно теории Брайта и Уилера, которая впоследствии стала называться эффектом Брайта-Уиллера, при взаимодействии двух квантов света (фотонов) возникают две частицы: электрон и позитрон (античастица электрона). Электрон — это вполне себе материя, тогда как позитрон — тоже материя, но с противоположным знаком, то есть антиматерия, как принято говорить.
В природе вокруг себя и даже глубоко во Вселенной мы не наблюдаем антиматерию, что говорит об исключительной редкости столкновений фотонов. Но процессы аннигиляции — самоуничтожение электронов и позитронов при столкновении с выделением двух квантов света в экспериментальных установках наблюдаются давно. Учёные из коллаборации STAR, исследующие подобные явления на коллайдере в Брукхейвенской национальной лаборатории, решили поискать в массиве данных по экспериментам подтверждения эффекта Брайта-Уиллера и нашли их.
Выяснилось, что разгон ядер (ионов) золота до релятивистских скоростей (до 99,99 % от скорости света) и соударение их приводит к эффекту, предсказанному в 1934 году Грегори Брайтом и Джоном Уилером. Разогнанные до таких скоростей частицы сжимаются по оси движения и генерируют сильнейшие электромагнитные поля перпендикулярно оси полёта. Эти электромагнитные поля представляют собой ни что иное, как реальные фотоны — фактически облако фотонов вокруг ядер. Столкновение таких частиц часто сопровождалось столкновением реальных фотонов с фиксацией электронов и позитронов после столкновения.
После изучения массива полученных на коллайдере RHIC данных обнаружились свыше 6 тыс. фактов соударения фотонов с последующим синтезом материи (электронов и их античастиц позитронов), о чём в издании Physical Review Letters некоторое время назад вышла научная статья. Первый шаг к синтезатору материи сделан, как бы фантастически это ни звучало. Но камнем преткновения, как всегда, будет проблема высочайших энергозатрат.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Мама — это лучик света, Мама — это значит ЖИЗНЬ — МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 71» г. Брянска
С целью развития нравственных ценностей, привлечения внимания к женщине-матери как символу жизни и основы семейных устоев с 12 по 25 ноября 2020 года в МБОУ «СОШ №71» будет проходить акция «Мама — это лучик света, Мама — это значит ЖИЗНЬ«.
Для 5-8, 10 классов акция будет проходить в дистанционном формате, все выполненные задания участники присылают до 23 ноября на электронную почту: [email protected].
Учащиеся 1-4 классов до 23 ноября приносят выполненные задания в кабинет 425, видеоматериалы присылают на электронную почту: [email protected].
Акция пройдёт по следующим номинациям:
Конкурс фоторабот «Вместе с мамой»
В номинации Конкурс фоторабот «Вместе с мамой» могут принимать участие учащиеся 1-4 классов. Участие только индивидуальное. Для участия в фотоконкурсе необходимо предоставить фотографию формата А4 (30х20 см) по теме «Вместе с мамой», оформленную в фоторамку (интересный и необычный фото-факт о совместном времяпрепровождении участника с мамой — дома, на отдыхе, на работе и т.д.). Фотография должна иметь этикетку, набранную на компьютере с указанием названия фотографии, фамилии и имени автора, номера класса, сдается в каб.425 до 23 ноября.
Конкурс видеороликов «Как прекрасны мамы всей России» или «Ты на свете лучше всех, мама»
В номинации Конкурс видеороликов «Как прекрасны мамы всей России» или «Ты на свете лучше всех, мама» могут принимать участие учащиеся 5-10 классов. Участие индивидуальное. Видеоролик на заданные темы должен быть не более 3 минут, представлен на личной странице с социальной сети «Vkontakte» с хештегами #деньмамы2020 #мамалучиксвета #школа71Брянск и предоставлен в каб.425 до 23 ноября. 1-4 классы принимают участие по желанию.
Акция «Пятёрка для любимой мамы»
В номинации Акция «Пятёрка для любимой мамы» могут принимать участие учащиеся 3-10 классов. Участие индивидуальное и коллективное. С 16 по 20 ноября 2020 г. участнику необходимо получить как можно больше пятёрок по предметам. Все пятёрки должны быть занесены в журнал. Ответственный за учебный сектор подаёт в оргкомитет до 23 ноября данные класса (общее количество пятёрок, набранное всеми учениками за неделю) и двух учеников, набравших наибольшее количество «пятёрок» (мальчика и девочку). Классный руководитель оказывает помощь. Ведомость для заполнения представлена в приложении
Конкурс-тест для мам «Самая эрудированная мама» (мамы учащихся школы)
В номинации Конкурс-тест для мам «Самая эрудированная мама» могут принимать матери всех учащихся школы. Участие индивидуальное. Конкурс-тест необходимо пройти маме участника, в онлайн-формате на странице в контакте Центр образования «Перспектива» СОШ №71 г.Брянск с 12 по 23 ноября. При прохождении теста необходимо указать свои личные данные (ФИО), данные о ребенке (ФИО, класс), дату прохождения и ответы на указанные вопросы.
