Оптика: основні поняття
Світло являє собою електромагнітне випромінювання з певною довжиною хвилі, в інтервалі від 0,4 до 0,8 мкм.
Джерелом даних хвиль служать атоми і молекули при зміні в них енергетичного стану електронів.
Потужність випромінювання – це величина енергії, яку випромінює об’єкт за одну секунду.
Потік світлової енергії – це енергія, яку переносить світлова хвиля через певну площу за 1 секунду.
Світловий потік – це потік світлової енергії, який можна оцінити за допомогою органів зору. Унаслідок неоднаковою чутливості очі до потокам світла з різними довжинами хвиль, ставлення потоків променевої та світлової енергії розрізняється для неоднакових довжин хвиль.
Наприклад, при сонячному освітленні очей більш чутливий до світла довжини хвилі 5550 Å (555 нм), при цьому відношення цієї потужності випромінювання до потужності випромінювання з довжиною хвилі λ, що викликає аналогічне сприйняття очима, і називається відносною чутливістю ока, інакше – відносної відності (Кλ ).
У сутінках максимальна чутливість очей досягається при довжині хвилі в межах 5070 Å (507 нм).
Якщо провести перерахунок одиниць ангстрем (Å) в ват (Вт), то при денному світлі 1 Вт променевої (променевої) енергії з довжиною хвилі 555 нм (5550 Å) відповідає світловому потоку 680 люменів, а в сутінках 1 Вт променевої енергії з довжиною хвилі 507 нм дорівнює світловому потоку в 1745 люменів (лм).
Сила світла – це світловий потік, що випромінюється точковим джерелом світла в одиничний тілесний кут, прийнята одиниця вимірювання – кандела (кд):
I = ΔФ / ΔΩ,
Де I – сила світла;
ΔФ – світловий потік;
ΔΩ – малий тілесний кут.
Світловий потік вимірюється в люменах (лм), при цьому один люмен – це світловий потік, розподілений в тілесному куті, рівному одному стерадіану, при силі світла в одну Кандела.
Освітленість – це відношення світлового потоку до одиниці поверхні, вимірюється в люксах (лк) і фотах (ф):
Е = ΔФ / ΔS,
Де Е – освітленість;
ΔФ – світловий потік;
ΔS – поверхня на яку падає світловий потік.
Один люкс дорівнює 1 лм / м2, а один фот дорівнює 1 лм / см2.
Освітленість площині, яку дає точковий джерело світла можна обчислити за формулою:
Е = (I cosα) / r2,
Де Е – освітленість;
I – сила світла;
R – відстань від джерела світла до освітлюваної поверхні;
Α – кут між напрямком світлового потоку і нормаллю до поверхні.
Яскравість – це міра випромінювання світиться поверхні:
В = I / S,
Де В – це яскравість;
I – сила світла;
S – видима поверхня, тобто поверхню перпендикулярна до спостерігача.
Інтенсивність світла – це середній по тимчасовому відношенню потік електромагнітних хвиль через одиницю поверхні. Причому дана поверхня знаходиться перпендикулярно до напрямку поширення хвилі світла.
Related posts:
- Хвильова оптика Хвильова оптика – розділ оптики, який досліджує поширення світла на основі його хвильової природи, розглядається світло, як електромагнітні хвилі, які мають усі наведені їх властивостями. Хвильова оптика – розділ оптики, який досліджує поширення світла на основі його хвильової природи, тобто розглядає світло, як електромагнітні хвилі, які мають усі наведені їх властивостями. Хвильова оптика вивчає такі […]...
- Характеристики теплового випромінювання Енергія, яку втрачає тіло внаслідок теплового випромінювання, характеризується наступними величинами. Потік випромінювання (Ф) – енергія, що випромінюється за одиницю часу з усієї поверхні тіла. Фактично, це потужність теплового випромінювання. Розмірність потоку випромінювання – [Дж / с = Вт]. Енергетична світність (Re) – енергія теплового випромінювання, що випускається за одиницю часу з одиничною поверхні нагрітого тіла. […]...
- Щільність потоку електромагнітного випромінювання Як ми вже знаємо, хвиля характеризується перенесенням енергії. Отже, електромагнітні хвилі теж несуть з собою енергію. Розглянемо деяку поверхню площею S. Покладемо, що через неї електромагнітні хвилі переносять енергію. Щільність потоку електромагнітного випромінювання Лініями позначені напрями поширення електромагнітних хвиль. Лінії, перпендикулярні поверхні, у всіх точках яких коливання відбуваються в однакових фазах, називаються променями. А ці […]...
