Czym jest światło? Filozofowie starożytnej Grecji nie znali odpowiedzi. Nawet Archimedes nie udzielił wyjaśnienia, chociaż znał prawo odbicia i skutecznie je stosował. Aż do XVI wieku wielu filozofów uważało, że wzrok to coś, co emanuje z oka i niejako odczuwa przedmioty.

Istniały jednak inne teorie, według których światło jest strumieniem materii wydobywającym się z widzialnego obiektu. Spośród tych hipotez punkt widzenia Demokryta jest najbliższy ideom współczesnym. Uważał, że światło jest strumieniem cząstek o określonych właściwościach właściwości fizyczne. Napisał: „Słodycz istnieje jako konwencja, gorycz jako konwencja, kolor jako konwencja, w rzeczywistości są tylko atomy i pustka”.

Huygens Christian () Holenderski fizyk Newton Isaac () Wreszcie okazało się, że naturę światła wyjaśniają jednocześnie dwie teorie. Co więcej, obie teorie są fizycznie uzasadnione i potwierdzone eksperymentami.

1690: „Traktat o świetle”. Światło to fala elektromagnetyczna, która może zakrzywiać się wokół przeszkód: „optyka”. Światło to strumień cząstek.

Dlaczego czysty promień faluje w nocy? Jaki cienki płomień rozprzestrzenia się na firmament? Jak błyskawica bez groźnych chmur pędzi z Ziemi do zenitu? Jak to możliwe, że zamarznięta para w środku zimy rodzi ogień? M. Łomonosow O czym pisze Łomonosow? Ciekawych zjawisk związanych ze światłem w przyrodzie jest znacznie więcej.

Czym jest światło? Jaka jest natura światła? Dlaczego białe światło dzieli się na kolory? Ile tak naprawdę jest kolorów, siedem czy miliony? Takie pytania budziły ludzką ciekawość przez niemal całą historię ludzkości, od pierwszych myślicieli aż do XX wieku. Ale aby odpowiedzieć na te i inne pytania, trzeba zrozumieć naturę światła, która, jak się okazuje, jest bardzo złożona. Podczas tej lekcji zapoznasz się z podstawowymi pojęciami naukowymi dotyczącymi natury światła oraz poznasz argumenty zwolenników konkretnej teorii naukowej.

Optyka

Natura światła. Prędkość światła

Optyka to dziedzina fizyki badająca zjawiska świetlne i ustanowione dla nich prawa, a także interakcję światła z materią, naturę światła.

Informacje o świecie docierają do człowieka poprzez wizję. Za pomocą światła otrzymujemy większość informacji o otaczającym nas świecie.

Pierwsze informacje o świetle pojawiły się 2,5 tysiąca lat temu.

Pitagoras był jednym z pierwszych naukowców, który przedstawił naukową hipotezę dotyczącą natury światła (patrz ryc. 1). Jako pierwszy nie tylko zgadł, ale także udowodnił, że światło rozchodzi się po linii prostej. On, a następnie inni geometrzy, aż do Euklidesa, wykorzystali zjawiska odbicia i załamania światła do zbudowania podstaw geometrii. Nie bez powodu jedna z gałęzi optyki nazywana jest optyką geometryczną.

Ryż. 1. Pitagoras

Pitagoras: „Światło to strumień cząstek, które emitują obiekty, wnikając do ludzkiego oka, przynoszą informację o tym, co nas otacza”.

W XVII wieku zwolennikiem tej teorii stał się Izaak Newton (patrz ryc. 2). Wyjaśnił wiele zjawisk świetlnych opierając się na fakcie, że światło jest strumieniem specjalnych cząstek.

Ryż. 2. Izaak Newton

„Corpuscula” pochodzi z łac. corpusculum - cząstka. Dlatego teorię Newtona zaczęto nazywać korpuskularną teorią światła.

1. Prostoliniowa propagacja światła.

2. Prawo odbicia.

3. Prawo powstawania cienia z obiektu.

W tym samym czasie pojawiła się inna teoria - falowa teoria światła.

Zwolennikiem tej teorii był Christiaan Huygens (patrz ryc. 3). Próbował wyjaśnić te same zjawiska, co Newton, tyle że od stanowiska, że ​​światło jest falą.

Ryż. 3. Christiaana Huygensa

Huygens zbudował falową teorię światła przez analogię do procesów falowych w wodzie i powietrzu i dlatego uważał, że fale świetlne powinny rozchodzić się również w jakimś ośrodku sprężystym, który nazwał eterem świetlnym. Idea ta stanowiła podstawę optyki falowej aż do początków XX wieku.

Już wtedy zauważono, że światło nie rozchodzi się tylko po linii prostej.

1. Światło może załamywać się wokół przeszkód – dyfrakcja (patrz rys. 4).

Ryż. 4. Dyfrakcja

2. Fale mogą się sumować – interferencja (patrz rys. 5).

Ryż. 5. Zakłócenia

Zjawiska te są charakterystyczne tylko dla fal, dlatego Huygens uważał, że światło jest falą.

Teoria korpuskularna nie potrafiła wyjaśnić, w jaki sposób jeden promień przechodzi przez drugi. Jeśli uznamy światło za strumień cząstek, to należy zaobserwować interakcję, ale jej nie zaobserwowano, co przemawia za tym, że światło jest falą.

W połowie XIX wieku powstała teoria Maxwella. Udowodnił, że pole elektromagnetyczne rozchodzi się z prędkością 300 tys. km na sekundę.