Оформление поздравительных плакатов «Для милой мамочки»
В номинации Оформление поздравительных плакатов «Для милой мамочки» могут принимать участие учащиеся 1-10 классов. Участие коллективное. Плакат должно быть изготовлен своими руками с использованием различного вида декора. Формат плаката не более А0, но не менее А4. В каждом классе самостоятельно оформляется плакат и размещается на стенде до 23 ноября.
1. Введение — Что такое свет?
3. НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Цель этого заключения — определить, постепенный отказ от лампы накаливания и их замена на более энергоэффективные Компактные люминесцентные лампы (CFL) может иметь возможные последствия для здоровья, особенно «Светочувствительные» группы людей.КЛЛ технологичны разработан на основе обычных люминесцентные лампы и отличаются в основном от тех, что имеют размер, тем, что могут напрямую поместиться в обычные патроны для лампочек, например, в настольные лампы в тесном близость к пользователю.
Цель этого раздела — установить научный обоснование, необходимое для предоставления заключения в ответ на запрос в комитет.В разделе резюмируется физические, инженерные, биологические и медицинские научные знания, которые важны для оценки наличия конкретных риски для здоровья, связанные с КЛЛ по сравнению с обычными формами освещения.
3.1. Введение
Свет определяется как электромагнитное излучение с длины волн от 380 до 750 нм, который виден человеческий глаз. Электромагнитное излучение, такое как свет, генерируется изменениями в движении (вибрации) электрически заряженные частицы, такие как части «нагретого» молекулы, или электронов в атомах (оба процессы играют роль в светящейся нити лампы накаливания, тогда как последнее происходит в флюоресцентные лампы).Электромагнитное излучение распространяется от γ-лучей и рентгеновских лучей через к радиоволнам и к длинные радиоволны. Это часто называют «электромагнитным спектром», который показано на рисунке ниже (модифицировано из American Chemical Общество 2003):
Альтернативным физическим описанием света является рассмотрение излучение, испускаемое в виде дискретных частиц энергии, называемых фотоны, которые имеют двойственную природу — частицы и волны.Основной параметр, который отличает одну часть электромагнитный спектр от другого — длина волны, то есть расстояние между последовательные пики излучаемой энергии (волны). Энергия фотонов уровни определяются путем измерения их длины волны (выраженной в единицах длины и обозначается греческой буквой лямбда λ).Из двух волн, показанных ниже, левая имеет длину волны, в два раза длиннее, чем показано справа:
Энергия фотона прямо пропорциональна частота фотона и обратно пропорциональна его длине волны.Частота измеряется в количестве циклов (пиков волны) в секунду и выражается в Гц. Итак, γ-кванты состоят из фотонов очень высокой энергии с более короткими длины волн и выше частоты по сравнению с радиоволны.
Кроме того, свет характеризуется своей интенсивностью.Для Например, ослепительно интенсивный красный свет на сцене театра может состоять из фотонов той же энергии и длины волны, что и красный светофор на углу улицы; однако сценический свет разные по количеству испускаемых фотонов. В чем выше количество излучаемых фотонов, тем выше амплитуда (высота) волны этих фотонов.Фигура ниже показаны фотоны той же длины волны (λ), частота и энергия, которые имеют два разных уровня интенсивности:
Амплитуда — это количественная характеристика света, в то время как длина волны (неразрывно связана с энергией фотонов и частота) характеризует природа света качественно.
Свет — очень маленький компонент электромагнитный спектр и это часть, которую может воспринимать человеческий глаз. Излучение сразу за красным концом видимой области описывается как инфракрасное (ИК) и более коротковолновое излучение. чем фиолетовый свет называется ультрафиолетовым (УФ).УФ-часть спектр разделен на три области:
UVA (315 — 400 нм)
УВБ (280 — 315 нм)
УФС (100 — 280 нм)
(Некоторые исследователи определяют UVB как диапазон волн 280 — 320 нм.)