- Видиме світло Видиме світло і ультрафіолетові промені створюються коливаннями електронів в атомах і іонах. Область спектра видимого електромагнітного випромінювання дуже мала і має межі, які визначаються властивостями органу зору людини. Довжини хвиль видимого світла лежать в діапазоні від 380 нм до 760 нм. Всім кольорам веселки відповідають різні довжини хвиль, що лежать в цих вельми вузьких межах. […]...
- Квантова оптика Відповідно до основних положень квантової теорії Планка і Ейнштейна, випромінювання, і, зокрема, видиме світло володіє корпускулярними властивостями. Очевидно, що за певних умов ці властивості повинні проявлятися в оптичних експериментах. Клас оптичних явищ, для пояснення яких слід залучати уявлення про кванти енергії випромінювання та їх носіях – фотонах, отримав назву явищ квантової оптики. Такі явища пов’язані, […]...
- Інтерференція електромагнітних хвиль У попередніх розділах ми розглянули основні властивості електромагнітних хвиль, припускаючи, що вони випромінюються одним джерелом – рухомим зарядом або струмом. У цій главі ми будемо вивчати електромагнітні хвилі, що випромінюються декількома джерелами. У силу принципу суперпозиції електромагнітне поле хвилі, що виходить від декількох джерел, буде являти собою суму полів електромагнітних хвиль від кожного з джерел. […]...
- Як виміряти звукову хвилю? Довжина хвилі – це відстань між двома найближчими точками хвилі в одній фазі коливань. Довжину хвилі вимірюють від одного максимуму хвилі до іншого. Більшість з нас бачили хвилі на морі. Перш ніж досягти берега, хвилі покривають морську гладь брижами. Самі верхні точки хвиль називаються максимумами, самі нижні – мінімумами. Відстань між одним максимумом і іншим […]...
- Хвильові і корпускулярні властивості світла За часів Ньютона більшість фізиків розглядали світло як потік особливих частинок. Правда, повної згоди з цього питання не було. Так, сучасник Ньютона Гюйгенс вважав світло хвилями, що поширюються в особливому середовищі – ефірі. Суперечка про природу світла закінчується в 19 столітті, коли були поставлені досліди, що демонструють дифракцію світла. Після цього хвильова природа світла стає […]...
- Що таке світло – коротко Що таке світло? Світло – це електромагнітне випромінювання, довжини хвиль якого лежать в діапазоні від 380 до 760 нанометрів. Саме цей діапазон хвиль сприймається нашими очима як видиме світло. Так, хвиля певної довжини, відбиваючись від предмета, потрапляє на сітківку ока, і ми вирішуємо, що цей предмет, наприклад, жовтого кольору. Найкоротшою довжині хвилі відповідає фіолетовий світло, […]...
- Волоконна оптика Явище повного внутрішнього відображення використовується в гнучких світловодах. Якщо світло направити на торець тонкого скляного волокна, оточеного оболонкою з меншим показником заломлення кута, то світло буде поширюватися по волокну, відчуваючи повне відображення на кордоні скло-оболонка. Таке волокно називається световодом. Вигини світловода не перешкоджають проходженню світла. У сучасних световодах втрати світла в результаті його поглинання дуже […]...
- Чому мильні бульбашки переливаються всіма кольорами веселки? Калейдоскоп кольорів, якими переливаються мильні бульбашки, викликається складною структурою світла і тим, як воно відбивається від поверхні бульбашок. Білий світ складається з безлічі кольорів, кожен з яких характеризується власною довжиною хвилі. Коли світло падає на поверхню мильної бульбашки, частина світлових хвиль відразу ж відбивається. Частина решти проходить через стінку міхура, заломлюється в ній і потім […]...
- Як поширюються електромагнітні хвилі? Кожен раз, коли електричний струм змінює свою частоту або напрямок, він генерує електромагнітні хвилі – коливання електричного і магнітного силових полів в просторі. Один із прикладів – змінюється струм в антені радіопередавача, який створює кільця поширюються в просторі радіохвиль. Енергія електромагнітної хвилі залежить від її довжини – відстані між двома сусідніми “піками”. Чим менше довжина […]...
