SVJETLOSNA TIJELA: KARAKTERISTIKE I NAČIN NA KOJI STVARAJU VLASTITU SVJETLOST - FIZIČKA - 2024

Svjetlosnim tijelom naziva se svaki prirodni ili neprirodni objekt koji emitira vlastitu svjetlost, a to je dio elektromagnetskog spektra vidljiv ljudskim očima. Suprotnost svjetlosnom objektu je nejasni.

Nesvjesni predmeti su vidljivi jer su osvijetljeni svjetlošću koju zrače svjetlosni predmeti. Ne svjetleća se tijela nazivaju i osvijetljena tijela, iako nisu uvijek u tom stanju.

Sunce, blistavo tijelo koje osvjetljava nebo i more. Izvor: pixabay

Svjetlosni su predmeti primarni izvori svjetlosti jer ih emitiraju, dok su nepresvjetljeni objekti sekundarni izvori svjetlosti jer odražavaju one koje je stvorio prvi.

Primjeri svjetlosnih i nesvjetlećih tijela

Svjetlosni predmeti

U prirodi postoje predmeti koji mogu emitirati svjetlost. To uključuje:

- Sunce.

- Zvijezde.

- Luminescentni insekti, poput krijesnica i drugih.

- Zrake.

- Aurora borealis ili sjeverna svjetlost.

Slijede umjetni svijetli predmeti:

- žarulje sa žarnom niti ili žarulje.

- Plamen svijeće.

- Fluorescentne svjetiljke.

- Led svjetla.

- Zaslon mobilnog telefona.

Predmeti koji nisu svjetleći

U prirodi postoji mnogo objekata koji sami ne emitiraju svjetlost, ali se mogu osvijetliti:

- Mjesec, koji odražava sunčevu svjetlost.

- Planeti i njihovi sateliti, koji također odražavaju sunčevu svjetlost.

- Drveće, planine, životinje odražavaju svjetlost neba i Sunca.

- Plavo nebo i oblaci. Vidljive su zbog raspršenja sunčeve svjetlosti.

Umjetna svjetlosna žarulja koja osvjetljava naše noći. Izvor: pixabay

Karakteristike svjetlosnih tijela i njihove svjetlosti

Glavna karakteristika svjetlosnih tijela je da svjetlost s kojom ih možemo vidjeti proizvodi sam objekt.

Ljudi i predmete možemo vidjeti zahvaljujući svjetlosti koju zrače svjetlosna tijela, bilo prirodna ili umjetna. I također zato što nas je priroda obdarila organima vida.

U nedostatku svjetlosnih tijela nemoguće je vidjeti sve što nas okružuje. Ako ste ikada iskusili potpunu tamu, tada znate važnost svjetlosnih tijela.

Odnosno, bez svjetla nema vizije. Ljudski i životinjski vid je interakcija između svjetlosti koju emitiraju svjetlosna tijela i one reflektirane od nesvjetlih tijela s našim svjetlosnim senzorima u oku i s našim mozgom, gdje se slika konačno gradi i interpretira.

Vid je moguć zato što se svjetlost koju emitiraju ili reflektiraju predmeti kreće kroz svemir i dopire do naših očiju.

fotoni

Foton je najmanja količina svjetlosti koju svjetlosno tijelo može emitirati. Fotone emitiraju atomi svjetlosnih tijela i reflektiraju ili raspršuju ona koja nisu svjetla.

Vid je moguć samo kada neki od ovih fotona, emitirani, raspršeni ili reflektirani, dođu do naših očiju, gdje proizvode elektroničko pobuđenje u završecima optičkog živca koji provode električni impuls do mozga.

Kako svjetlosna tijela stvaraju svjetlost?

Fotone emitiraju atomi svjetlosnih tijela kada su pobuđeni na takav način da elektroni atomskih orbitala prelaze u stanja više energije koja zatim propadaju u stanja niže energije s posljedičnim emitiranjem fotona.

Svako tijelo, ako se njegova temperatura poveća, postaje odašiljač svjetla. Komad metala na sobnoj temperaturi je nesvjetleće tijelo, ali na 1000 Celzijevih stupnjeva to je svjetlosno tijelo, jer elektroni zauzimaju više razine, a kada propadaju na niže razine, emituju fotone u rasponu vidljivog spektra.

To se događa na atomskoj razini sa svim svjetlosnim tijelima, bilo da je to Sunce, plamen svijeće, žarulja žarulje sa žarnom niti, atomi fluorescentnog praha žarulje koja štedi energiju ili atoma LED diode, što je najnovije umjetno svjetlosno tijelo.

Ono što varira od slučaja do slučaja je mehanizam pobude da elektroni pređu na atomsku razinu više energije i zatim propadnu i emitiraju fotone.

Sve što vidimo je prošlost

Vizija nije trenutna jer svjetlost putuje ograničenom brzinom. Brzina svjetlosti u zraku i u vakuumu je oko 300 tisuća kilometara u sekundi.

Fotonima svjetlosti koji napuštaju površinu Sunca potrebno je 8 minuta i 19 sekundi da dođu do naših očiju. A fotonima koje emitira Alfa Centauri, naša najbliža zvijezda, treba 4,37 godina da pogledamo u nebo.

Fotoni koje možemo promatrati golim okom ili pomoću teleskopa u galaksiji Andromeda, najbližoj našoj, pojavili će se od tamo prije 2,5 milijuna godina.