Солнечный свет ослабляется при прохождении через земные Атмосфера. Это означает, что все излучение с длиной волны ниже 290 нм отфильтровывается прежде, чем он достигнет поверхности земли.
Для каждого источника света характерен его спектр, т.е.е. а график лучистой энергии, излучаемой на каждой длине волны. В зависимости от характеристик светоизлучающей системы, излучаемый спектр может быть широким или иметь резкие «линии» на определенных длинах волн; первое относится к солнцу, так как лампы накаливания и галогенные лампы, и относится к температура источника.Последнее обычно связано с конкретные изменения уровней энергии электроны в некоторых атомы. Лампы, используемые в осветительных приборах, должны покрывать видимый диапазон длин волн для правильного восприятия белого цвета. Посредством физические принципы генерации света, тепловые источники, такие как нагретые нити разных типов [исторически C-волокно, W-нить накала, W-нить с защитой от галогена и электрически индуцированная высокотемпературная плазма (дуговые лампы)], а также Солнце и другие звезды образуют спектр так называемого «черного» радиатор корпуса ‘, который достигает пика при определенной характеристике частота, соответствующая температура эмиттера и следует хорошо описанному спектр между красноватым свечением углей (~ 1000 ° C) и белый свет, соответствующий температуре поверхности яркое солнце (~ 6000 ° C).Общепризнаны различные спектры. по их характерному цвету для человека-наблюдателя. Например, из-за увеличения рассеяния коротких волн (т. е. синего свет) с увеличенной длиной пути солнечных лучей через атмосфера, солнце забирает все больше и больше красного оттенка по мере того, как он опускается к горизонт.
Свет необходим для жизни на планете и, следовательно, одинаково влияет на людей и других существ. Примечательно, что есть важные физические эффекты за счет взаимодействия света с наша кожа и наши глаза, ведущие к «теплому» (красный свет) и Ощущение «холода» (синий свет), а также побочные эффекты благодаря нашему размещению на периодические изменения каждый день и с сезоном, которые способствуют регулированию циклы активности / отдыха.
3.2. Методология
Как правило, только научные отчеты, опубликованные в Рецензируемые научные журналы на английском языке: считается.Из-за специфики вопросов и редкости Первичная научная литература по определенным направлениям мы рассмотрели другие источники информации. Кроме того, мы включили некоторые информация о некоторых дополнительных условиях и их возможна связь с люминесцентным освещением, кроме специально упомянуто в Техническом задании.
Оценить научные данные, подтверждающие различные утверждения о корреляции между флуоресцентным светом от традиционные люминесцентные лампы и КЛЛ и болезни, а использовался набор критериев. Этими критериями являются:
(i) исследование случай-контроль, когортное исследование или провокационный тест с участием ряда лиц, опубликованных в коллегах рассмотренная литература;
(ii) результаты, подтвержденные другими исследованиями в области науки литература;
(iii) биологическая достоверность причины / участника и эффект;
(iv) наблюдения медицинского работника в соответствующем площадь;
(v) опыты, описанные отдельными людьми;
(vi) опыты людей, о которых сообщают другие;
(vii) существенное воздействие и отсутствие доказательств неблагоприятных эффекты.
Эти критерии затем использовались для ранжирования доказательства согласно следующему:
Рейтинг | А | B | С | D | E |
---|---|---|---|---|---|
достаточные доказательства | некоторые доказательства | неадекватные доказательства | только анекдотические свидетельства | Эффекты отсутствуют | |
Критерии | (i), (ii) и (iii) | (i) и (iii) | (iii) и (iv) | (iv), (v) или (vi) | (vii) |
5 вещей, которые должен знать каждый человек о свете
Последние три свойства связаны между собой.Скорость волны равна произведению длины волны на частоту.
Итак, свет — это волна. Это означает, что он обладает всеми вышеперечисленными свойствами и может делать волнообразные вещи, такие как:
- Расширяться и излучать во всех направлениях (как лампочка или волны в воде, вызванные камнем).
- Помехи другим волнам.
- Загибайте углы (да, свет делает это, но это плохо видно).
- Переносит энергию и импульс.
- Взаимодействовать с материей.
Все это делает свет.
