Cahaya dianggap sebagai sebarang jenis sinaran optik. Dalam erti kata lain, ini adalah gelombang elektromagnet, yang panjangnya berada dalam julat unit nanometer.
Takrifan umum
Dari sudut pandangan optik, cahaya ialah sinaran elektromagnet yang dapat dilihat oleh mata manusia. Ia adalah kebiasaan untuk mengambil kawasan dalam vakum 750 THz sebagai unit perubahan. Ini ialah tepi gelombang pendek spektrum. Panjangnya ialah 400 nm. Bagi sempadan gelombang lebar, bahagian 760 nm, iaitu, 390 THz, diambil sebagai unit ukuran.
Dalam fizik, cahaya dianggap sebagai satu set zarah arah yang dipanggil foton. Halaju taburan gelombang dalam vakum adalah malar. Foton mempunyai momentum, tenaga, jisim sifar tertentu. Dalam erti kata yang lebih luas, cahaya adalah sinaran ultraviolet yang boleh dilihat. Gelombang juga boleh menjadi inframerah.
Dari sudut ontologi, cahaya adalah permulaan wujud. Inilah yang dikatakan ahli falsafah dan alim ulama. Dalam geografi, istilah ini digunakan untuk merujuk kepada kawasan tertentu di planet ini. Cahaya itu sendiri adalah konsep sosial. Namun begitu, dalam sains ia mempunyai sifat, sifat dan undang-undang tertentu.
Alam semula jadi dan sumber cahaya
Radiasi elektromagnet dicipta dalam proses interaksi zarah bercas. Keadaan optimum untuk ini adalah haba, yang mempunyai spektrum berterusan. Sinaran maksimum bergantung pada suhu sumber. Contoh proses yang baik ialah matahari. Sinarannya hampir dengan sinaran badan hitam sepenuhnya. Sifat cahaya pada Matahari ditentukan oleh suhu pemanasan sehingga 6000 K. Pada masa yang sama, kira-kira 40% sinaran berada dalam jarak penglihatan. Spektrum kuasa maksimum terletak berhampiran 550 nm.
Sumber cahaya juga boleh:
- Cangkang elektronik molekul dan atom semasa peralihan dari satu tahap ke tahap yang lain. Proses sedemikian memungkinkan untuk mencapai spektrum linear. Contohnya ialah LED dan lampu nyahcas gas.
- Pancaran Cherenkov, yang terbentuk apabila zarah bercas bergerak pada kelajuan fasa cahaya.
- Proses nyahpecutan foton. Akibatnya, sinaran segerak atau siklotron terhasil.
Sifat cahaya juga boleh dikaitkan dengan pencahayaan. Ini terpakai kepada kedua-dua sumber tiruan dan sumber organik. Contoh: chemiluminescence, scintillation, phosphorescence, dll.
Seterusnya, sumber cahaya dibahagikan kepada kumpulan mengikut penunjuk suhu: A, B, C, D65. Spektrum yang paling kompleks diperhatikan dalam badan hitam sepenuhnya.
Ciri Cahaya
Mata manusia secara subjektif menganggap sinaran elektromagnet sebagai warna. Jadi, cahaya boleh mengeluarkan warna putih, kuning, merah, hijau. Ia hanyasensasi visual, yang dikaitkan dengan kekerapan sinaran, sama ada komposisi spektrum atau monokromatik. Foton telah terbukti merambat walaupun dalam vakum. Dengan ketiadaan jirim, halaju aliran ialah 300,000 km/s. Penemuan ini dibuat pada awal 1970-an.
Di sempadan media, aliran cahaya mengalami sama ada pantulan atau pembiasan. Semasa pembiakan, ia meresap melalui jirim. Boleh dikatakan bahawa indeks optik medium dicirikan oleh nilai biasan yang sama dengan nisbah halaju dalam vakum dan penyerapan. Dalam bahan isotropik, perambatan aliran tidak bergantung pada arah. Di sini, indeks biasan diwakili oleh nilai skalar yang ditentukan oleh koordinat dan masa. Dalam medium anisotropik, foton muncul sebagai tensor.
Selain itu, cahaya boleh terkutub dan tidak. Dalam kes pertama, kuantiti utama definisi adalah vektor gelombang. Jika aliran tidak terkutub, maka ia terdiri daripada satu set zarah yang diarahkan ke arah rawak.
Ciri cahaya yang paling penting ialah keamatannya. Ia ditentukan oleh kuantiti fotometri seperti kuasa dan tenaga.
