СВЕТЕЩИ ТЕЛА: ХАРАКТЕРИСТИКИ И КАК ГЕНЕРИРАТ СОБСТВЕНА СВЕТЛИНА - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

Светещо тяло се нарича всеки естествен или неестествен обект, който излъчва собствената си светлина, като това е частта от електромагнитния спектър, видим от човешките очи. Обратното на светещ обект е несветещ.

Не-светещите обекти са видими, защото се осветяват от светлината, излъчвана от светещи обекти. Несветлещите тела също се наричат ​​осветени тела, въпреки че те не винаги са в това състояние.

Слънцето, светещо тяло, което осветява небето и морето. Източник: pixabay

Светлинните обекти са първични източници на светлина, тъй като те я излъчват, докато несветещите обекти са вторични източници на светлина, защото отразяват произведените от първия.

Примери за светещи и несветещи тела

Светли предмети

В природата има обекти, способни да излъчват светлина. Те включват:

- Слънце.

- Звездите.

- Луминисцентни насекоми, като светулки и други.

- Лъчите.

- Aurora borealis или северно сияние.

По-долу са направени от човека светещи предмети:

- лампи с нажежаема жичка или крушки.

- Пламъкът на свещ.

- Флуоресцентни лампи.

- Светодиодни светлини.

- Екранът на мобилен телефон.

Несветлителни предмети

В природата има много обекти, които не излъчват светлина сами по себе си, но могат да бъдат осветени:

- Луната, която отразява слънчевата светлина.

- Планетите и техните спътници, които също отразяват слънчевата светлина.

- Дървета, планини, животни отразяват светлината на небето и Слънцето.

- Синьото небе и облаците. Те са видими поради разсейването на слънчевата светлина.

Изкуствената светеща крушка за тялото, която осветява нашите нощи. Източник: pixabay

Характеристики на светещи тела и тяхната светлина

Основната характеристика на светещите тела е, че светлината, с която можем да ги видим, се произвежда от самия обект.

Можем да виждаме хора и предмети благодарение на светлината, излъчвана от светещи тела, независимо дали са естествени или изкуствени. И също така защото природата ни е надарила органите на зрението.

При липса на светещи тела е невъзможно да видим всичко, което ни заобикаля. Ако някога сте изпитвали пълен мрак, тогава знаете значението на светещите тела.

Тоест, без светлина няма зрение. Човешкото и животинското зрение е взаимодействието между светлината, излъчвана от светещи тела, и тази, отразена от несветещи тела, със светлинните ни сензори в окото и с мозъка ни, където образът най-накрая е конструиран и интерпретиран.

Зрението е възможно, защото светлината, излъчвана или отразявана от обекти, се движи през пространството и достига до очите ни.

Фотоните

Фотонът е най-малкото количество светлина, което светещото тяло може да излъчва. Фотоните се излъчват от атоми на светещи тела и се отразяват или разпръскват от несветещи.

Зрението е възможно само когато някои от тези фотони, излъчени, разпръснати или отразени, достигнат до очите ни, където произвеждат електронно възбуждане в окончанията на зрителния нерв, които пренасят електрически импулс към мозъка.

Как светлинните тела генерират светлина?

Фотоните се излъчват от атомите на светещите тела, когато са били възбудени по такъв начин, че електроните на атомните орбитали преминават в състояния с по-висока енергия, които след това се разпадат до състояния с по-ниска енергия с последващото излъчване на фотони.

Всяко тяло, ако температурата му се повиши, се превръща в излъчвател на светлина. Парче метал при стайна температура е несветещо тяло, но при 1000 градуса по Целзий това е светещо тяло, защото електроните заемат по-високи нива и когато се разпадат до по-ниски нива, те излъчват фотони в обхвата на видимия спектър.

Това се случва на атомно ниво с всички светещи тела, било то Слънцето, пламъкът на свещ, нажежаемата жичка на крушка с нажежаема жичка, атомите на флуоресцентния прах на енергоспестяващата крушка или атомите на LED диода, който е най-новото изкуствено светлинно тяло.

Това, което варира в отделни случаи, е механизмът на възбуждане на електроните да преминат към по-високи енергийни атомни нива и след това да се разпадат и излъчват фотони.

Всичко, което виждаме, е миналото

Зрението не е моментално, тъй като светлината се движи с ограничена скорост. Скоростта на светлината във въздуха и във вакуум е от порядъка на 300 хиляди километра в секунда.

Фотоните светлина, които напускат повърхността на Слънцето, отнемат 8 минути и 19 секунди, за да достигнат до очите ни. А фотоните, излъчвани от Алфа Кентавър, най-близката ни звезда, отнемат 4.37 години, за да достигнат очите ни, ако гледаме небето.

Фотоните, които можем да наблюдаваме с просто око или чрез телескоп в галактиката Андромеда, най-близката до нашата собствена, ще се появят оттам преди 2,5 милиона години.