Свет — это электромагнитная волна
Вы можете создать свою собственную волну. Возьмите длинный удлинитель и протяните его на земле. Теперь встряхните один конец вертикально. У вас должно получиться что-то вроде этого (эта гифка в замедленной съемке):
Теперь уберите удлинитель и повторите демонстрацию. Да ничего не происходит. Если у вас нет среды для распространения волны, значит, волны нет. А что насчет света? Свет — это волна, правда? Да, действительно (как я описал выше).Итак, как же тогда свет проходит через пустое пространство от Солнца к Земле? Что является средой для световой волны?
Оказывается, в электрическом и магнитном полях есть два важных аспекта. Во-первых, вот провод, по которому проходит электрический ток по магнитному компасу. Электрический ток создает магнитное поле, которое заставляет стрелку компаса поворачиваться.
Но вам даже не нужен электрический ток для создания магнитных полей. Оказывается, изменяющееся электрическое поле также создает магнитное поле.Вот катушка провода, подключенная к лампочке (без батареи). Когда его помещают в это изменяющееся магнитное поле, создается изменяющееся электрическое поле, которое возбуждает ток.
Итак, у нас есть изменяющееся электрическое поле, которое создает магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле. Соедините эти две идеи вместе, и вы получите две волны (и волну электрического поля и волну магнитного поля), которые заставят другую распространяться. Электромагнитным волнам не нужна среда, потому что в каком-то смысле они сами по себе.
Световые волны различной длины по-разному взаимодействуют с веществом
Во-первых, это электромагнитный спектр. Вы можете создать электромагнитную волну всех длин волн — от более 1 метра (радиоволны) до менее 10 пикометров (гамма-лучи — но они все равно остаются волнами). Вот общая классификация электромагнитного спектра от больших длин волн до малых.
- Радио
- Микроволны
- Инфракрасные
- Видимый свет
- Ультрафиолет
- Рентгеновские лучи (но это волны)
- Гамма-лучи
Все это электромагнитные волны, и все они движутся с одинаковой скоростью ( скорость света).Однако они по-разному взаимодействуют с веществом. Если вы находитесь внутри, ваш мобильный телефон все еще может получать данные с вышки сотовой связи, поскольку эти радиоволны проходят через большинство стен. Вы можете видеть сквозь стены? Нет. Видимый свет не проходит через большинство стен. Рентгеновские лучи в основном проходят через вашу кожу, но вы не можете видеть (в видимом свете) сквозь кожу — это было бы просто странно.
Технически взаимодействие со светом и веществом зависит от частоты света, но поскольку частота и длина волны связаны, мы можем просто говорить о длине волны.
Вы видите вещи, когда свет попадает в ваш глаз
Хорошо, дело не только в свете, но и в том, как работают люди.
Свет может попасть в глаза двумя способами. Во-первых, это может быть источник света (например, лампочка), создающий свет. Затем этот свет попадает в ваш глаз и БУМ — ваш мозг интерпретирует этот сигнал как свет. Другой способ (более распространенный) — видеть предметы в отраженном свете. Предположим, вы смотрите на карандаш. Свет (откуда-то) отражается от карандаша и затем попадает в глаза.
Восемь фактов о свете, которых вы могли не знать
Свет — это больше, чем кажется на первый взгляд. Вот восемь поучительных фактов о фотонах:
Работа Sandbox Studio, Чикаго, совместно с Кимберли Бустед
1. Фотоны могут создавать в воде или воздухе ударные волны, похожие на звуковые удары.
Ничто не может двигаться быстрее скорости света в вакууме. Однако свет замедляется в воздухе, воде, стекле и других материалах по мере взаимодействия фотонов с атомами, что имеет некоторые интересные последствия.
Гамма-лучи самой высокой энергии из космоса поражают атмосферу Земли, двигаясь со скоростью, превышающей скорость света в воздухе. Эти фотоны производят в воздухе ударные волны, очень похожие на звуковой удар, но в результате создается больше фотонов вместо звука. Обсерватории вроде VERITAS в Аризоне ищут вторичные фотоны, известные как черенковское излучение. Ядерные реакторы также показывают черенковский свет в воде, окружающей ядерное топливо.
Работа Sandbox Studio, Чикаго, совместно с Кимберли Бустед
2.Большинство видов света невидимы для наших глаз.
Цвета — это способ нашего мозга интерпретировать длину волны света: как далеко проходит свет, прежде чем волновой узор повторится. Но цвета, которые мы видим, называемые «видимым» или «оптическим» светом, — это лишь небольшая часть всего электромагнитного спектра.
