Джерела й приймачі світла. Швидкість поширення світла

 
 

Джерела й приймачі світла. Що таке світло?

Багато різноманітних гіпотез було висунуто вченими у процесі дослідження природи світла, його поширення й сприйняття, наявності кольорів тощо. У 1678 р. голландський астроном і фізик Християн Гюйгенс висунув хвильову теорію світла, відповідно до якої світло — це хвилі, що поширюються в особливому середовищі — ефірі, який заповнює увесь простір і проникає всередину всіх тіл. Іншу теорію світла запропонував у 1704 р.

Ісаак Ньютон. Він висунув так звану корпускулярну теорію світла, за якою світло — це потік частинок — корпускул, що рухаються прямолінійно і з постійною швидкістю від джерела в усі боки. Тобто корпускули не взаємодіють з іншими частинками й рухаються відповідно до закону інерції. Теорія Ньютона пояснювала прямолінійне поширення світла, утворення за предметами різких тіней, але багато світлових явищ вона пояснити не могла.

Століттями тривали суперечки вчених про природу світла. У 1865 р. англійський фізик Джеймс Максвел опублікував теорію електромагнетизму. В одному з висновків цієї теорії Максвел висловив припущення про електромагнітну природу світла й показав, що світло є окремим випадком електромагнітних хвиль.

Природа світла пояснюється рухом електронів у атомах речовини. Перебуваючи в межах стійкого енергетичного рівня, електрон (а відповідно й речовина) не поглинає й не випромінює енергію. Коли ж унаслідок певних причин електрон переходить з одного енергетичного рівня на інший, то атом може випромінювати або поглинати порцію енергії (її ще називають квантом). Випромінювання, що виходить за межі атома, поширюється в просторі у вигляді електромагнітних хвиль. Деякі такі хвилі можуть сприйматися людиною як світло.

Світло — це вид електромагнітних хвиль, що сприймаються оком людини.

Джерелами світла є прилади та пристрої, а також природні й космічні об’єкти, у яких різні види енергії перетворюються в енергію світлового випромінювання. Джерела світла (мал. 94, с. 60) поділяють на «гарячі» та «холодні». До гарячих (теплових) джерел належать розжарені тіла: багаття, Сонце та інші зорі, лампа розжарення тощо.



 

Випромінювання світла холодними джерелами здійснюється атомами речовини за рахунок енергії зовнішнього впливу. Випромінювання

ними світла зумовлене різними причинами. Наприклад, світіння речовини можливе під час проходження через неї електричного струму або в результаті дії на неї електричного поля. Прикладом такого виду світіння є газові розряди, північне сяйво, світлодіоди.

Світіння, яке може виникати внаслідок хімічної реакції, властиве деяким живим організмам: комахам-світлячкам, а також деяким видам риб, що мешкають на значній глибині. До такого виду належить також світіння трухлого дерева.

Як правило, світло, яке падає на речовину, частково відбивається, а частково — поглинається нею. Енергія поглиненого світла переважно тільки нагріває тіло. Проте для деяких речовин цієї енергії достатньо для того, щоб вони почали світитись. Наприклад, деякі речовини (їх називають люмінофори) можуть світитися під впливом опромінення їх видимим світлом, ультрафіолетовими, рентгенівськими та іншими променями. Дорожні знаки і світловідбивачі покривають спеціальними фарбами, які світяться при потраплянні на них світла від фар, що сприяє безпеці всіх учасників дорожнього руху. Газорозрядні лампи також із середини вкриті спеціальною фарбою, яка світиться внаслідок газового розряду, що проходить у ній.

Джерела світла можна поділити на такі, що існують в природі, й ті, що створила людина. За цією ознакою джерела світла поділяються на природні та штучні.

Джерела світла можуть випромінювати й невидимі промені — інфрачервоні, ультрафіолетові.

Приймачами світла називають пристрої, призначені для виявлення або ж вимірювання світлового (оптичного) випромінювання.

Приймачами світла є очі живих істот, а також спеціальні пристрої: термоелементи, фотоелементи, фотодіоди (мал. 95). Принцип дії приймачів заснований на перетворенні енергії світлового випромінювання в інші види енергії (теплову, механічну, електричну), які є більш зручними для безпосереднього вимірювання. 


Наприклад, фотоплівка та фотопапір під дією світла змінюють свій хімічний склад. На цьому ґрунтується процес отримання фотографій. (Створення цифрових фотографій та їхній друк на кольоровому принтері має іншу природу.) Спеціальні пристрої — фотоелементи — перетворюють світлову енергію в електричну. Одними з найважливіших і необхідних для живої природи приймачів світла на Землі є листя рослин. Під дією світла в них відбувається процес фотосинтезу — утворення органічних сполук, що супроводжується виділенням кисню.

