Lys anses for at være enhver form for optisk stråling. Med andre ord er disse elektromagnetiske bølger, hvis længde er i området af enheder af nanometer.
Generelle definitioner
Fra et optiks synspunkt er lys elektromagnetisk stråling, der opfattes af det menneskelige øje. Det er sædvanligt at tage et område i et vakuum på 750 THz som en forandringsenhed. Dette er den korte bølgelængde kant af spektret. Dens længde er 400 nm. Hvad angår grænsen for brede bølger, tages en sektion på 760 nm, det vil sige 390 THz, som en måleenhed.
I fysik betragtes lys som et sæt retningspartikler kaldet fotoner. Fordelingshastigheden af bølger i vakuum er konstant. Fotoner har et vist momentum, energi, nul masse. I bredere forstand er lys synlig ultraviolet stråling. Bølger kan også være infrarøde.
Fra et ontologis synspunkt er lys begyndelsen på væren. Det er, hvad filosoffer og religiøse lærde siger. I geografi bruges dette udtryk til at henvise til bestemte områder af planeten. Lys i sig selv er et soci alt begreb. Ikke desto mindre har det i videnskaben specifikke egenskaber, træk og love.
Natur og lyskilder
Elektromagnetisk stråling skabes i vekselvirkningsprocessen mellem ladede partikler. Den optimale betingelse for dette vil være varme, som har et kontinuerligt spektrum. Den maksimale stråling afhænger af kildens temperatur. Et godt eksempel på en proces er solen. Dens stråling er tæt på strålingen fra en helt sort krop. Lysets natur på Solen bestemmes af varmetemperaturen op til 6000 K. Samtidig er omkring 40 % af strålingen inden for synlighed. Det maksimale effektspektrum er placeret i nærheden af 550 nm.
Lyskilder kan også være:
- Elektroniske skaller af molekyler og atomer under overgangen fra et niveau til et andet. Sådanne processer gør det muligt at opnå et lineært spektrum. Eksempler er LED'er og gasudladningslamper.
- Cherenkov-stråling, som dannes, når ladede partikler bevæger sig med lysets fasehastighed.
- Processer til foton-deceleration. Som et resultat produceres synkro- eller cyklotronstråling.
Lysets natur kan også forbindes med luminescens. Det gælder både kunstige kilder og økologiske. Eksempel: kemiluminescens, scintillation, phosphorescens osv.
Til gengæld er lyskilder opdelt i grupper efter temperaturindikatorer: A, B, C, D65. Det mest komplekse spektrum observeres i en fuldstændig sort krop.
Light Karakteristika
Det menneskelige øje opfatter subjektivt elektromagnetisk stråling som en farve. Så lyset kan afgive hvide, gule, røde, grønne nuancer. Det er kunvisuel fornemmelse, som er forbundet med frekvensen af stråling, uanset om den er spektral eller monokromatisk i sammensætning. Fotoner har vist sig at udbrede sig selv i et vakuum. I mangel af stof er strømningshastigheden 300.000 km/s. Denne opdagelse blev gjort tilbage i begyndelsen af 1970'erne.
På grænsen af medier oplever en strøm af lys enten refleksion eller brydning. Under udbredelsen forsvinder det gennem stof. Det kan siges, at mediets optiske indeks er karakteriseret ved en brydningsværdi svarende til forholdet mellem hastighederne i vakuum og absorption. I isotrope stoffer afhænger strømmens udbredelse ikke af retningen. Her er brydningsindekset repræsenteret af en skalær størrelse bestemt af koordinater og tid. I et anisotropt medium optræder fotoner som en tensor.
Desuden kan lys polariseres og ikke. I det første tilfælde vil hovedmængden af definitionen være bølgevektoren. Hvis strømmen ikke er polariseret, består den af et sæt partikler rettet i tilfældige retninger.
Den vigtigste egenskab ved lys er dets intensitet. Det bestemmes af sådanne fotometriske størrelser som effekt og energi.