- Дифракція хвиль Дифракція хвиль (від лат. Diffractus – розламаний) – в первісному вузькому сенсі – огибание хвилями перешкод, в сучасному – ширшому – будь-які відхилення при поширенні хвиль від законів геометричної оптики. Дифракція хвиль (від лат. Diffractus – розламаний) – в первісному вузькому сенсі – огибание хвилями перешкод, в сучасному – ширшому – будь-які відхилення при поширенні […]...
- Основні поняття теорії коливань Коливання – це процеси, які мають яку або ступінь повторюваності в часі. Вільні (власні) коливання – це коливання, які надають самі собі системи, викликані первинним короткочасним зовнішнім збудженням. Коливальна система – це така система, яка здатна виробляти вільні коливання. Коливальна система відповідає таким умовам: 1) необхідно становище стійкої рівноваги; 2) необхідний фактор, який не дозволяє […]...
- Механічні хвилі. Звук Механічні хвилі – це обурення середовища, що поширюються в просторі з плином часу. Хвилі, при поширенні яких частинки середовища зміщуються вздовж напрямку поширення хвилі, називають поздовжніми. Якщо частки середовища зміщуються поперек, то це поперечні хвилі. Частоту V коливань кожної точки середовища називають частотою хвилі. Величину Т, зворотну частоті, називають періодом хвилі. Амплітуду коливань частинок середовища […]...
- Основні поняття і аксіоми динаміки Динаміка – це розділ теоретичної механіки, в якому встановлюється співвідношення між рухом тіл і діючими на них зв’язками. Аксіоми динаміки. Закони динаміки узагальнюють результати численних дослідів і спостережень. Механіка, заснована на цих законах, сформульованих як аксіоми, називається класичною. Перша аксіома (принцип інерції). Всяка ізольована матеріальна точка знаходиться в стані спокою або рівномірного і прямолінійного руху, […]...
- Основні поняття геоботаніки Найбільш загальним поняттям геоботаніки є рослинний покрив. Під рослинним покривом розуміють всю сукупність рослин, що утворюють рослинні угруповання різних типів рослинності, що мешкають в межах якої-небудь ділянки земної поверхні незалежно від його величини. У цьому сенсі рослинний покрив – частина біоти, причому в більшості випадків її найважливіша частина. Рослинний покрив – найважливіший компонент біосфери, який […]...
- Шкала електромагнітних хвиль Електромагнітні хвилі класифікуються за довжиною хвилі або пов’язаною з нею частотою хвилі. Відзначимо також, що ці параметри характеризують не тільки хвильові, а й квантові властивості електромагнітного поля. Відповідно в першому випадку електромагнітна хвиля описується класичними законами, а в другому – квантовими законами. Розглянемо поняття спектра електромагнітних хвиль. Спектром електромагнітних хвиль називається смуга частот електромагнітних хвиль, […]...
- Особливості лазерного випромінювання Лазерне випромінювання за своїми властивостями значно відрізняється від випромінювання звичайних джерел світла. Відзначимо його характерні особливості. 1. Когерентність. Випромінювання є висококогерентним, що обумовлено властивостями вимушеного випромінювання. При цьому має місце не тільки тимчасова, але і просторова когерентність: різниця фаз у двох точках площини, перпендикулярної напрямку поширення, зберігається постійною (рис. 31.5, а). 2. коллімірованіе. Лазерне випромінювання […]...
- Випромінювання Сонця У межах Сонячної системи Сонце – потужне джерело теплового випромінювання, що обумовлює життя на Землі. Сонячне випромінювання має лікувальні властивості (геліотерапія), використовується як засіб загартовування. Воно ж може надавати і негативний вплив на організм (опік, тепловий удар). На кордоні атмосфери спектр Сонця близький до спектру абсолютно чорного тіла. Максимум іспускательной здатності припадає на λ1max = […]...
- Шкала електромагнітних випромінювань Багато хто вже знає про те, що довжина електромагнітних хвиль, буває зовсім різною. Значення довжини хвиль можуть бути від 103 метрів (у радіохвиль) до десяти сантиметрів у разі рентгенівського випромінювання. Світлові хвилі – це дуже маленька частина найширшого спектру електромагнітних випромінювань (хвиль). Саме при вивченні цього явища, були зроблені відкриття, що відкривають очі вчених на […]...
