Katika fizikia, matukio mepesi ni ya macho, kwa kuwa yanatokana na kifungu hiki. Madhara ya jambo hili sio tu kufanya vitu karibu na watu kuonekana. Kwa kuongezea, taa za jua hupitisha nishati ya joto kwenye nafasi, kama matokeo ya ambayo miili huwaka. Kulingana na hili, dhana fulani ziliwekwa mbele kuhusu asili ya jambo hili.
Uhamishaji wa nishati unafanywa na miili na mawimbi yanayoenea katikati, hivyo mionzi huwa na chembe zinazoitwa corpuscles. Kwa hiyo Newton akawaita, baada yake watafiti wapya walitokea ambao waliboresha mfumo huu, walikuwa Huygens, Foucault, nk. Nadharia ya sumakuumeme ya mwanga iliwekwa mbele baadaye kidogo na Maxwell.
Asili na ukuzaji wa nadharia ya nuru
Shukrani kwa nadharia ya kwanza kabisa, Newton aliunda mfumo wa corpuscular, ambao ulielezea wazi.kiini cha matukio ya macho. Mionzi ya rangi mbalimbali ilielezewa kuwa vipengele vya kimuundo vilivyojumuishwa katika nadharia hii. Kuingilia kati na kutofautisha kulielezewa na mwanasayansi wa Uholanzi Huygens katika karne ya 16. Mtafiti huyu aliweka mbele na kueleza nadharia ya mwanga kulingana na mawimbi. Walakini, mifumo yote iliyoundwa haikuwa na haki, kwani haikuelezea kiini na msingi wa matukio ya macho. Kama matokeo ya utafutaji wa muda mrefu, maswali ya ukweli na uhalisi wa utoaji wa mwanga, pamoja na asili na msingi wao, yalibaki bila kutatuliwa.
Karne chache baadaye, watafiti kadhaa chini ya uongozi wa Foucault, Fresnel walianza kuweka dhana zingine, kwa sababu ambayo faida ya kinadharia ya mawimbi juu ya corpuscles ilifunuliwa. Walakini, nadharia hii pia ilikuwa na mapungufu na mapungufu. Kwa kweli, maelezo haya yaliyoundwa yalipendekeza uwepo wa dutu fulani ambayo iko katika nafasi, kwa sababu ya ukweli kwamba Jua na Dunia ziko umbali wa mbali kutoka kwa kila mmoja. Nuru ikianguka kwa uhuru na kupita kwenye vitu hivi, basi kuna njia zinazopitika ndani yake.
Uundaji na uboreshaji zaidi wa nadharia
Kulingana na dhana hii yote, masharti ya kuunda nadharia mpya kuhusu etha ya ulimwengu, ambayo hujaza miili na molekuli, yaliibuka. Na kwa kuzingatia sifa za dutu hii, lazima iwe imara, kwa sababu hiyo, wanasayansi walifikia hitimisho kwamba ina mali ya elastic. Kwa kweli, ether inapaswa kuathiri ulimwengu katika nafasi, lakini hii haifanyiki. Kwa hivyo, dutu hii haina haki kwa njia yoyote, isipokuwa kwamba mionzi ya mwanga inapita ndani yake, na hiyoina ugumu. Kulingana na ukinzani kama huu, dhana hii ilitiliwa shaka, isiyo na maana na utafiti zaidi.
Kazi za Maxwell
Sifa za wimbi la mwanga na nadharia ya sumakuumeme ya mwanga zinaweza kusemwa kuwa moja wakati Maxwell alipoanza utafiti wake. Katika kipindi cha utafiti, iligundulika kuwa kasi ya uenezi wa idadi hii inafanana ikiwa iko kwenye utupu. Kama matokeo ya uthibitisho wa kimajaribio, Maxwell aliweka mbele na kuthibitisha dhana kuhusu asili ya kweli ya mwanga, ambayo ilithibitishwa kwa mafanikio na miaka na mazoea mengine na uzoefu. Kwa hiyo, katika karne kabla ya mwisho, nadharia ya sumakuumeme ya mwanga iliundwa, ambayo bado inatumika leo. Baadaye itatambuliwa kama ya zamani.
Sifa za wimbi la mwanga: nadharia ya sumakuumeme ya mwanga
Kulingana na dhana mpya, fomula λ=c/ν ilitolewa, ambayo inaonyesha kuwa urefu unaweza kupatikana wakati wa kukokotoa marudio. Uzalishaji wa mwanga ni mawimbi ya sumakuumeme, lakini tu ikiwa yanaonekana kwa wanadamu. Kwa kuongeza, wanaweza kuitwa hivyo na kutibiwa kwa mabadiliko kutoka 4 1014 hadi 7.5 1014 Hz. Katika safu hii, mzunguko wa oscillation unaweza kutofautiana na rangi ya mionzi ni tofauti, na kila sehemu au muda utakuwa na sifa na rangi inayolingana nayo. Kwa hivyo, marudio ya thamani iliyobainishwa ni urefu wa wimbi katika utupu.
