физика реферат дима. Свет как волна
 Скачать 120.66 Kb.
|
|
| Выполнил | студент. гр. |
| Проверил | Ст. преподаватель |
| | |
Воткинск, 2019
Содержание
Введение 3
1 Свет как волна 4
2 Дисперсия света 8
Заключение 10
Список использованных источников 11
ВВЕДЕНИЕ
Источником света является нагретое до определенной температуры или возбужденное вещество. На Землю свет поступает с Солнца, других звезд, некоторых разогретых планет, комет и иных небесных тел. На нашей планете источником света может быть огонь – костер, пламя свечи, факела или масляной лампы, а также разогретое вещество. Человек изобрел и искусственные источники видимого излучения, в частности, лампу накаливания, где свет излучает разогретая электротоком вольфрамовая спираль, люминесцентную лампу, в которой светится слой люминофора, возбужденный электроразрядом в наполняющем колбу газе, галогенную лампу, ртутную и другие.
В XVII веке возникло две теории света: волновая и корпускулярная. Корпускулярную теорию предложил Ньютон, а волновую – Гюйгенс. Согласно представлениям Гюйгенса свет – волны, распространяющиеся в особой среде – эфире, заполняющем все пространство. Две теории длительное время существовали параллельно. Когда одна из теорий не объясняла какого-то явления, то оно объяснялось другой теорией. Например, прямолинейное распространение света, приводящее к образованию резких теней нельзя было объяснить исходя из волновой теории. Однако в начале XIX века были открыты такие явления как дифракция и интерференция, что дало повод для мыслей, что волновая теория окончательно победила корпускулярную. Во второй половине XIX века Максвелл показал, что свет – частный случай электромагнитных волн. Эти работы послужили фундаментом для электромагнитной теории света. Однако в начале XX века было обнаружено, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц.
Цель данной работы – рассмотреть свет как волну.
1 Свет как электромагнитная волна
Согласно волновой теории свет представляет собой электромагнитную волну.
Видимое излучение (видимый свет) – электромагнитное излучение, непосредственно воспринимаемое человеческим глазом, характеризующееся длинами волн в диапазоне 400 – 750 нм, что соответствует диапазону частот 0,75·1015 – 0,4·1015 Гц. Световые излучения различных частот воспринимаются человеком как разные цвета.
Инфракрасное излучение – электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны около 0,76 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (с длиной волны 1-2 мм). Инфракрасное излучение создает ощущение тепла, поэтому его часто называют тепловым.
Ультрафиолетовое излучение– невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн
от 400 до 10 нм.Электромагнитные волны – электромагнитные колебания (электромагнитное поле) распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды (в вакууме - 3∙108 м/с). Особенности электромагнитных волн, законы их возбуждения и распространения описываются уравнениями Максвелла. На характер распространения электромагнитных волн влияет среда, в которой они
распространяются. Электромагнитные волны могут испытывать преломление, дисперсию, дифракцию, интерференцию, полное внутреннее отражение и другие явления, свойственные волнам любой природы. В однородной и изотропной среде вдали от зарядов и токов, создающих электромагнитное поле, волновые уравнения для электромагнитных (в т.ч. и для световых) волн имеют вид:
где
и 
– соответственно электрическая и магнитная проницаемости среды, 
и 
– соответственно электрическая и магнитная постоянные, 
и 
– напряжённости электрического и магнитного поля, 
– оператор Лапласа. В изотропной среде фазовая скорость 
распространения электромагнитных волн равна 
Распространение плоских монохроматических электромагнитных (световых) волн описывается уравнениями:
kr 
; 
kr 
где
и 
– соответственно амплитуды колебаний электрического и магнитного полей, k – волновой вектор, r – радиус-вектор точки, 
– круговая частота колебаний, 
– начальная фаза колебаний в точке с координатой r = 0. Векторы E и H колеблются в одинаковой фазе. Электромагнитная (световая) волна поперечна. Векторы E, H, k ортогональны друг другу и образуют правую тройку векторов. Мгновенные значения и в любой точке связаны соотношением 
Учитывая, что физиологическое воздействие на глаз оказывает электрическое поле, уравнение плоской световой волны, распространяющейся в направлении оси 
можно записать следующим образом:
Скорость света в вакууме равна
. Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде называется абсолютным показателем преломления среды
:
При переходе из одной среды в другую изменяются скорость распространения волны
и длина волны 
, частота 
остается неизменной. Относительным показателем преломления второй среды относительно первой 