Sifat asas cahaya
Foto bukan sahaja boleh berinteraksi antara satu sama lain, tetapi juga mempunyai hala tuju. Hasil daripada sentuhan dengan medium asing, aliran mengalami pantulan dan pembiasan. Ini adalah dua sifat asas cahaya. Dengan refleksi, segala-galanya lebih kurang jelas: ia bergantung pada ketumpatan jirim dan sudut tuju sinar. Walau bagaimanapun, dengan pembiasan, keadaannya jauhlebih sukar.
Sebagai permulaan, kita boleh mempertimbangkan contoh mudah: jika anda menurunkan straw ke dalam air, maka dari sisi ia akan kelihatan melengkung dan dipendekkan. Ini adalah pembiasan cahaya, yang berlaku pada sempadan medium cecair dan udara. Proses ini ditentukan oleh arah taburan sinar semasa laluan melalui sempadan jirim.
Apabila aliran cahaya menyentuh sempadan antara media, panjang gelombangnya berubah dengan ketara. Walau bagaimanapun, kekerapan penyebaran tetap sama. Jika rasuk tidak ortogon dengan sempadan, maka kedua-dua panjang gelombang dan arahnya akan berubah.
Pembiasan tiruan cahaya sering digunakan untuk tujuan penyelidikan (mikroskop, kanta, pembesar). Mata juga tergolong dalam sumber perubahan dalam ciri gelombang.
Klasifikasi cahaya
Pada masa ini, perbezaan dibuat antara cahaya buatan dan semula jadi. Setiap spesies ini ditakrifkan oleh sumber sinaran ciri.
Cahaya semula jadi ialah satu set zarah bercas dengan arah yang huru-hara dan cepat berubah. Medan elektromagnet sedemikian disebabkan oleh turun naik keamatan yang berubah-ubah. Sumber semula jadi termasuk badan panas, matahari, gas terpolarisasi.
Cahaya buatan adalah daripada jenis berikut:
- Tempatan. Ia digunakan di tempat kerja, di kawasan dapur, dinding, dll. Pencahayaan sedemikian memainkan peranan penting dalam reka bentuk dalaman.
- Umum. Ini adalah pencahayaan seragam seluruh kawasan. Sumbernya ialah candelier, lampu lantai.
- Digabungkan. Campuran jenis pertama dan kedua untuk mencapai pencahayaan bilik yang ideal.
- Kecemasan. Ia amat berguna semasa bekalan elektrik terputus. Kuasa paling kerap dibekalkan daripada bateri.
Sunshine
Hari ini ia merupakan sumber tenaga utama di Bumi. Tidak keterlaluan untuk mengatakan bahawa cahaya matahari mempengaruhi semua perkara penting. Ini ialah pemalar kuantiti yang mentakrifkan tenaga.
Lapisan atas atmosfera bumi mengandungi kira-kira 50% sinaran inframerah dan 10% sinaran ultraungu. Oleh itu, jumlah cahaya yang boleh dilihat hanyalah 40%.
Tenaga suria digunakan dalam proses sintetik dan semula jadi. Ini adalah fotosintesis, dan transformasi bentuk kimia, dan pemanasan, dan banyak lagi. Terima kasih kepada matahari, manusia boleh menggunakan elektrik. Sebaliknya, aliran cahaya boleh terus dan meresap jika ia melalui awan.
Tiga undang-undang utama
Sejak zaman purba, saintis telah mengkaji optik geometri. Hari ini, hukum cahaya berikut adalah asas:
- Hukum pembahagian. Ia menyatakan bahawa dalam medium optik homogen, cahaya akan diedarkan dalam garis lurus.
- Hukum pembiasan. Satu sinar kejadian cahaya pada sempadan dua media dan unjurannya dari titik persimpangan terletak pada satah yang sama. Ini juga terpakai pada serenjang yang diturunkan ke titik sentuhan. Dalam kes ini, nisbah sinus bagi sudut tuju dan biasan akan menjadi nilaimalar.
- Hukum refleksi. Sinar cahaya turun ke sempadan media dan unjurannya terletak pada satah yang sama. Dalam kes ini, sudut pantulan dan tuju adalah sama.
Persepsi cahaya
Dunia sekeliling dapat dilihat oleh seseorang kerana keupayaan matanya untuk berinteraksi dengan sinaran elektromagnet. Cahaya ditanggapi oleh reseptor retina, yang boleh mengesan dan bertindak balas kepada julat spektrum zarah bercas.
Seseorang mempunyai 2 jenis sel sensitif dalam mata: kon dan batang. Yang pertama menentukan mekanisme penglihatan pada waktu siang dengan tahap pencahayaan yang tinggi. Batang lebih sensitif kepada sinaran. Mereka membenarkan seseorang melihat pada waktu malam.
Warna cahaya visual ditentukan oleh panjang gelombang dan arahnya.