Дори когато виждаме Луната, виждаме стара Луна, защото това, което гледаме, е изображение от преди 1,26 секунди. А изображението на играчите на футболна игра, което виждаме на трибуните на 300 метра от играчите, е старо изображение, което е минало милионна част от секундата.

Двойственост на светлината

Според най-приетите теории светлината е електромагнитна вълна, както и радиовълните, микровълните, с които се готви храна, микровълните от клетъчните телефони, рентгеновите лъчи и ултравиолетовото лъчение.

Светлината обаче е вълна, но също така е съставена от частици, наречени фотони, както казахме по-рано. Светлината има това двойно поведение, което е известно във физиката като двойственост на вълните-частици.

Цялото разнообразие от електромагнитни вълни се различават по дължината на вълната си. Частта от електромагнитния спектър, която човешкото око е в състояние да възприема, се нарича видим спектър.

Видимият спектър съответства на тесен диапазон на електромагнитния спектър между 0,390 микрона и 0,750 микрона. Това е характерният размер на протозой (амеба или параметрий).

Под видимия спектър, по дължина на вълната, имаме ултравиолетово лъчение, чиято дължина на вълната е сравнима с размера на органичните молекули.

А над видимия спектър е инфрачервеното лъчение, чийто размер е съпоставим с върха на иглата. На върха на тази игла могат да се поберат 10 до 100 протозои, тоест 10 до 100 дължини на вълната на видимия спектър.

За разлика от тях, микровълните имат дължина на вълната между сантиметри и метри. Радио вълните са с дължина от стотици до хиляди метра. Рентгеновите лъчи имат дължина на вълната, сравнима с размера на атом, докато гама лъчите имат дължини на вълната, сравними с атомното ядро.

Цветове и видим спектър

Видимият спектър включва разнообразието от цветове, които могат да се различат в дъгата или на слънчева светлина, разпръсната върху стъклена призма. Всеки цвят има дължина на вълната, която може да бъде изразена в нанометри, което е една милионна част от милиметъра.

Светлинният спектър и неговите дължини на вълните в нанометри (nm), от най-високата до най-ниската, са както следва:

- Червен. Между 618 и 780 nm.

- Оранжево. Между 581 и 618 nm.

- Жълто. Между 570 и 581 nm.

- Зелено. Между 497 и 570 nm.

- Циан. Между 476 и 497 nm.

- Син. Между 427 и 476 nm.

- Виолетово. Между 380 и 427 nm.

Светещото черно тяло, енергия и инерция

Светлината има енергия и инерция. Всеки цвят във видимия спектър съответства на фотони с различна енергия и различна инерция или импулс. Това научихме благодарение на пионерите на квантовата физика като Макс Планк, Алберт Айнщайн и Луи Де Бройли.

Макс Планк откри, че светлинната енергия идва в пакети или кванти, чиято енергия Е се измерва в джоули и е равна на произведението на основна природна константа, известна като константата на Планк, която се обозначава с буквата h и честотата f в Hertz.

E = h ∙ f

Това откритие е направено от Планк, за да обясни радиационния спектър на светещо тяло, което излъчва само радиация, но не отразява никакво, известно като „черното тяло“ и чийто спектър на емисиите се променя в зависимост от температурата.

Константата на Планк е h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Но Алберт Айнщайн потвърди, безспорно, че светлината са фотони с енергия, дадена по формулата на Планк, като единственият начин да се обясни феномен, известен като фотоелектрически ефект, при който материал, осветен със светлина, излъчва електрони. Именно за тази работа Айнщайн получи Нобелова награда.

Но фотонът, като всяка частица и въпреки че няма маса, има импулс или импулс, даден от връзка, открита от Луи Де Бройли в рамките на двойствеността на вълновите частици на фотонните и квантовите обекти.

Отношението де Бройли гласи, че импулсът p на фотона е равен на коефициента на константата на Планк h и дължината на вълната λ на фотона.

P = h / λ

Цветният червен има дължина на вълната 618 × 10 ^ -9 m и честота 4,9 x 10 ^ 14 Hz, така че енергията на фотона е 3,2 × 10 ^ -19J, а инерцията му е 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

В другия край на видимия спектър е виолетов с дължина на вълната 400 × 10 ^ -9 m и честота 7,5 x 10 ^ 14 Hz, така че енергията на фотона е 4,9 × 10 ^ -19J и нейният импулс е 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. От тези изчисления заключаваме, че виолетовото има повече енергия и повече инерция от червеното.

Препратки

1. Tippens, P. 2011. Физика: концепции и приложения. 7-мо издание. Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedia. Видим спектър. Възстановено от wikipedia.com
3. Wikipedia. Електромагнитен спектър. Възстановено от wikipedia.com
4. Wikipedia. Източник на светлина. Възстановено от wikipedia.com
5. Уикикниги. Физика, оптика, природа на светлината. Възстановено от: es.wikibooks.org