Svjetlost se smatra bilo kojom vrstom optičkog zračenja. Drugim riječima, radi se o elektromagnetskim valovima čija je duljina u rasponu jedinica nanometara.
Opće definicije
Sa stajališta optike, svjetlost je elektromagnetsko zračenje koje percipira ljudsko oko. Uobičajeno je da se za jedinicu promjene uzme područje u vakuumu od 750 THz. Ovo je kratkovalni rub spektra. Duljina mu je 400 nm. Što se tiče granice širokih valova, kao mjerna jedinica uzima se dio od 760 nm, odnosno 390 THz.
U fizici, svjetlost se smatra skupom usmjerenih čestica zvanih fotoni. Brzina distribucije valova u vakuumu je konstantna. Fotoni imaju određeni zamah, energiju, nultu masu. U širem smislu, svjetlost je vidljivo ultraljubičasto zračenje. Valovi također mogu biti infracrveni.
S gledišta ontologije, svjetlo je početak bića. To kažu filozofi i religiozni znanstvenici. U geografiji se ovaj izraz koristi za označavanje određenih područja planeta. Sama svjetlost je društveni koncept. Ipak, u znanosti ima specifična svojstva, osobine i zakonitosti.
Priroda i izvori svjetlosti
Elektromagnetsko zračenje nastaje u procesu interakcije nabijenih čestica. Optimalni uvjet za to bit će toplina, koja ima kontinuirani spektar. Maksimalno zračenje ovisi o temperaturi izvora. Sjajan primjer procesa je sunce. Njegovo zračenje blisko je zračenju potpuno crnog tijela. Priroda svjetlosti na Suncu određena je temperaturom zagrijavanja do 6000 K. Istodobno, oko 40% zračenja je unutar vidljivosti. Spektar maksimalne snage nalazi se blizu 550 nm.
Izvori svjetlosti također mogu biti:
- Elektronske ljuske molekula i atoma tijekom prijelaza s jedne razine na drugu. Takvi procesi omogućuju postizanje linearnog spektra. Primjeri su LED diode i žarulje na plin.
- Zračenje Čerenkova, koje nastaje kada se nabijene čestice kreću faznom brzinom svjetlosti.
- Procesi usporavanja fotona. Kao rezultat, nastaje sinkro- ili ciklotronsko zračenje.
Priroda svjetlosti također se može povezati s luminiscencijom. To se odnosi i na umjetne izvore i na organske. Primjer: kemiluminiscencija, scintilacija, fosforescencija, itd.
Zauzvrat, izvori svjetlosti su podijeljeni u grupe prema indikatorima temperature: A, B, C, D65. Najsloženiji spektar promatra se u potpuno crnom tijelu.
Svjetlosne karakteristike
Ljudsko oko subjektivno percipira elektromagnetsko zračenje kao boju. Dakle, svjetlost može dati bijele, žute, crvene, zelene nijanse. Samo jevizualni osjet, koji je povezan s frekvencijom zračenja, bilo da je spektralnog ili monokromatskog sastava. Dokazano je da se fotoni šire čak i u vakuumu. U nedostatku materije, brzina strujanja je 300 000 km/s. Ovo otkriće je napravljeno još ranih 1970-ih.
Na granici medija, tok svjetlosti doživljava ili refleksiju ili lom. Tijekom širenja, raspršuje se kroz materiju. Može se reći da optičke indekse medija karakterizira vrijednost loma jednaka omjeru brzina u vakuumu i apsorpcije. U izotropnim tvarima širenje strujanja ne ovisi o smjeru. Ovdje je indeks loma predstavljen skalarnom veličinom određenom koordinatama i vremenom. U anizotropnom mediju, fotoni se pojavljuju kao tenzor.
Osim toga, svjetlost može biti polarizirana i ne. U prvom slučaju, glavna veličina definicije bit će valni vektor. Ako tok nije polariziran, tada se sastoji od skupa čestica usmjerenih u slučajnim smjerovima.
Najvažnija karakteristika svjetlosti je njezin intenzitet. Određuje se fotometrijskim veličinama kao što su snaga i energija.