Čak i kad vidimo Mjesec, vidimo stari Mjesec, jer ono što gledamo je slika od prije 1,26 sekunde. A slika igrača u nogometnoj utakmici koju vidimo na tribinama 300 metara od igrača stara je slika koja je u prošlosti bila milijun sekundi sekunde.

Dvojnost svjetlosti

Prema najprihvaćenijim teorijama, svjetlost je elektromagnetski val, kao i radio valovi, mikrovalne pećnice s kojima se kuha hrana, mikrovalne pećnice s mobitela, X-zrake i ultraljubičasto zračenje.

Međutim, svjetlost je val, ali se također sastoji od čestica koje se zovu fotoni, kao što smo već naveli. Svjetlost ima to dvostruko ponašanje, koje je u fizici poznato kao dualnost čestica valova.

Sva raznolikost elektromagnetskih valova razlikuje se u njihovoj valnoj duljini. Dio elektromagnetskog spektra koji ljudsko oko može opaziti naziva se vidljivim spektrom.

Vidljivi spektar odgovara uskom rasponu elektromagnetskog spektra između 0,390 mikrona i 0,750 mikrona. Ovo je karakteristična veličina protozoa (amebe ili paramecij).

Ispod vidljivog spektra, u valnoj duljini, imamo ultraljubičasto zračenje čija je valna dužina usporediva s veličinom organskih molekula.

I iznad vidljivog spektra je infracrveno zračenje, čija je veličina usporediva s vrhom igle. Na vrh ove igle može stati 10 do 100 protozoa, to jest 10 do 100 valnih duljina vidljivog spektra.

Suprotno tome, mikrovalne pećnice imaju valnu duljinu između centimetara i metara. Radio valovi imaju duljine od stotina metara do tisuća metara. X-zrake imaju valnu duljinu koja je usporediva s veličinom atoma, dok gama-zrake imaju valne duljine usporedive s atomskim jezgrom.

Boje i vidljivi spektar

Vidljivi spektar uključuje raznolikost boja koje se mogu razlikovati od duge ili sunčeve svjetlosti raštrkane na staklenu prizmu. Svaka boja ima valnu duljinu koja se može izraziti u nanometarima, što je jedna milionita milimetra.

Spektar svjetla i njegova valna duljina u nanometarima (nm), od najvišeg do najnižeg, su kako slijedi:

- Crvena. Između 618 i 780 nm.

- Naranča. Između 581 i 618 nm.

- Žuto. Između 570 i 581 nm.

- Zeleno. Između 497 i 570 nm.

- Cijan. Između 476 i 497 nm.

- Plava. Između 427 i 476 nm.

- Ljubičasta. Između 380 i 427 nm.

Svjetlucavo crno tijelo, energija i zamah

Svjetlost ima energiju i zamah. Svaka boja u vidljivom spektru odgovara fotonima različite energije i različitog zamaha ili zamaha. To je bilo poznato zahvaljujući pionirima kvantne fizike kao što su Max Planck, Albert Einstein i Louis De Broglie.

Max Planck otkrio je da svjetlosna energija dolazi u paketima ili kvantama, čija se energija E mjeri u Joulesu i jednaka je proizvodu osnovne prirodne konstante poznate kao Planckova konstanta, koja je označena slovom h i frekvencijom f u Herc.

E = h ∙ f

Ovo je otkriće učinio Planck kako bi objasnio spektar zračenja svjetlosnog tijela, koje samo emitira zračenje, ali ne odražava nijedno, poznato kao "crno tijelo" i čiji se spektar emisije mijenja u skladu s temperaturom.

Planckova konstanta je h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Ali, Albert Einstein je, nesumnjivo, potvrdio da su svjetlost fotoni s energijom danom prema Planckovu formulu, kao jedini način da se objasni fenomen poznat kao fotoelektrični efekt, u kojem materijal osvijetljen svjetlošću emitira elektrone. Upravo je za ovo djelo Einstein dobio Nobelovu nagradu.

Ali foton, kao i svaka čestica, i unatoč tome što nema masu, ima zamah ili zamah dat odnosom koji je otkrio Louis De Broglie u okviru dvojnosti valova-čestica fotona i kvantnih objekata.

De Broglijev odnos kaže da je moment p fotona jednak kvocijentu Planckove konstante h i valnoj duljini λ fotona.

P = h / λ

Crvena boja ima valnu duljinu 618 × 10 ^ -9 m i frekvenciju 4,9 x 10 ^ 14 Hz, pa je energija fotona 3,2 × 10 ^ -19J, a njegov moment 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

Na drugom kraju vidljivog spektra je ljubičasta valna duljina 400 × 10 ^ -9 m i frekvencija 7,5 x 10 ^ 14 Hz, pa je energija fotona 4,9 × 10 ^ -19J a njegov je moment 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Iz tih izračuna zaključujemo da ljubičica ima više energije i više zamaha od crvene.

Reference

1. Tippens, P. 2011. Fizika: pojmovi i primjene. 7. izdanje. Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedia. Vidljivi spektar. Oporavak s wikipedia.com
3. Wikipedia. Elektromagnetski spektar. Oporavak s wikipedia.com
4. Wikipedia. Izvor svjetlosti. Oporavak s wikipedia.com
5. Wikiknjige. Fizika, optika, priroda svjetlosti. Oporavilo sa: es.wikibooks.org