называется отношение
где
и 
– абсолютные показатели преломления первой и второй среды, 
и 
– скорость света в первой и второй среде соответственно.Электромагнитная (световая) волна переносит энергию. Плотность энергии световой волны:
Плотность потока энергии – вектор Пойнтинга:
. Поток энергии световой волны через поверхность
Падая на поверхность, световая волна оказывает на нее давление. Если поверхность поглощает всю падающую энергию, давление света равно:
где
– осредненное по времени значение плотности энергии. Если световая волна отражается от поверхности, то давление света равно:
где
– коэффициент отражения.Осредненное по времени значение плотности светового потока называется интенсивностью световой волны:
где
– период волны. Интенсивность световой волны пропорциональна квадрату напряженности электрического поля: 
.Светом считают электромагнитную волну, которую способен видеть глаз человека. Для этого длина этой волны не должна выходить за границы от 380-400 нм до 760-780 нм. После 780 нм начинается инфракрасный диапазон, который человек может ощущать, как тепло, а перед видимым спектром идет ультрафиолетовое излучение. Его способны видеть некоторые насекомые и птицы, а кожа человека может отреагировать на него загаром. Сам видимый диапазон электромагнитного излучения разделен на отрезки, каждый из которых человек воспринимает как свет определенного цвета. К примеру, фиолетовый соответствует длине волны 380-440 нм, зеленый – 500-565 нм, а красный – 625-740 нм. Всего выделяют 7 основных цветов видимого спектра, их можно наблюдать, глядя на радугу. А вот белый свет – это смешение всех цветов спектра
2 Дисперсия света
Солнечный свет имеет много тайн. Одна из них – явление дисперсии. Первым его обнаружил великий английский физик Исаак Ньютон в 1666 году, занимаясь усовершенствованием телескопа. Луч белого света, проходя через трехгранную призму не только отклоняется, но и разлагается на составляющие цветные лучи.
Это явление установил Исаак Ньютон, проведя серию опытов.
Опыты Ньютона
Основной опыт Ньютона был гениально прост. Он догадался направить на призму световой луч малого поперечного сечения. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в стене. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов. Следуя многовековой традиции, согласно которой радуга считалась состоящей из 7 цветов, Ньютон тоже выделил 7 цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный. Саму радужную полоску Ньютон назвал спектром.
Дисперсией называется зависимость показателя преломления от частоты колебаний (или длины волны).
Белый свет является сложным светом состоящим из лучей различной цветности: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового – такое разложение света называется спектром.
Каждому цвету соответствует своя длина и частота волны, такой одноцветный свет называется монохроматическим светом.
в)Для лучей света различной цветности показатели преломления данного вещества различны: вследствие этого при отклонении призмой пучок белого света разлагается в спектр.
Главный цветоприемник – сетчатка глаза. Цвет есть ощущение, которое возникает в сетчатой оболочке глаза при ее возбуждении световой волной определенной длины. Зная длину волны испускаемого света и условия его распространения можно наперед с высокой точностью сказать, какой цвет увидит глаз.
Белая бумага отражает все падающие на нее лучи различных цветов- красный предмет отражает только лучи красного цвета, а лучи остальных цветов поглощает. Глаз воспринимает отраженные от предмета лучи определенной длины волны и таким образом воспринимает цвет предмета.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, светом считают электромагнитную волну, которую способен видеть глаз человека. Для этого длина этой волны не должна выходить за границы от 380-400 нм до 760-780 нм. После 780 нм начинается инфракрасный диапазон, который человек может ощущать, как тепло, а перед видимым спектром идет ультрафиолетовое излучение. Его способны видеть некоторые насекомые и птицы, а кожа человека может отреагировать на него загаром. Сам видимый диапазон электромагнитного излучения разделен на отрезки, каждый из которых человек воспринимает как свет определенного цвета. К примеру, фиолетовый соответствует длине волны 380-440 нм, зеленый – 500-565 нм, а красный – 625-740 нм. Всего выделяют 7 основных цветов видимого спектра, их можно наблюдать, глядя на радугу. А вот белый свет – это смешение всех цветов спектра.
Список использованных источников
1. В.Д. Горелик, Колебания и волны. – М.,
2. И.В. Савельев, курс общей физики, т.2, М, 2008г.
3. Б.М. Яворский, А.А. Пинский, Основы физики, т.2, М., 2002г.
4“Элементарный учебник физики” М.: АОЗТ “ШРАЙК”, 2005.
5. Кабардин О.Ф. “Физика” М.: “ПРОСВЕЩЕНИЕ”, 2008.