Красный — это свет с самой длинной длиной волны, который мы видим, но он сильнее растягивает волны, и вы получаете инфракрасное излучение, микроволны (включая то, из чего вы готовите) и радиоволны. Длины волн короче фиолетового, охватывают ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-лучи.Длина волны также заменяет энергию: длинные волны радиосвета имеют низкую энергию, а коротковолновые гамма-лучи обладают самой высокой энергией, что является основной причиной их опасности для живых тканей.
Работа Sandbox Studio, Чикаго, совместно с Кимберли Бустед
3. Ученые могут проводить измерения одиночных фотонов.
Свет состоит из частиц, называемых фотонами, пучков электромагнитного поля, несущих определенное количество энергии.С помощью достаточно чувствительных экспериментов вы можете подсчитывать фотоны или даже проводить измерения на одном из них. Исследователи даже временно заморозили свет.
Но не думайте о фотонах, как о шарах для пула. Они также похожи на волны: они могут мешать друг другу, создавая узоры света и тьмы. Фотонная модель была одним из первых триумфов квантовой физики; более поздние работы показали, что электроны и другие частицы вещества также обладают волнообразными свойствами.
Работа Sandbox Studio, Чикаго, совместно с Кимберли Бустед
4.Фотоны от ускорителей частиц используются в химии и биологии.
Длина волны видимого света больше, чем у атомов и молекул, поэтому мы буквально не можем видеть компоненты материи. Однако короткие волны рентгеновского излучения и ультрафиолетового света подходят для демонстрации такой небольшой структуры. С помощью методов, позволяющих увидеть эти высокоэнергетические типы света, ученые могут заглянуть в атомный мир.
Ускорители элементарных частиц могут создавать фотоны определенной длины волны путем ускорения электронов с помощью магнитных полей; это называется «синхротронным излучением».«Исследователи используют ускорители частиц для создания рентгеновских лучей и ультрафиолетового излучения, чтобы изучать структуру молекул и вирусов и даже снимать фильмы о химических реакциях.
Работа Sandbox Studio, Чикаго, совместно с Кимберли Бустед
5. Свет — это проявление одной из четырех фундаментальных сил природы.
Фотоны переносят электромагнитную силу, одну из четырех основных сил (наряду со слабой силой, сильной силой и гравитацией).Когда электрон движется в пространстве, другие заряженные частицы ощущают это благодаря электрическому притяжению или отталкиванию. Поскольку эффект ограничен скоростью света, другие частицы фактически реагируют на то, где был электрон, а не на то, где он на самом деле. Квантовая физика объясняет это тем, что пустое пространство описывается как кипящий суп из виртуальных частиц. Электроны запускают виртуальные фотоны, которые движутся со скоростью света и сталкиваются с другими частицами, обмениваясь энергией и импульсом.
Работа Sandbox Studio, Чикаго, совместно с Кимберли Бустед
6.Фотоны легко создаются и уничтожаются.
В отличие от материи, самые разные вещи могут создавать или разрушать фотоны. Если вы читаете это на экране компьютера, фоновая подсветка создает фотоны, которые попадают в ваш глаз, где они поглощаются и уничтожаются.
Движение электронов отвечает как за создание, так и за разрушение фотонов, и это имеет место при большом количестве светового производства и поглощения. Электрон, движущийся в сильном магнитном поле, будет генерировать фотоны только в результате своего ускорения.
Точно так же, когда фотон нужной длины волны ударяется об атом, он исчезает и передает всю свою энергию, чтобы перебросить электрон на новый энергетический уровень. Новый фотон создается и испускается, когда электрон возвращается в исходное положение. Поглощение и излучение отвечают за уникальный спектр света, который имеет каждый тип атома или молекулы, что является основным способом идентификации химических веществ химиками, физиками и астрономами.
Работа Sandbox Studio, Чикаго, совместно с Кимберли Бустед
7.Когда материя и антивещество аннигилируют, побочным продуктом является свет.
Электрон и позитрон имеют одинаковую массу, но противоположные квантовые свойства, такие как электрический заряд. Когда они встречаются, эти противоположности нейтрализуют друг друга, преобразовывая массы частиц в энергию в виде пары гамма-квантов.
Работа Sandbox Studio, Чикаго, совместно с Кимберли Бустед
8. Вы можете сталкивать фотоны, чтобы образовались частицы.
Фотоны сами по себе античастицы. Но вот что интересно: законы физики, управляющие фотонами, симметричны во времени. Это означает, что если мы сможем столкнуть электрон и позитрон, чтобы получить два гамма-фотона, мы сможем столкнуться с двумя фотонами нужной энергии и получить пару электрон-позитрон.