Osnovna svojstva svjetla
Fotoni ne samo da mogu komunicirati jedni s drugima, već imaju i smjer. Kao rezultat kontakta sa stranim medijem, tok doživljava refleksiju i lom. To su dva temeljna svojstva svjetlosti. S refleksijom je sve više-manje jasno: ovisi o gustoći materije i kutu upada zraka. Međutim, s lomom, situacija je dalekoteže.
Za početak možemo uzeti u obzir jednostavan primjer: ako slamku spustite u vodu, tada će sa strane izgledati zakrivljeno i skraćeno. To je lom svjetlosti, koji se događa na granici tekućeg medija i zraka. Ovaj proces je određen smjerom raspodjele zraka tijekom prolaska kroz granicu materije.
Kada svjetlosni tok dodirne granicu između medija, njegova se valna duljina značajno mijenja. Međutim, frekvencija širenja ostaje ista. Ako snop nije ortogonan na granicu, tada će se i valna duljina i njegov smjer promijeniti.
Umjetno lom svjetlosti često se koristi u istraživačke svrhe (mikroskopi, leće, povećala). Takvim izvorima promjena karakteristika valova pripadaju i bodovi.
Klasifikacija svjetla
Trenutno se pravi razlika između umjetnog i prirodnog svjetla. Svaka od ovih vrsta definirana je karakterističnim izvorom zračenja.
Prirodna svjetlost je skup nabijenih čestica s kaotičnim i brzo promjenjivim smjerom. Takvo elektromagnetno polje uzrokovano je promjenjivom fluktuacijom intenziteta. Prirodni izvori uključuju vruća tijela, sunce, polarizirane plinove.
Umjetna svjetlost je sljedećih vrsta:
- Lokalno. Koristi se na radnom mjestu, u kuhinjskom prostoru, zidovima itd. Takva rasvjeta igra važnu ulogu u dizajnu interijera.
- Općenito. Ovo je jednolično osvjetljenje cijelog područja. Izvori su lusteri, podne svjetiljke.
- Kombinirano. Mješavina prve i druge vrste za postizanje idealnog osvjetljenja prostorije.
- Hitno. Iznimno je koristan tijekom nestanka struje. Snaga se najčešće napaja iz baterija.
Sunshine
Danas je to glavni izvor energije na Zemlji. Ne bi bilo pretjerano reći da sunčeva svjetlost utječe na sve važne stvari. Ovo je konstanta količine koja definira energiju.
Gornji slojevi Zemljine atmosfere sadrže oko 50% infracrvenog i 10% ultraljubičastog zračenja. Stoga je količina vidljive svjetlosti samo 40%.
Sunčeva energija se koristi u sintetičkim i prirodnim procesima. Ovo je fotosinteza, i transformacija kemijskih oblika, i zagrijavanje, i još mnogo toga. Zahvaljujući suncu, čovječanstvo može koristiti električnu energiju. Zauzvrat, tokovi svjetlosti mogu biti izravni i difuzni ako prolaze kroz oblake.
Tri glavna zakona
Od davnina, znanstvenici su proučavali geometrijsku optiku. Danas su sljedeći zakoni svjetlosti temeljni:
- Zakon raspodjele. Kaže da će u homogenom optičkom mediju svjetlost biti ravnomjerno raspoređena.
- Zakon loma. Zraka svjetlosti koja upada na granicu dva medija i njezina projekcija iz točke presjeka leže na istoj ravnini. To vrijedi i za okomicu spuštenu na točku dodira. U ovom slučaju, omjer sinusa kutova upada i loma bit će vrijednostkonstanta.
- Zakon refleksije. Zraka svjetlosti koja se spušta na granicu medija i njezina projekcija leže u istoj ravnini. U ovom slučaju, kutovi refleksije i upada su jednaki.
percepcija svjetla
Okružni svijet je vidljiv čovjeku zbog sposobnosti njegovih očiju da komuniciraju s elektromagnetskim zračenjem. Svjetlost percipiraju receptori retine, koji mogu detektirati i odgovoriti na spektralni raspon nabijenih čestica.
Osoba ima 2 vrste osjetljivih stanica u oku: čunjeve i štapiće. Prvi određuju mehanizam vida danju s visokom razinom osvjetljenja. Štapovi su osjetljiviji na zračenje. Oni omogućuju osobi da vidi noću.
Vizualne nijanse svjetlosti određene su valnom duljinom i njezinom usmjerenošću.
