Luz
usamos luz para ver!
A luz visível é a parte do espectro electromagnético que os nossos olhos podem ver:
é apenas uma pequena parte do espectro completo, não é?
espectro visível
luz visível: os comprimentos de onda que são visíveis para a maioria dos olhos humanos.
As cores principais, em ordem, vão “Roy G Bv”:Vermelho Laranja Amarelo Verde Azul Violeta
Como podemos ver neste belo arco-íris:
luz tem comprimentos de onda de cerca de 380 nm a 750 nm
nm significa nanômetro, um bilionésimo de um medidor.
exemplo: a luz vermelha tem um comprimento de onda de cerca de 700 bilionésimos de um medidor. Pequeno!
as definições variam, mas aqui está um guia aproximado:
| Color | Wavelength Range (nm) |
|---|---|
| Red | 620–750 |
| Orange | 590–620 |
| Yellow | 570–590 |
| Green | 495–570 |
| Blue | 450–495 |
| Violet | 380–450 |
The frequency of red light is about 400 THz (and for violet is about 800 THz)
THz means teraHertz, a trillion cycles per segundo, a luz vermelha vibra a cerca de 400 milhões de ciclos por segundo. Rápido!
Maior frequência (com menor comprimento de onda) tem mais energia:
- Red light tem menor frequência, comprimento de onda mais longo e menos energia
- a luz Azul tem maior frequência, comprimento de onda menor e mais energia
Velocidade da Luz
a Luz viaja a quase 300.000.000 metros por segundo (para ser exato: 299,792,458 metros por segundo) em um vácuo.que é de 300 milhões de metros por segundo, ou:
- 3 × 108 m/s
- 300.000 km/s
- 186,000 quilômetros por segundo
Em que a velocidade da luz viaja:
| Distância | Tempo | |
|---|---|---|
| 1 metro | no | 3.3 ns (3.3 bilhonésimos de um segundo) |
| ao Redor do equador da Terra | no | 134 ms (134 milésimos de segundo) |
| , Da Terra a Lua | no | 1.3 s |
| Superfície do Sol à Terra | no | cerca de 8 minutos |
por Isso, é tão rápido, mas ainda demora cerca de 8 minutos a partir da superfície do Sol à Terra.
O símbolo para esta velocidade é c:
c = 300,000,000 m/s
a Luz Pode Viajar mais Lento
Nós realmente não deve chamá-lo, na velocidade da luz, em primeiro lugar, porque ele se aplica a todo o espectro eletromagnético, e de ondas de gravidade, e mais! (Talvez pudéssemos chamar-lhe “velocidade máxima”!)
mas também porque a luz só viaja essa velocidade no vácuo! Pode viajar mais devagar …
| Médio | Velocidade milhões de m/s |
|---|---|
| Vácuo | 299.8 |
| Ar | 299.7 |
| Gelo | 228 |
| Água | 225 |
| Etanol | 220 |
| Vidro | 205 |
| Azeite de oliva | 204 |
| Diamante | 123 |
comprimento de Onda e a Frequência estão Ligadas
O comprimento de Onda e Freqüência estão relacionadas com:
Frequência = VelocityWavelength
comprimento de Onda = VelocityFrequency
Supondo que a luz está em um vácuo, a velocidade é a velocidade da luz:3 × 108 m/s
Vamos tentar um exemplo simples (neste caso, o comprimento de onda da luz):
Imagine um longo comprimento de onda de 75.000 km
Frequência = 300.000 km/s75,000 km
= 4 /s
= 4 Hz
podemos encaixar 4 desses comprimentos de onda em 300.000 km, então ele vibra 4 vezes em 1 segundo.então a frequência é 4 Hz (4 por segundo)
ou, ao contrário, se sabemos que vibra 4 vezes por Segundo podemos calcular o seu comprimento de onda:
comprimento de Onda = 300.000 km/s4 /s
= 75,000 km
Exemplo: a luz Azul tem um comprimento de onda de cerca de 480 nm (480 × 10-9 m)
Portanto, a frequência é:
Frequência = 3 × 108 m/s480 × 10-9 m
= 6.25 × 1014 /s
= 6.25 × 1014 Hz
o Que é de 625 TeraHertz
a Luz Viaja em Linhas Retas
a Luz viaja em linha reta até o seu bate em algo, ou o caminho é alterado por diferentes densidades ou por gravidade.