На практике это сделать сложно: в успешных экспериментах обычно участвуют не только световые частицы, но и другие частицы. Однако внутри LHC огромное количество фотонов, производимых во время столкновений протонов, означает, что некоторые из них иногда сталкиваются друг с другом.
Некоторые физики думают о создании фотон-фотонного коллайдера, который будет направлять пучки фотонов в полость, полную других фотонов, для изучения частиц, возникающих в результате столкновений.
Используйте диалоговое окно печати браузера, чтобы создать PDF-файл.
Что такое свет? Разъяснил!
Что такое свет? Мы навсегда окружены им, и это практически все средства, с помощью которых мы понимаем Вселенную и свое место в ней, и все же для такой фундаментальной части нашего существования так легко принять это как должное или иногда забыть о ней. это вообще.
Но если вы не можете вспомнить фундаментальную науку о свете, которую изучали в старшей школе (или, может быть, вы не обращали внимания в тот день…), то это отличное 4-минутное видео от Kurzgesagt (также известное как «В двух словах») предоставляет отличный учебник по всей этой волнистой физике, которая необходима для функционирования всего остального во Вселенной.
Как объясняет Курцгесагт, свет технически относится к фотонам, которые являются неделимыми частицами энергии. Свет не только частица, но и ведет себя как волна, и когда люди говорят о свете, они в основном имеют в виду видимый свет, который составляет лишь часть всего электромагнитного спектра, большую часть которого мы не можем. видеть нашими глазами.
Видимый свет, также известный как красный свет, находится в середине спектра, но что в нем такого особенного? То есть по сравнению с другими видами частот (гамма-лучами, рентгеновскими лучами, ультрафиолетом и т. Д.), Которые также составляют электромагнитное излучение?
«Ну, абсолютно ничего», — говорит Курцгесагт. «У нас просто развились глаза, способные регистрировать именно эту часть электромагнитного спектра». Но это было не просто совпадение.
Не вдаваясь в подробности, скажу, что ключ к нашей способности воспринимать визуальный свет как-то связан с его свойствами в воде, а также с тем, откуда взялись наши глаза, в эволюционной манере говорить.
А как же свет, откуда он? Почему это самая быстрая вещь во Вселенной? И что, черт возьми, такое c — универсальная физическая постоянная — в любом случае? Не волнуйтесь, посмотрите видео выше, и все будет объяснено!
И обратите внимание: возможно, вы захотите посмотреть этот дважды — здесь очень много удивительных вещей, которые можно втиснуть всего за 4 минуты. Вы не хотите его пропустить.
% PDF-1.3 % 1 0 obj> поток
Что такое свет?
Представьте, что вы находитесь в парке и смотрите на лист на ветке дерева. Мы знаем, что свет отражается от листа к вашему глазу, чтобы сказать вам, что он зеленый, но что именно такое свет?
Две ранние идеи пришли из 17 века: английский ученый Исаак Ньютон считал, что свет состоит из маленьких частиц (он называл их корпускулами), испускаемых горячими объектами (такими как солнце или огонь), в то время как его современник, голландский физик Кристиан Гюйгенс, думал, что свет был чем-то вроде волны, колеблющейся вверх и вниз, когда она двигалась вперед.
Тем не менее, ни один из них не имел представления о том, что такое свет на самом деле. (Ньютон понятия не имел, из чего состоят его тельца; Гюйген не имел представления о том, что «колеблется». Между прочим, вопрос о том, является ли фотон частицей или волной, так и не был полностью решен.)
Мы можем проследить первые шаги к пониманию структуры света на стенде в Копенгагене в 1820 году, где датский ученый Ганс Кристиан Эрстед читал лекцию об электричестве.
Компас оказался рядом с батареей, которую он использовал в своей демонстрации, и он заметил, что стрелка компаса внезапно дергается, когда он включает или выключает батарею.Это означало, что электричество и магнетизм связаны — или, как это было более формально описано позже, изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле.
Затем, 11 лет спустя, английский ученый Майкл Фарадей обнаружил обратное: изменяющееся магнитное поле также создает электрическое поле.
Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл собрал эти идеи об электричестве и магнетизме (плюс несколько других) и объединил их в одну последовательную теорию «электромагнетизма».
Но самое знаменитое открытие Максвелла произошло, когда он объединил работы Эрстеда и Фарадея, чтобы объяснить сущность света.