Hesabu inaonyesha kuwa utoaji wa mwanga unaweza kuwa kutoka nm 400 hadi 700 nm (violet narangi nyekundu). Katika mpito, hue na mzunguko huhifadhiwa na hutegemea urefu wa wimbi, ambayo inatofautiana kulingana na kasi ya uenezi na imeelezwa kwa utupu. Nadharia ya sumakuumeme ya Maxwell ya mwanga inategemea msingi wa kisayansi, ambapo mionzi hutoa shinikizo kwa vipengele vya mwili na moja kwa moja juu yake. Ni kweli, dhana hii ilijaribiwa baadaye na kuthibitishwa kwa nguvu na Lebedev.
Nadharia ya sumakuumeme na quantum ya mwanga
Utoaji na usambazaji wa miili inayong'aa kulingana na masafa ya oscillation haioani na sheria ambazo zilitokana na nadharia tete ya mawimbi. Kauli kama hiyo inatokana na uchanganuzi wa muundo wa mifumo hii. Mwanafizikia wa Ujerumani Planck alijaribu kupata maelezo ya matokeo haya. Baadaye, alifikia hitimisho kwamba mionzi hutokea kwa namna ya sehemu fulani - quantum, basi molekuli hii iliitwa photons.
Kwa sababu hiyo, uchanganuzi wa matukio ya macho ulipelekea hitimisho kwamba utoaji wa mwanga na ufyonzwaji ulielezwa kwa kutumia utungaji wa wingi. Wakati zile zilizoenea kwa njia ya kati zilielezewa na nadharia ya mawimbi. Kwa hivyo, dhana mpya inahitajika ili kuchunguza kikamilifu na kuelezea taratibu hizi. Zaidi ya hayo, mfumo mpya ulitakiwa kueleza na kuchanganya sifa mbalimbali za mwanga, yaani, corpuscular na wave.
Maendeleo ya nadharia ya quantum
Kutokana na hayo, kazi za Bohr, Einstein, Planck zilikuwa msingi wa muundo huu ulioboreshwa, ambao uliitwa quantum. Hadi sasa, mfumo huu unaelezea na kuelezasi tu nadharia classical sumakuumeme ya mwanga, lakini pia matawi mengine ya elimu ya kimwili. Kimsingi, dhana mpya iliunda msingi wa sifa na matukio mengi yanayotokea katika miili na anga, na kando na hayo, ilitabiri na kueleza idadi kubwa ya hali.
Kimsingi, nadharia ya sumakuumeme ya mwanga inafafanuliwa kwa ufupi kama jambo linalotokana na vitawala mbalimbali. Kwa mfano, vigezo vya corpuscular na wimbi la optics vina uhusiano na vinaonyeshwa na formula ya Planck: ε=ℎν, kuna nishati ya quantum, oscillations ya mionzi ya umeme na mzunguko wao, mgawo wa mara kwa mara ambao haubadilika kwa matukio yoyote. Kulingana na nadharia mpya, mfumo wa macho wenye mifumo fulani tofauti hujumuisha fotoni zenye nguvu. Kwa hivyo, nadharia inasikika kama hii: nishati ya quantum inalingana moja kwa moja na mionzi ya sumakuumeme na mabadiliko ya mara kwa mara.
Mpango na maandishi yake
Axiom c=νλ, kama matokeo ya fomula ya Planck ε=hc / λ inatolewa, kwa hivyo inaweza kuhitimishwa kuwa jambo lililo hapo juu ni kinyume cha urefu wa wimbi na ushawishi wa macho katika utupu. Majaribio yaliyofanywa katika nafasi iliyofungwa yalionyesha kuwa muda mrefu kama photon ipo, itaenda kwa kasi fulani na haitaweza kupunguza kasi yake. Walakini, inafyonzwa na chembe za vitu ambazo hukutana nazo njiani, kwa sababu hiyo, kubadilishana hutokea, na kutoweka. Tofauti na protoni na neutroni, haina uzito wa kupumzika.
Mawimbi ya sumakuumeme na nadharia za mwanga bado hazielezi matukio kinzani,kwa mfano, katika mfumo mmoja kutakuwa na mali iliyotamkwa, na katika corpuscular nyingine, lakini, hata hivyo, wote wameunganishwa na mionzi. Kulingana na dhana ya quantum, mali zilizopo zipo katika asili ya muundo wa macho na kwa ujumla. Hiyo ni, chembe zina sifa za mawimbi, na hizi, kwa upande wake, ni za mwili.
Vyanzo vya mwanga
Misingi ya nadharia ya sumakuumeme ya mwanga inategemea axiom, ambayo inasema: molekuli, atomi za miili huunda mionzi inayoonekana, ambayo inaitwa chanzo cha tukio la macho. Kuna idadi kubwa ya vitu vinavyozalisha utaratibu huu: taa, mechi, mabomba, nk. Zaidi ya hayo, kila kitu kama hicho kinaweza kugawanywa katika vikundi sawa, ambavyo vinatambuliwa na njia ya kupokanzwa chembe zinazotambua mionzi.