Lysets grundlæggende egenskaber
Fotoner kan ikke kun interagere med hinanden, men har også en retning. Som et resultat af kontakt med et fremmed medium oplever flowet refleksion og brydning. Dette er lysets to grundlæggende egenskaber. Med refleksion er alt mere eller mindre klart: det afhænger af stoffets tæthed og strålernes indfaldsvinkel. Men med brydning er situationen langthårdere.
Til at begynde med kan vi overveje et simpelt eksempel: Hvis du sænker et sugerør i vand, vil det fra siden virke buet og forkortet. Dette er lysets brydning, som opstår ved grænsen mellem det flydende medium og luft. Denne proces bestemmes af strålernes distributionsretning under passagen gennem stofgrænsen.
Når en strøm af lys rører grænsen mellem medier, ændres dens bølgelængde betydeligt. Udbredelsesfrekvensen forbliver dog den samme. Hvis strålen ikke er ortogonal i forhold til grænsen, vil både bølgelængden og dens retning ændres.
Kunstig lysbrydning bruges ofte til forskningsformål (mikroskoper, linser, forstørrelsesglas). Punkter hører også til sådanne kilder til ændringer i bølgekarakteristika.
Klassificering af lys
I øjeblikket skelnes der mellem kunstigt og naturligt lys. Hver af disse arter er defineret af en karakteristisk strålingskilde.
Naturligt lys er et sæt ladede partikler med en kaotisk og hurtigt skiftende retning. Et sådant elektromagnetisk felt er forårsaget af en variabel fluktuation af intensiteter. Naturlige kilder omfatter varme kroppe, solen, polariserede gasser.
Kunstlys er af følgende typer:
- Lok alt. Det bruges på arbejdspladsen, i køkkenområdet, vægge mv. Sådan belysning spiller en vigtig rolle i boligindretning.
- Generelt. Dette er ensartet belysning af hele området. Kilder er lysekroner, gulvlamper.
- Kombineret. En blanding af den første og anden type for at opnå den ideelle belysning af rummet.
- Nødsituation. Det er yderst nyttigt under strømafbrydelser. Strøm kommer oftest fra batterier.
Sunshine
I dag er det den vigtigste energikilde på Jorden. Det ville ikke være en overdrivelse at sige, at sollys påvirker alle vigtige forhold. Dette er en kvantitetskonstant, der definerer energi.
De øverste lag af jordens atmosfære indeholder omkring 50 % infrarød og 10 % ultraviolet stråling. Derfor er mængden af synligt lys kun 40%.
Solenergi bruges i syntetiske og naturlige processer. Dette er fotosyntese og omdannelsen af kemiske former og opvarmning og meget mere. Takket være solen kan menneskeheden bruge elektricitet. Til gengæld kan lysstrømme være direkte og diffuse, hvis de passerer gennem skyer.
Tre hovedlove
Siden oldtiden har videnskabsmænd studeret geometrisk optik. I dag er følgende lyslove fundamentale:
- Loven om distribution. Den siger, at i et homogent optisk medium vil lys blive fordelt i en lige linje.
- Lov om brydning. En lysstråle, der falder ind på grænsen af to medier, og dens projektion fra skæringspunktet ligger på samme plan. Dette gælder også for vinkelret sænket til berøringspunktet. I dette tilfælde vil forholdet mellem sinus af indfalds- og brydningsvinkler være værdienkonstant.
- Refleksionens lov. En lysstråle, der falder ned på mediets grænse og dets projektion, ligger på samme plan. I dette tilfælde er reflektions- og indfaldsvinklerne ens.
Lysopfattelse
Den omgivende verden er synlig for en person på grund af hans øjnes evne til at interagere med elektromagnetisk stråling. Lys opfattes af retinale receptorer, som kan detektere og reagere på spektralområdet af ladede partikler.
En person har 2 typer følsomme celler i øjet: kegler og stænger. De første bestemmer synsmekanismen i dagtimerne med et højt belysningsniveau. Stænger er mere følsomme over for stråling. De tillader en person at se om natten.
Visuelle nuancer af lys bestemmes af bølgelængden og dens retning.