Он понял, что изменяющееся электрическое поле может создать изменяющееся магнитное поле, которое затем создаст другое электрическое поле и так далее. В результате возникнет самоподдерживающееся электромагнитное поле, бесконечно повторяющееся и распространяющееся с невероятной скоростью.
Как быстро? Максвелл тоже смог вычислить это со скоростью около 300000000 метров в секунду — довольно близко к тому, что было недавно измерено для скорости света.
Итак, вот что такое свет: электрическое поле, связанное с магнитным полем, летящее в космосе.
Вы можете думать о двух полях как о танцевальных партнерах, заключенных в вечные объятия. Чтобы сохранить самогенерирование, как электрические, так и магнитные компоненты должны соответствовать друг другу. Для танго нужны двое.
Теперь мы знаем, что существует целый спектр электромагнитных волн, каждая из которых отличается своей длиной волны. (Вы можете думать о длине волны как о длине танцевального шага.)
На коротком конце высокоэнергетические гамма-лучи могут иметь длину волны намного меньшую, чем у атома водорода, тогда как на длинном конце низкоэнергетические радиоволны могут иметь длину, равную ширине планеты Юпитер. Видимый свет представляет собой очень тонкий участок электромагнитного спектра с длинами волн примерно от 400 до 700 миллиардных долей метра, примерно равной ширине бактерии E. coli или примерно 1% ширины человеческого волоса.
Вы можете задаться вопросом, почему мы можем видеть этот диапазон света, а не волны других длин.Для этого есть две основные причины.
Во-первых, «зрение» обычно связано с какой-то химической реакцией, запускаемой светом. Углеродная химия наших клеток запускается светом видимого диапазона. Более длинные волны не содержат достаточно энергии, чтобы вызвать реакции, в то время как свет более коротких волн несет слишком много энергии и может повредить тонкий химический состав жизни (вот почему ультрафиолетовый свет вызывает, например, солнечный ожог).
Во-вторых, диапазон от 400 до 700 нанометров может пройти довольно далеко в воде, прежде чем она будет поглощена (поэтому чашка с водой кажется нам прозрачной — почти весь видимый свет проходит через нее).Первые глаза эволюционировали под водой, и поэтому этот диапазон света обладал наибольшим эволюционным преимуществом по сравнению с другими длинами волн.
Итак, обратно в парк. Когда вы смотрите на лист, свет, попадающий в ваш глаз, представляет собой волну электричества и магнетизма определенной длины волны. Свет падает на сетчатку и запускает определенный образец химических изменений в клетках колбочек, которые мозг распознает как «зеленые».
Итак, в следующий раз, когда вы увидите кого-то с красивыми глазами, вы можете сделать ему комплимент по поводу его прекрасных детекторов электромагнитных волн.
Что такое свет — Глава 1 — Учебное пособие по измерению освещенности
Что такое свет?Теория электромагнитных волн
Свет — это лишь часть различных электромагнитных волн, летящих в космосе. Электромагнитный спектр охватывает чрезвычайно широкий диапазон, от радиоволн с длиной волны от метра и более до рентгеновских лучей с длиной волны менее одной миллиардной метра. Оптическое излучение находится между радиоволнами и рентгеновскими лучами в спектре, демонстрируя уникальное сочетание лучевых, волновых и квантовых свойств.
В рентгеновских лучах и на более коротких длинах волн электромагнитное излучение имеет тенденцию быть похожим на частицы по своему поведению, тогда как к длинноволновому концу спектра поведение в основном волнообразно. Видимая часть занимает промежуточное положение, в разной степени проявляя как волновые, так и частичные свойства.
Как и все электромагнитные волны, световые волны могут мешать друг другу, иметь направленную поляризацию и слегка изгибаться при прохождении края.Эти свойства позволяют фильтровать свет по длине волны или когерентно усиливать, как в лазере.
В радиометрии распространяющийся волновой фронт света моделируется как луч, движущийся по прямой линии. Линзы и зеркала направляют эти лучи по предсказуемым путям. Волновые эффекты несущественны в некогерентной крупномасштабной оптической системе, потому что световые волны распределены случайным образом и имеется множество фотонов.
Ультрафиолетовый свет
Коротковолновый УФ-свет проявляет больше квантовых свойств, чем его видимые и инфракрасные аналоги.Ультрафиолетовый свет условно разделен на три полосы в соответствии с его анекдотическими эффектами.
