Işık, her türlü optik radyasyon olarak kabul edilir. Başka bir deyişle bunlar, uzunlukları nanometre birimleri aralığında olan elektromanyetik dalgalardır.
Genel tanımlar
Optik açısından ışık, insan gözü tarafından algılanan elektromanyetik radyasyondur. Bir değişim birimi olarak 750 THz'lik bir boşluktaki bir alanı almak gelenekseldir. Bu, spektrumun kısa dalga boyu kenarıdır. Uzunluğu 400 nm'dir. Geniş dalgaların sınırına gelince, ölçü birimi olarak 760 nm, yani 390 THz'lik bir kesit alınır.
Fizikte ışık, foton adı verilen bir dizi yönlü parçacık olarak kabul edilir. Vakumda dalgaların dağılım hızı sabittir. Fotonların belirli bir momentumu, enerjisi ve sıfır kütlesi vardır. Daha geniş anlamda, ışık görünür ultraviyole radyasyondur. Dalgalar ayrıca kızılötesi olabilir.
Ontoloji açısından ışık, varlığın başlangıcıdır. Filozoflar ve din alimleri böyle söylüyor. Coğrafyada bu terim, gezegenin belirli bölgelerini ifade etmek için kullanılır. Işığın kendisi sosyal bir kavramdır. Yine de bilimde kendine has özellikleri, özellikleri ve yasaları vardır.
Doğa ve ışık kaynakları
Elektromanyetik radyasyon, yüklü parçacıkların etkileşimi sürecinde oluşturulur. Bunun için en uygun koşul, sürekli bir spektruma sahip olan ısı olacaktır. Maksimum radyasyon kaynağın sıcaklığına bağlıdır. Bir sürecin harika bir örneği güneştir. Radyasyonu tamamen siyah bir cisminkine yakındır. Güneş üzerindeki ışığın doğası 6000 K'ye kadar olan ısıtma sıcaklığı ile belirlenir. Aynı zamanda radyasyonun yaklaşık %40'ı görüş alanı içindedir. Maksimum güç spektrumu 550 nm'ye yakındır.
Işık kaynakları ayrıca şunlar olabilir:
- Bir seviyeden diğerine geçiş sırasında moleküllerin ve atomların elektronik kabukları. Bu tür işlemler, doğrusal bir spektrum elde etmeyi mümkün kılar. Örnekler LED'ler ve gaz deşarj lambalarıdır.
- Yüklü parçacıklar ışığın faz hızında hareket ettiğinde oluşan Cherenkov radyasyonu.
- Foton yavaşlama süreçleri. Sonuç olarak, senkro- veya siklotron radyasyonu üretilir.
Işığın doğası lüminesansla da ilişkilendirilebilir. Bu hem yapay kaynaklar hem de organik olanlar için geçerlidir. Örnek: kemilüminesans, sintilasyon, fosforesans, vb.
Sırasıyla, ışık kaynakları sıcaklık göstergelerine göre gruplara ayrılır: A, B, C, D65. En karmaşık spektrum tamamen siyah bir gövdede gözlenir.
Işık Özellikleri
İnsan gözü, elektromanyetik radyasyonu bir renk olarak öznel olarak algılar. Böylece ışık beyaz, sarı, kırmızı, yeşil tonlar verebilir. sadeceKompozisyonda spektral veya monokromatik olsun, radyasyon frekansı ile ilişkili görsel duyum. Fotonların bir boşlukta bile yayıldığı kanıtlanmıştır. Maddenin yokluğunda akış hızı 300.000 km/s'dir. Bu keşif 1970'lerin başında yapıldı.
Ortamın sınırında, bir ışık akışı ya yansıma ya da kırılma yaşar. Yayılma sırasında, madde yoluyla dağılır. Ortamın optik indekslerinin, vakum ve absorpsiyondaki hızların oranına eşit bir kırılma değeri ile karakterize edildiği söylenebilir. İzotropik maddelerde akışın yayılması yöne bağlı değildir. Burada kırılma indisi, koordinatlar ve zamanla belirlenen skaler bir nicelik ile temsil edilir. Anizotropik bir ortamda fotonlar bir tensör olarak görünür.
Ayrıca, ışık polarize olabilir ve olmayabilir. İlk durumda, tanımın ana miktarı dalga vektörü olacaktır. Akış polarize değilse, rastgele yönlere yönlendirilmiş bir dizi parçacıktan oluşur.
Işığın en önemli özelliği yoğunluğudur. Güç ve enerji gibi fotometrik büyüklüklerle belirlenir.
