Класична електромагнітна теорія світла

У фізиці світлові явища є оптичними, так як ставляться до даного підрозділу. Дії цього феномена не обмежуються лише тим, щоб оточуючі людей предмети були помітні. Крім цього, сонячне освітлення передає теплову енергію в просторі, в результаті цього тіла нагріваються. На основі цього були висунуті певні гіпотези про природу цього явища.

електромагнітна теорія світла

Енергетичний перенесення здійснюється тілами і хвилями, що поширюються в середовищі, таким чином, випромінювання складається з частинок, званими корпускулами. Так їх назвав Ньютон, після нього з’явилися нові дослідники, які вдосконалили цю систему, були Гюйгенс, Фуко та ін. Електромагнітна теорія світла була висунута трохи пізніше Максвеллом.

Витоки і розвиток теорії світла

Завдяки найпершої гіпотезі Ньютоном була сформована корпускулярна система, де чітко пояснювалася сутність оптичних явищ. Кольорові різні випромінювання описувалися як структурні складові, що входять в цю теорію. Інтерференцію і дифракцію пояснив учений з Голландії Гюйгенс в XVI столітті. Цей дослідник висунув і описав теорію світла на основі хвиль. Однак все створені системи були не виправдані, тому що не роз’яснювали саму сутність і основу оптичних явищ. В результаті довгих пошуків питання істинності і достовірності світлових випромінювань, а також їх сутність і основа залишилися невирішеними.

Через кілька століть кілька дослідників під керівництвом Фуко, Френеля почали висувати інші гіпотези, завдяки чому з’ясувалося теоретичне перевагу хвиль перед корпускулами. Однак і у цій теорії були недоліки і недоробки. По суті, це створене опис передбачало наявність якоїсь речовини, яке знаходиться в просторі, з огляду на те, що Сонце і Земля на далекій відстані один від одного. У разі, якщо світло вільно падає і проходить через ці об’єкти, отже, в них присутня поперечні механізми.

Подальше становлення і вдосконалення теорії

На основі всієї цієї гіпотези виникли передумови для створення нової теорії про світовому ефірі, який заповнює тіла і молекули. А з урахуванням особливостей цієї речовини воно повинно бути твердим, в результаті вчені прийшли до висновку, що він володіє пружними властивостями. По суті, ефір повинен впливати на земну кулю в просторі, але цього не відбувається. Таким чином, ця речовина нічим не виправдане, крім того, що через нього струменить світлове випромінювання, і воно має твердість. На основі таких протиріч дана гіпотеза була поставлена ​​під сумнів, позбавлена ​​сенсу і подальших досліджень.

Праці Максвелла

Хвильові властивості світла і електромагнітна теорія світла, можна сказати, стали єдиним цілим, коли Максвелл почав свої дослідження. В ході вивчення було виявлено, що швидкість поширення зазначених величин збігаються, якщо знаходяться в вакуумі. В результаті емпіричного обгрунтування, Максвеллом висунута і доведена гіпотеза про справжню природу світла, яка вдало підтверджувалася роками і іншими практиками, досвідом. Таким чином, в позаминулому столітті створилася електромагнітна теорія світла, що застосовується і сьогодні. Пізніше вона буде визнана класичною.

хвильові властивості світла електромагнітна теорія світла

Хвильові властивості світла: електромагнітна теорія світла

На основі нової гіпотези була виведена формула λ = c / ν, яка вказує на те, що при розрахунку частоти можна знайти довжину. Світлові випромінювання є електромагнітними хвилями, але тільки в тому випадку, якщо вони відчутні для людини. Крім того, такими можна назвати і до них ставляться з коливанням від 4 · 1014 до 7,5 · 1014 Гц. В даному діапазоні частота коливань може варіюватися і колір випромінювання різний, причому на кожному відрізку або інтервалі буде характерний і відповідний для нього колір. В результаті по частоті зазначеної величини знаходиться довжина хвилі у вакуумі.