- Основні поняття про машини Машиною називається агрегат, що виробляє корисну роботу. Машини розрізняються за призначенням, розмірами і конструкції, але все складаються з однакових за формою і призначенням елементів – деталей. Деталлю називається елементарна частина машини, яка не підлягає розбиранню, наприклад, вал, гайка, болт. Деталь, до якої кріпляться інші деталі, називається базовою. Кілька деталей, з’єднаних між собою, називаються вузлом. Кілька […]...
- Вода – основні поняття Вода – найпоширеніше речовина в природі. Вона є скрізь. З космосу наша Земля здається блакитний, тому що вода займає дві третини поверхні планети. Воду треба берегти, адже вона – справжня коштовність: без неї не було б життя на Землі. Щоб наш планета завжди залишалася блакитний, треба дбати про водоймах. Вірні помічники в цьому – ліси. […]...
- Інтерференція світла Все, про що ми говорили в попередньому розділі, справедливо для інтерференції будь-яких видів хвиль – зокрема, світлових. Але є дві істотні особливості, що відрізняють інтерференцію світла від інтерференції, скажімо, механічних хвиль. 1. Період коливань електромагнітного поля в світловій хвилі є настільки малим, що спостерігати і вимірювати ми можемо лише усереднене значення інтенсивності світла. 2. Два […]...
- Електромагнітна природа світла Світло має як хвильовими властивостями, так і корпускулярними властивостями. Така властивість світла називає корпускулярно – хвильовий дуалізм. Але вчені і фізики давнину не знали про це, і спочатку вважали світло пружною хвилею. Світло – хвилі в ефірі Але так як для поширення пружних хвиль потрібна середу, то виникав правомірне питання, в якій же середовищі поширюється […]...
- Основні поняття вигину Вигином називається такий вид навантаження, при якому в поперечному перерізі бруса виникає внутрішній силовий фактор – згинальний момент. Брус, який працює на вигин, називається балкою. Площина, в якій розташовані зовнішні сили і моменти, називають силовий площиною. Якщо всі сили лежать в одній площині, вигин називають плоским. Площина, що проходить через подовжню вісь бруса і одну […]...
- Гамма-випромінювання Гамма-випромінювання – саме короткохвильове електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль менше 0,1 нм. Воно пов’язане з ядерними процесами, явищами радіоактивного розпаду, що відбуваються з деякими речовинами, як на Землі, так і в космосі. Гамма-промені шкідливі для живих організмів. Земна атмосфера не пропускає космічне гамма-випромінювання. Це забезпечує існування всього живого на Землі. Реєструється гамма-випромінювання детекторами гамма-випромінювання, сцинтиляційними […]...
- Теплове випромінювання Яким чином Земля отримує енергію від Сонця? Теплопровідність і конвекція виключені: нас розділяє 150000000 кілометрів безповітряного простору. Тут працює третій вид теплопередачі – теплове випромінювання. Випромінювання може поширюватися як в речовині, так і у вакуумі. Як же воно виникає? Виявляється, електричне і магнітне поля тісно пов’язані один з одним і володіють однією чудовою властивістю. Якщо […]...
- Дисперсія електромагнітних хвиль. Експериментальні результати При поширенні електромагнітної хвилі в матеріальних середовищах відбувається зміна характеристик електричного і магнітного полів. Властивості електромагнітних хвиль в матеріальному середовищі описуються за допомогою рівнянь Максвелла. Оптичне випромінювання є окремим випадком електромагнітного. Як вже зазначалося у розділі 1, діапазон довжин відомих до теперішнього часу електромагнітних хвиль простягається від часток ангстрема (1 ангстрем = 10-10 м) до […]...
- Хвильові властивості частинок. Дифракція електронів Французький фізик Луї де Бройль висловив припущення про те, що корпускулярно-хвильовий дуалізм притаманний не лише світлі, але і будь-яким частинкам. При цьому він виходив з таких міркувань. – Світло з довжиною хвилі λ володіє корпускулярними властивостями: складається з фотонів з енергією Е = hv і імпульсом р = h / λ (ця формула отримана Ейнштейном). […]...
- Основні поняття динаміки Динаміка – розділ механіки, що вивчає причини руху тіл. Причиною того, що тіло починає рухатися, є дія на це тіло інших тіл. М’яч покотиться тільки, якщо вдарити його. Людина підстрибне, якщо відштовхнеться від підлоги. Деякі тіла діють на відстані. Так, Земля притягує все навколо, тому, якщо випустити з рук м’яч, то він відразу почне рухатися […]...