Light from the Sun streams across the road.the shadows also show that light travels in straight lines.
esta luz espalha-se um pouco e é espalhada pela atmosfera.
lasers beams making straight lines.
onda
a luz comporta-se como uma onda, por isso pode:
- refletir (saltar),
- de dispersão (saltar fora em todas as direções),
- refração (mudança de velocidade e direção)
- difratar (spread passado uma abertura)
- transmitir (passe direto)
- ou são absorvidos
Fótons
a Luz também se comporta como pacotes de energia chamados Fótons.
- podemos medir a posição e o momento de um fóton.os fótons não têm massa, mas cada fóton tem uma quantidade de energia baseada na sua frequência (número de vibrações por segundo) cada fóton tem um comprimento de onda
por isso é como uma partícula e também como uma onda. Isto é chamado de “dualidade onda-partícula”.
Einstein escreveu:
“parece que nós temos que usar, por vezes, a uma teoria e, às vezes, o outro, embora, por vezes, podemos usar qualquer uma.”
Intensidade
a Intensidade de energia por área, geralmente em Watts por metro quadrado:
Intensidade = W/m2
Exemplo: Sol em uma pequena 100 metros quadrados casa
Cerca de 150 a 300 watts de energia recebida do Sol por metro quadrado.
Let’s choose the smaller number:
Intensity = 150 W/m2
quanta energia existe sobre todo o telhado?
Potência = 150 W / m2 × 100 m2
Potência = 15 000 W
de modo que uma pequena casa recebe cerca de 15 quilowatts no seu telhado,que é várias vezes mais do que um uso doméstico.mas isso é apenas enquanto o sol brilha, e apenas cerca de 20% podem ser capturadas por painéis solares típicos, mas isso ainda é muita energia do sol.
Inverse Square
 |
Quadrado Inverso: quando um valor diminui com o quadrado de outro valor. |
Exemplo: a luz e a distância
O mais longe estamos de uma luz, menos brilhante que é.
o brilho diminui à medida que o quadrado da distância. Porque a luz está se espalhando em todas as direções:
- a energia duas vezes mais longe distribuídos por 4 vezes a área
- a energia de 3 vezes a distância, distribuídos por 9 vezes a área
- etc
Polarização
a Luz é normalmente livre para vibrar em qualquer direção perpendicular ao seu caminho.mas a luz polarizada vibra apenas num plano:
A Luz fica parcialmente polarizada quando salta de superfícies como água ou vidro.
de Polarização de lentes de bloquear a luz do avião, de cortar na luz refletida e torná-lo mais fácil de ver na água:
Sem e com uma polarização de lentes
Fibra Óptica
a Luz e infravermelho, podem ser enviadas ao longo de cabos de fibra óptica, levando informações codificadas para o comprimento de onda.
Cabos De Fibra Óptica
A luz permanece no interior devido a uma propriedade especial de refracção: quando o índice de refração é menor do lado de fora, e o ângulo não é muito íngreme, o feixe de luz tem reflexão interna total no interior:
a Luz rebate as paredes no interior do cabo
cabos de Fibra óptica são muito melhor do que fios elétricos:
- Fios de obter mais “ruído” (outros sinais que distorcer ou interferir com o original) a partir de linhas de energia, de TV, de rádio, raios etc.os fótons não têm massa, por isso podem trocar entre 0 e 1 rapidamente. Os electrões têm massa e são lentos em comparação com
- O vidro tem muito menos resistência à luz do que o cobre aos sinais eléctricos, pelo que pode ir muito mais longe sem necessitar de um impulso