При розрахунку видно, що світлове випромінювання може бути від 400 нм до 700 нм (фіолетовий і червоний кольори). При переході відтінок і частота зберігаються і залежать від хвильової довжини, яка змінюється на основі швидкості поширення і вказується для вакууму. Електромагнітна теорія світла Максвелла заснована на науковому обгрунтуванні, де випромінювання натискає на складові тіла і безпосередньо на нього. Правда, пізніше ця концепція була перевірена і доведена емпіричним шляхом Лебедєвим.

Електромагнітна і квантова теорія світла

Випромінювання і розподіл світяться тел по частотам коливань не узгоджується з законами, які були виведені з хвильової гіпотези. Подібне твердження виходить з аналізу складу цих механізмів. Фізик з Німеччини Планк спробував знайти пояснення такого результату. Пізніше він прийшов до висновку, що випромінювання відбувається у вигляді певних порцій - квант, потім цю масу стали називати фотони.

В результаті аналіз оптичних явищ привів до висновку, що світлове випускання і поглинання пояснювалися за допомогою масового складу. У той час як ті, що поширювалися в середовищі, були роз’яснені хвильової теорії. Таким чином, щоб повністю вивчити і описати дані механізми потрібна нова концепція. Причому нова система повинна була пояснювати і об’єднувати різні властивості світла, тобто корпускулярні і хвильові.

електромагнітна теорія світла визначення

Розвиток квантової теорії

В результаті праці Бора, Ейнштейна, Планка були покладені в основу цієї вдосконаленої структури, яка була названа квантової. На сьогоднішній день ця система описує і пояснює не тільки класичну електромагнітну теорію світла, а й інші розділи фізичного знання. По суті, нова концепція лягла в основу безлічі властивостей і явищ, що протікають в тілах і просторі, а крім цього, величезна кількість ситуацій передбачила і роз’яснила.

По суті, електромагнітна теорія світла коротко описується як явище, в основі якого присутні різні домінанти. Наприклад, корпускулярні і хвильові змінні оптики мають зв’язок і виражаються формулою Планка: ε = ℎν, тут присутні квантова енергія, електромагнітного випромінювання коливання і їх частота, постійний коефіцієнт, який не змінюється ні для яких явищ. Згідно нової теорії, оптична система з певними варьирующимися механізмами складається з фотонів з силою. Таким чином, теорема звучить так: квантова енергія прямо пропорційна електромагнітного випромінювання і його частотним коливань.

Планк і його праці

Аксіома c = νλ, в результаті формули Планка проводиться ε = hc / λ, так можна прийти до висновку, що вказане вище явище - зворотне довжині хвилі при оптичному вплив в вакуумі. Досліди, проведені в закритому просторі, показали, що поки існує фотон, він буде рухатися по певній швидкості і уповільнити свій темп не зможе. Однак поглинається частинками речовин, які зустрінуться йому на шляху, в результаті відбувається взаємообмін, і він зникає. На відміну від протонів і нейтронів не має маси спокою.

Електромагнітні хвилі та теорії світла досі не пояснюють суперечливі явища, наприклад, в одній системі будуть яскраво виражені властивості, а в інший корпускулярні, але, тим не менше, всі вони об’єднані випромінюванням. На основі концепції квант існуючі властивості присутні в самій природі оптичної структури і в загальній матерії. Тобто частинки мають хвильовими властивостями, а ці в свою чергу корпускулярним.

електромагнітна і квантова теорія світла

Світлові джерела

Основи електромагнітної теорії світла спираються на аксіому, в якій мовиться: молекули, атоми тел створюють видиме випромінювання, яке називається джерелом оптичного явища. Існує величезна кількість предметів, які виробляють цей механізм: лампа, сірники, трубки та ін. Причому кожну подібну річ можна умовно розділити на рівнозначні угруповання, які визначаються за способом напруження частинок, що реалізують випромінювання.