- Розсіювання світла З класичної точки зору процес розсіювання світла полягає в тому, що світло, проходячи через речовину, збуджує коливання електронів в атомах. Хиткі електрони стають джерелами вторинних хвиль. Вторинні хвилі є когерентними і тому повинні інтерферувати. У разі однорідного середовища вторинні хвилі гасять один одного у всіх напрямках, крім напрямку поширення первинної хвилі. Тому розсіювання світла, тобто […]...
- Інтерференція світла. Когерентність Якщо в просторі поширюються дві хвилі, то в кожній точці результуюче коливання являє собою геометричну суму коливань, відповідних кожної з складаються хвиль. Це твердження називається принципом суперпозиції хвиль. Принцип суперпозиції хвиль дотримується зазвичай з великою точністю і порушується тільки при поширенні хвиль в якому-небудь середовищі, якщо амплітуда (інтенсивність) хвиль дуже велика. Фізично зміст принципу суперпозиції […]...
- Рівняння Ейнштейна для фотоефекту Ейнштейн у 1905 році дав пояснення фотоефекту, розвинувши ідею Планка про переривчасте випускання світла: E = hv Виходячи з заяви Ейнштейна, з явища фотоефекту випливає, що світло має переривчасту структуру: випромінена порція світлової енергії E = hv зберігає свою індивідуальність і далі. Повністю присвятити свій час може лише вся порція повністю. Ця порція має назву […]...
- Шкала електромагнітних хвиль – коротко Всі електромагнітні поля створюються прискорено рухомими зарядами. Нерухомий заряд створює тільки електростатичне поле. Електромагнітних хвиль в цьому випадку немає. У найпростішому випадку джерелом випромінювання є заряджена частинка, яка здійснює коливання. Так як електричні заряди можуть коливатися з будь-якими частотами, то частотний спектр електромагнітних хвиль необмежений. Цим електромагнітні хвилі відрізняються від звукових хвиль. Класифікація цих хвиль […]...
- Ефект Вавілова-Черенкова Розглянемо рух зарядженої частинки, наприклад, електрона в деякому середовищі вздовж прямої лінії з постійною швидкістю, що перевищує фазову швидкість світла в цьому середовищі. Своїм полем частинка збуджує коливання електронних оболонок атомів або молекул середовища і вони стають центрами випромінювання електромагнітних хвиль. При рівномірному русі частинки це випромінювання може вважатися когерентним. Тоді електромагнітні хвилі, що випромінюються […]...
- Випромінювання електромагнітних хвиль У цій главі вивчається випромінювання електромагнітних хвиль на прикладі задачі визначення електромагнітного поля, що виникає при нерівномірному русі електричного заряду. Завдання вирішується виходячи з уявлення про те, що електромагнітні поля, що виникають при русі заряду повинні мати хвильовий характер. Найбільш просто в цьому випадку можна знайти магнітне поле електромагнітної хвилі на відстані від рухомого заряду, […]...
- Основні поняття в ботаніці Під ботанічної географією розуміють науку про закономірності й особливості поширення рослин і рослинності в межах біосфери. Головні предмети її вивчення – рослини і рослинні співтовариства, аналізовані не самі по собі, а щодо їх положення в просторі. Теоретично ботанічна географія вивчає всі групи рослин, але найчастіше фахівці в цій галузі знань обмежують сферу своєї діяльності судинними […]...
- Ультрафіолетове випромінювання До ультрафіолетовим променям відносять електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від декількох тисяч до декількох атомних діаметрів (390-10 нм). Це випромінювання було відкрито в 1802 р фізиком І. Ріттером. Ультрафіолетове випромінювання має більшу енергію, ніж видиме світло, тому сонячне випромінювання в ультрафіолетовому діапазоні стає небезпечним для людського організму. Ультрафіолетове випромінювання, як відомо, щедро посилає нам Сонце. […]...
- Основні уявлення квантової механіки Виявлення корпускулярних властивостей світла і хвильових властивостей частинок послужило поштовхом до розробки нової фізичної теорії, названої квантовою механікою. Виявилося, що детермінізм, притаманний класичної фізики, у квантовій механіці повністю відсутня. Кантова механіка – імовірнісна теорія. При описі руху частки квантова механіка використовує не її координати, а ймовірності виявити частинку в тій чи іншій галузі. Це і […]...