Işığın temel özellikleri
Fotolar sadece birbirleriyle etkileşemezler, aynı zamanda bir yönü de olabilir. Yabancı bir ortamla temasın bir sonucu olarak, akış yansıma ve kırılma yaşar. Bunlar ışığın iki temel özelliğidir. Yansıma ile her şey az çok açıktır: maddenin yoğunluğuna ve ışınların gelme açısına bağlıdır. Ancak, kırılma ile durum çok uzaktır.daha zor.
Başlangıç olarak, basit bir örnek düşünebiliriz: Bir pipeti suya indirirseniz, yandan bakıldığında kavisli ve kıs altılmış görünecektir. Bu, sıvı ortamın ve havanın sınırında meydana gelen ışığın kırılmasıdır. Bu süreç, maddenin sınırından geçiş sırasında ışınların dağılım yönü ile belirlenir.
Bir ışık akışı ortamlar arasındaki sınıra dokunduğunda, dalga boyu önemli ölçüde değişir. Ancak, yayılma frekansı aynı kalır. Işın sınıra dik değilse, hem dalga boyu hem de yönü değişecektir.
Işığın yapay kırılması genellikle araştırma amacıyla kullanılır (mikroskoplar, lensler, büyüteçler). Noktalar da dalga özelliklerindeki bu tür değişim kaynaklarına aittir.
Işığın sınıflandırılması
Şu anda yapay ve doğal ışık arasında bir ayrım yapılmaktadır. Bu türlerin her biri, karakteristik bir radyasyon kaynağı tarafından tanımlanır.
Doğal ışık, kaotik ve hızla değişen bir yöne sahip yüklü parçacıklar kümesidir. Böyle bir elektromanyetik alan, değişken bir yoğunluk dalgalanmasından kaynaklanır. Doğal kaynaklar arasında sıcak cisimler, güneş, polarize gazlar bulunur.
Yapay ışık aşağıdaki türlerdendir:
- Yerel. İşyerinde, mutfak alanında, duvarlarda vs. kullanılır. Bu tür aydınlatma, iç tasarımda önemli bir rol oynar.
- Genel. Bu, tüm alanın tek tip aydınlatmasıdır. Kaynaklar avizeler, zemin lambalarıdır.
- Birleştirilmiş. Odanın ideal aydınlatmasını sağlamak için birinci ve ikinci tiplerin karışımı.
- Acil. Elektrik kesintilerinde son derece kullanışlıdır. Güç çoğunlukla pillerden sağlanır.
Güneş ışığı
Bugün Dünya üzerindeki ana enerji kaynağıdır. Güneş ışığının tüm önemli konuları etkilediğini söylemek abartı olmaz. Bu, enerjiyi tanımlayan bir miktar sabitidir.
Dünya atmosferinin üst katmanları yaklaşık %50 kızılötesi ve %10 ultraviyole radyasyon içerir. Bu nedenle, görünür ışık miktarı sadece %40'tır.
Güneş enerjisi sentetik ve doğal süreçlerde kullanılır. Bu fotosentez, kimyasal formların dönüşümü, ısıtma ve çok daha fazlası. Güneş sayesinde insanlık elektriği kullanabiliyor. Buna karşılık, ışık akışları bulutların içinden geçerlerse doğrudan ve dağınık olabilir.
Üç ana yasa
Eski zamanlardan beri bilim adamları geometrik optikler üzerinde çalışıyorlar. Bugün, aşağıdaki ışık yasaları temeldir:
- Dağıtım yasası. Homojen bir optik ortamda ışığın düz bir çizgide dağılacağını belirtir.
- Kırılma yasası. İki ortamın sınırına gelen bir ışık ışını ve kesişme noktasından izdüşümü aynı düzlem üzerindedir. Bu aynı zamanda temas noktasına indirilen dikey için de geçerlidir. Bu durumda, gelme ve kırılma açılarının sinüslerinin oranı, değer olacaktır.sabit.
- Yansıma yasası. Ortamın sınırına inen bir ışık ışını ve izdüşümü aynı düzlem üzerindedir. Bu durumda yansıma ve gelme açıları eşittir.
Işık algısı
Gözlerinin elektromanyetik radyasyonla etkileşime girme yeteneği nedeniyle çevredeki dünya bir kişi tarafından görülebilir. Işık, yüklü parçacıkların spektral aralığını algılayabilen ve tepki verebilen retina reseptörleri tarafından algılanır.
Bir kişinin gözünde 2 tip hassas hücre bulunur: koniler ve çubuklar. Birincisi, gündüz yüksek düzeyde aydınlatma ile görme mekanizmasını belirler. Çubuklar radyasyona daha duyarlıdır. Bir kişinin gece görmesini sağlarlar.
Işığın görsel tonları, dalga boyu ve yönlülüğü tarafından belirlenir.