Для людини головним приймачем світла є око. Світло спричинює в очах нервові подразнення, які передаються в мозок людини. Завдяки обробці й аналізу цих сигналів людина сприймає навколишні предмети. Наша шкіра — це також приймач сонячного світла. Під дією світла вона нагрівається й змінює колір (засмагає).

Вода і ґрунт також є приймачами сонячного світла. Під дією світла вони нагріваються — перетворюють енергію світла на внутрішню енергію.

Швидкість поширення світла. У процесі розвитку фізики науковці використовували різні способи вимірювання швидкості світла. Першим її спробував розрахувати Галілео Галі-лей. Він проводив такий дослід. На вершині однієї гори стояв Галілей, а на іншій горі — його асистент, який мав відкрити кришку свого ліхтаря тоді, коли побачить світло від ліхтаря Галілея. Вимірявши час між моментами подачі й прийому світлового сигналу та знаючи відстань між вершинами гір, Галілей намагався розрахувати швидкість світла. Оскільки відстань між горами в порівнянні зі швидкістю світла, а отже й проміжок часу, були дуже малими, то зробити точні розрахунки Галілею так і не вдалося.

У XVII ст. вперше швидкість світла визначив данський астроном Оле Крістенсен Ремер. Він, користуючись таблицями свого наставника Джованні Доменіко Кассіні, порівняв час початку затемнення супутника Іо планетою Юпітер, навколо якої цей супутник обертається, для випадків максимальної та мінімальної відстані від Землі до Юпітера. Запізнення становило 22 хв, і за цей час світло долає відстань, яка приблизно дорівнює діаметру орбіти Землі. У результаті Оле Ремер отримав приблизне значення швидкості світла, що становило


У ХІХ ст. швидкість світла вперше була визначена за допомогою лабораторного експерименту, який поставив французький фізик Арман Іппо-літ Луї Фізо в 1849 р. (мал. 96).

Суть досліду така. Світло від джерела проходило через збиральну лінзу й за допомогою напівпрозорого дзеркала спрямовувалось на зубчасте колесо. Пройшовши між зубцями й через збиральні лінзи, світло досягало дзеркала, яке містилося на відстані l = 7 км від колеса. Якщо колесо нерухоме, то світло від джерела проходить крізь проміжок між зубцями колеса, відбивається від дзеркала й прямує до спостерігача. Для проходження світлом відстані від колеса до дзеркала й назад потрібен час

де с — швидкість світла.

Якщо колесо, що має m зубців, привести в обертання й підібрати кількість обертів колеса за секунду n таким, що за час t колесо повернеться на півзубця, то відбите від дзеркала світло потраплятиме на зубець і спостерігач не бачитиме його в окуляр. У цьому разі час проходження світлом

відстані (21 = 14 км) можна визначити

Після вимірювань та обчислень, Фізо дістав значення швидкості світла

Було розроблено й чимало інших, точніших лабораторних методів вимірювання швидкості світла. За сучасними даними, швидкість світла

у вакуумі дорівнює

Швидкість світла в різних прозорих речовинах теж вимірювали. Як виявилось, у воді вона в

раза менша, ніж у вакуумі. В усіх інших речовинах вона також менша, ніж у вакуумі. У повітрі швидкість світла мало відрізняється від швидкості світла у вакуумі. Як правило, користуються наближеним значенням швидкості світла

У 7 й 8 класах ми неодноразово зверталися до значень фізичних величин (пригадуєте, шкала відстаней, часу, температур і т.п.). Виявляли макси-

мальні й мінімальні значення фізичних величин. Для швидкостей руху тіл існує певна особливість: швидкість світла у вакуумі є максимально можливою (граничною) швидкістю руху будь-яких сигналів. Жоден об’єкт не може рухатися зі швидкістю, більшою за швидкість світла у вакуумі. Останнє з’ясувалося після створення Альбертом Ейнштейном теорії відносності.

Формуємо КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. За яких умов речовина випромінює світло?

2. Назвіть природні та штучні джерела світла. Які з них є гарячими, а які — холодними?

3. Назвіть відомі вам приймачі світла.

4. Чим відрізняється випромінювання праски чи кип’ятильника від випромінювання електричної лампи розжарювання?

Я можу застосовувати знання й розв'язувати задачі

Вправа 8

1.

Класифікуйте перелічені джерела світла за типом випромінювання й походженням: фари автомобіля, Сонце, вогнище, екран телевізора, глибоководні риби, зорі, маяк, електрична дуга, блискавка, галогенові лампи, розжарений метал, світлодіод, Місяць, полярне сяйво, світлячок, свічка.

2.

Швидкість поширення світла у вакуумі дорівнює 300 000 км/с. За який час світло від Сонця подолає відстань до Землі, якщо вона дорівнює 150 млн км?

3.

Зоря Вега розташована на відстані 26,4 св. року1 від Землі. Скільки років летіла б до неї ракета з постійною швидкістю 30 км/с?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.