Структуровані джерела світла

Початкове походження світіння відбувається через збудження атомів і молекул через хаотичного руху в тілі частинок. Це виникає, тому що температура досить висока. Випромінювана енергія підвищується за рахунок того, що їх внутрішня сила зростає і загострюється. Такі предмети відносяться до першої групи джерел світла.

Розжарювання атомів і молекул виникає на основі летять частинок речовин, причому це не мінімальне скупчення, а цілий потік. Температура тут не грає особливої ​​ролі. Таке світіння називають люмінесценцією. Тобто воно завжди виникає з огляду на те, що тіло поглинає зовнішню енергію, викликану електромагнітним випромінюванням, хімічною реакцією, протонами, нейтронами і ін.

А джерела називаються люмінесцентними. Визначення електромагнітної теорії світла цієї системи звучить наступним чином: якщо після поглинання тілом енергії проходить деякий час, измеримое досвідченим шляхом, і потім воно виробляє випромінювання не через температурних показників, отже, воно відноситься до вищевказаної групи.

основи електромагнітної теорії світла

Детальний розбір люмінесценції

Однак подібні характеристики в повному обсязі описують цю групу, з огляду на те, що вона володіє декількома видами. По суті, після поглинання енергії тіла перебувають в розжарюванні, потім випускають випромінювання. Час збудження, як правило, варіюється і залежить від безлічі параметрів, часто не перевищує декількох годин. Таким чином, спосіб розжарювання може бути декількох типів.

Розріджений газ починає випускати випромінювання після того, як через нього пройшов прямий струм. Такий процес називається Електролюмінесценція. Спостерігається в напівпровідниках і світлодіодах. Відбувається це таким чином, що пропускання струму дає рекомбінацію електронів і дірок, за рахунок цього механізму і виникає оптичне явище. Тобто, перетворюється енергія з електричної в світлову, зворотний внутрішній фотоефект. Кремній вважається інфрачервоним випромінювачем, а фосфід галію і карбід кремнію реалізують видиме явище.

Сутність фотолюмінесценції

Тіло поглинає світло, а також тверді речовини і рідини випромінюють довгі хвилі, які відрізняються за всіма параметрами від початкових фотонів. Для напруження використовується ультрафіолетовий напруження. Даний спосіб збудження називається фотолюмінесценції. Виникає воно у видимій частині спектру. Випромінювання трансформується, саме цей факт був доведений англійським вченим Стоксом в XVIII столітті і тепер є аксіоматичним правилом.

Квантова і електромагнітна теорія світла описують концепцію Стокса наступним чином: молекула поглинає порцію випромінювання, потім передає її іншим частинкам в процесі теплообміну, залишки енергії випускають оптичне явище. При формулою hν = hν0 - A, виходить, що частота випромінювання люмінесценції нижче поглиненої частоти, в результаті виходить, що довжина хвилі більше.

електромагнітна теорія світла максвелла

Тимчасові рамки поширення оптичного явища

Електромагнітна теорія світла і теорема класичної фізики вказують на факт того, що швидкість зазначеної величини велика. Адже відстань від Сонця до Землі він проходить за кілька хвилин. Безліч вчених намагалося аналізувати пряму лінію часу і те, як проходить світло через одне відстань до іншого, але їм в основі так це і не вдалося.

електромагнітна теорія світла і теорема класичної фізики

По суті, електромагнітна теорія світла заснована на швидкості, яка є головною константою фізики, але при цьому не передбачуваною, а можливою. Були створені формули, і після перевірок з’ясувалося, що поширення та рух електромагнітних хвиль залежить від середовища перебування. Причому, визначається ця змінна абсолютним показником заломлення простору, де розміщується зазначена величина. У будь-яка речовина здатне проникнути світлове випромінювання, в результаті магнітна проникність знижується, з огляду на це швидкість оптики визначається діелектричної константою.



ЩЕ ПОЧИТАТИ