W wyniku eksperymentów stwierdzono, że z tą prędkością porusza się również światło.

Światło jest szczególnym przypadkiem fali elektromagnetycznej.

XVII wiek - Duński naukowiec Roemer przeprowadził eksperyment, w którym okazało się, że prędkość propagacji światła wynosi około 300 tys. km na sekundę.

1848 – Hippolyte Fizeau udowodnił, że prędkość światła wynosi 300 tys. km na sekundę.

Wszystko to potwierdziło fakt, że światło jest falą elektromagnetyczną.

W XIX wieku Heinrich Hertz (patrz ryc. 6) badał właściwości fal elektromagnetycznych i wykazał, że światło może być cząstką. Hertz odkrył zjawisko efektu fotoelektrycznego.

Ryż. 6. Heinrich Hertz

Heinrich Hertz badał fale elektromagnetyczne, początkowo wierząc, że one nie istnieją, i wykazał się prawdziwą odwagą, będąc pierwszym, który rozpoznał ich rzeczywistość jako obiekt naturalny.

Efekt fotoelektryczny: Pod wpływem światła elektrony są wybijane z ujemnie naładowanej metalowej płytki.

Można to zrobić tylko wtedy, gdy światło jest strumieniem cząstek.

W XX wieku doszli do ostatecznego rozwiązania, wprowadzając koncepcję falowo-cząsteczkowego dualizmu światła.

Światło rozchodzące się zachowuje się jak fala (właściwości fali), a emitowane i pochłaniane zachowuje się jak cząstka (ze wszystkimi właściwościami cząstek). Oznacza to, że światło ma podwójną naturę.

Dlatego wszystkie zjawiska są rozpatrywane z perspektywy tych dwóch teorii.

1. Fizyka. Klasa 11: Podręcznik do kształcenia ogólnego. instytucje i szkoły z głębią studiowanie fizyki: poziom profilu/ NA. Głazunow, O.F. Kabardin, A.N. Malinin i in. AA Pinsky, O.F. Kabardyna. Rossa. akad. Nauki, Ross. akad. Edukacja. – M.: Edukacja, 2009.
2. Kasjanow V.A. Fizyka. Klasa 11: Edukacyjna. dla edukacji ogólnej instytucje. – M.: Drop, 2005.
3. Myakishev G.Ya. Fizyka: Podręcznik. dla 11 klasy ogólne wykształcenie instytucje. – M.: Edukacja, 2010.

1. Szkoła w Petersburgu ().
2. Realphys.com ().
3. SA „Energia” ().

Rymkiewicz A.P. Fizyka. Książka problemowa. 10–11 klas – M.: Drop, 2010. – nr 1019, 1021

1. Jakie fakty związane z propagacją światła wykorzystywali zwolennicy korpuskularnej teorii natury światła?
2. Czy efekt fotoelektryczny potwierdził falową czy korpuskularną koncepcję natury światła?
3. Jak nazywa się koncepcja podwójnej natury światła?
4. W jakich przypadkach światło należy uważać za strumień cząstek?

• Przypomnijmy, jakie trzy rodzaje wymiany ciepła badaliśmy w tym roku.

• konwekcja;

• przewodność cieplna,

• promieniowanie.

• Światło to promieniowanie, ale tylko ta część, która jest postrzegana przez oko.

Źródła światła

- Ty za nią - ona jest od ciebie, ty jesteś od niej - ona jest za tobą?

• Cień to obszar przestrzeni, który nie otrzymuje światła ze źródła.

Półcień

• Półcień- obszar przestrzeni, do którego częściowo dociera światło ze źródła.

Zaćmienie tłumaczy się prawem prostoliniowego rozchodzenia się światła

Zaćmienie Księżyca

• Co ciekawe, robak morski ratuje życie.

• Kiedy krab go ugryzie, grzbiet robaka świeci jasno. Krab biegnie w jego stronę, ranny robak chowa się, a po chwili w miejsce brakującej części wyrasta nowy.

• W Brazylii i Urugwaju spotyka się czerwonobrązowe świetliki z rzędami jasnozielonych światełek wzdłuż ciała i jaskrawoczerwoną „żarówką” na głowie.

• Znane są przypadki, gdy te naturalne lampy, mieszkańcy dżungli, ratowały ludziom życie: podczas wojny hiszpańsko-amerykańskiej lekarze operowali rannych przy świetle świetlików przelanych do butelki.

• W XVIII wieku Brytyjczycy wylądowali na wybrzeżu Kuby i nocą zobaczyli w lesie świat świateł. Myśleli, że wyspiarzy jest za dużo i wycofali się, ale w rzeczywistości byli świetlikami.

• Kierunek północny na półkuli północnej wyznacza się stojąc w południe plecami do Słońca. Cień rzucany przez osobę, niczym strzała, będzie wskazywał północ. Na półkuli południowej cień będzie skierowany na południe.

Hamburski alchemik Brand przez całe życie szukał sekretu zdobycia „kamienia filozoficznego”, który zamieniłby wszystko w złoto. Któregoś dnia nalał moczu do naczynia i zaczął go podgrzewać. Po odparowaniu cieczy na dnie pozostała czarna pozostałość. Brand postanowił podgrzać go w ogniu. Na ściankach naczynia zaczęła gromadzić się biała substancja przypominająca wosk. To było świecące! Alchemik myślał, że spełnił swoje marzenie. Faktycznie otrzymał nieznany wcześniej pierwiastek chemiczny - fosfor (przenoszący światło).