UV-A — наименее опасный и наиболее часто встречающийся тип ультрафиолетового излучения, поскольку он имеет наименьшее количество энергии. УФ-А свет часто называют черным светом, и он используется из-за его относительной безвредности и способности заставлять флуоресцентные материалы излучать видимый свет — таким образом, кажется, что они светятся в темноте. В большинстве кабин для фототерапии и солярия используются лампы УФ-А.
UV-B, как правило, является наиболее разрушительной формой ультрафиолетового излучения, потому что у него достаточно энергии, чтобы повредить биологические ткани, но недостаточно, чтобы полностью поглощаться атмосферой.Известно, что УФ-В вызывает рак кожи. Поскольку большая часть внеземного УФ-B света блокируется атмосферой, небольшое изменение озонового слоя может резко увеличить опасность рака кожи.
Коротковолновый УФ-С почти полностью поглощается воздухом в пределах нескольких сотен метров. Когда фотоны УФ-С сталкиваются с атомами кислорода, обмен энергией вызывает образование озона. УФ-С почти никогда не наблюдается в природе, так как он так быстро поглощается. Бактерицидные УФ-лампы часто используются для очистки воздуха и воды из-за их способности убивать бактерии.
Видимый светФотометрия связана с измерением оптического излучения, воспринимаемого человеческим глазом. Стандартный наблюдатель CIE 1931 установил стандарт, основанный на средней реакции человеческого глаза при нормальном освещении с полем зрения 2 °. Приведенные ниже трехцветные значения представляют собой попытку описать человеческое распознавание цвета с помощью трех кривых чувствительности. Кривая y (λ) идентична функции фотопического зрения CIE V (λ).Используя три измерения тристимула, можно полностью описать любой цвет.
Цветовые модели
Большинство моделей воспринимаемого цвета содержат три компонента: оттенок, насыщенность и легкость. В модели CIE L * a * b * цвет моделируется как сфера, при этом яркость представляет собой линейное преобразование от белого к черному, а оттенки моделируются как противоположные пары, причем насыщенность является расстоянием от оси яркости.
Инфракрасный свет
Инфракрасный свет содержит наименьшее количество энергии на фотон из любого другого диапазона. Из-за этого инфракрасному фотону часто не хватает энергии, необходимой для прохождения порога обнаружения квантового детектора. Инфракрасное излучение обычно измеряется с помощью теплового детектора, такого как термобатарея, который измеряет изменение температуры из-за поглощенной энергии.
]
Хотя эти тепловые детекторы имеют очень плоскую спектральную чувствительность, они страдают от температурной чувствительности и, как правило, требуют искусственного охлаждения. Другая стратегия, используемая тепловыми детекторами, — это модуляция падающего света с помощью прерывателя. Это позволяет детектору проводить дифференциальные измерения между темным (нулевым) и светлым состояниями.
Детекторы квантового типа часто используются в ближней инфракрасной области, особенно ниже 1100 нм.Специализированные детекторы, такие как InGaAs, обладают отличной чувствительностью от 850 до 1700 нм. Типичные кремниевые фотодиоды не чувствительны выше 1100 нм. Эти типы детекторов обычно используются для измерения известного искусственного источника ближнего ИК-диапазона без учета окружающего длинноволнового фона.
Поскольку тепло является формой инфракрасного света, детекторы дальнего инфракрасного диапазона чувствительны к изменениям окружающей среды, например к движению человека в поле зрения. Оборудование ночного видения использует этот эффект, усиливая инфракрасное излучение, чтобы различать людей и механизмы, скрытые в темноте.
Инфракрасное излучение уникально тем, что проявляет в первую очередь волновые свойства. Это может усложнить манипуляции с ним, чем с ультрафиолетом и видимым светом. Инфракрасное излучение труднее сфокусировать с помощью линз, оно меньше преломляется, больше дифрагирует и его трудно рассеять. Большинство радиометрических ИК-измерений выполняется без линз, фильтров или рассеивателей, полагаясь только на голый детектор для измерения падающей освещенности.
Запросить руководство по управлению освещением в формате PDF (ВСЕ главы)
Раздел 2>
<Назад ко всем учебным пособиям
Глава 1 — Руководство по измерению освещенности
Авторские права © 1997 Александр Д.Райер
Все права защищены.
Никакая часть данной публикации не может быть воспроизведена или передана в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись или любую систему хранения и поиска информации, без письменного разрешения владельца авторских прав. Запросы следует делать через издателя.
Отдел технических публикаций
International Light Technologies
10 Technology Drive
Peabody, MA 01960
ISBN 0-9658356-9-3
Номер карточки в каталоге Библиотеки Конгресса: 97-93677