Taa zenye muundo
Asili asili ya mng'ao huo ni kutokana na msisimko wa atomi na molekuli kutokana na msogeo wa fujo wa chembe mwilini. Hii hutokea kwa sababu joto ni juu ya kutosha. Nishati ya mionzi huongezeka kutokana na ukweli kwamba nguvu zao za ndani huongezeka na joto. Vitu kama hivyo ni vya kundi la kwanza la vyanzo vya mwanga.
Mwepo wa atomi na molekuli hutokea kwa msingi wa chembe zinazoruka za dutu, na huu si mrundikano mdogo, bali mkondo mzima. Hali ya joto hapa haina jukumu maalum. Mwangaza huu unaitwa luminescence. Hiyo ni, daima hutokea kutokana na ukweli kwamba mwili unachukua nishati ya nje inayosababishwa na mionzi ya umeme, kemikalimajibu, protoni, neutroni, n.k.
Na vyanzo vinaitwa luminescent. Ufafanuzi wa nadharia ya umeme ya mwanga wa mfumo huu ni kama ifuatavyo: ikiwa baada ya kunyonya kwa nishati na mwili muda fulani unapita, unaoweza kupimika na uzoefu, na kisha hutoa mionzi si kutokana na viashiria vya joto, kwa hiyo, ni ya hapo juu. kikundi.
Uchambuzi wa kina wa luminescence
Hata hivyo, sifa kama hizo hazielezei kikamilifu kundi hili, kutokana na ukweli kwamba lina spishi kadhaa. Kwa kweli, baada ya kunyonya nishati, miili hubakia incandescent, kisha hutoa mionzi. Wakati wa kusisimua, kama sheria, hutofautiana na inategemea vigezo vingi, mara nyingi hauzidi masaa kadhaa. Kwa hivyo, mbinu ya kupokanzwa inaweza kuwa ya aina kadhaa.
Gesi ambayo haipatikani tena huanza kutoa mionzi baada ya mkondo wa moja kwa moja kupita ndani yake. Utaratibu huu unaitwa electroluminescence. Inazingatiwa katika semiconductors na LEDs. Hii hutokea kwa njia ambayo kifungu cha sasa kinatoa recombination ya elektroni na mashimo, kutokana na utaratibu huu, jambo la macho hutokea. Hiyo ni, nishati inabadilishwa kutoka kwa umeme hadi mwanga, athari ya ndani ya picha ya ndani. Silicon inachukuliwa kuwa emitter ya infrared, huku fosfidi ya gallium na silicon carbudi hutambua jambo linaloonekana.
Kiini cha photoluminescence
Mwili hufyonza mwanga, na majimaji yabisi na vimiminika hutoa mawimbi marefu ambayo ni tofauti kwa kila namna na yale ya awali.fotoni. Kwa incandescence, incandescence ultraviolet hutumiwa. Njia hii ya kusisimua inaitwa photoluminescence. Inatokea katika sehemu inayoonekana ya wigo. Mionzi inabadilishwa, ukweli huu ulithibitishwa na mwanasayansi wa Kiingereza Stokes katika karne ya 18 na sasa ni kanuni ya axiomatic.
Nadharia ya kiasi na sumakuumeme ya mwanga inaelezea dhana ya Stokes kama ifuatavyo: molekuli hufyonza sehemu ya mionzi, kisha kuihamisha hadi kwa chembe nyingine katika mchakato wa uhamishaji joto, nishati inayosalia hutoa tukio la macho. Kwa fomula hν=hν0 – A, inabadilika kuwa masafa ya utoaji wa luminescence ni ya chini kuliko masafa ya kufyonzwa, na hivyo kusababisha urefu mrefu wa wimbi.
Muda wa uenezi wa tukio la macho
Nadharia ya sumakuumeme ya mwanga na nadharia ya fizikia ya zamani zinaonyesha ukweli kwamba kasi ya kiasi kilichoonyeshwa ni kubwa. Baada ya yote, inasafiri umbali kutoka Jua hadi Dunia kwa dakika chache. Wanasayansi wengi wamejaribu kuchanganua mstari ulionyooka wa wakati na jinsi mwanga unavyosafiri kutoka umbali mmoja hadi mwingine, lakini kimsingi wameshindwa.
Kwa hakika, nadharia ya sumakuumeme ya mwanga inategemea kasi, ambayo ni sehemu kuu ya fizikia, lakini haiwezi kutabirika, lakini inawezekana. Fomula ziliundwa, na baada ya kupima ikawa kwamba uenezi na harakati za mawimbi ya umeme hutegemea mazingira. Aidha, kutofautiana hii inafafanuliwafaharisi kamili ya kinzani ya nafasi ambapo thamani iliyobainishwa iko. Mionzi ya mwanga inaweza kupenya ndani ya dutu yoyote, kwa sababu hiyo, upenyezaji wa sumaku hupungua, kwa kuzingatia hili, kasi ya optics imedhamiriwa na dielectric constant.
