Lumina

folosim lumina pentru a vedea!

lumina vizibilă este partea spectrului electromagnetic pe care ochii noștri o pot vedea:

este doar o mică parte din întregul spectru, nu-i așa?

spectrul vizibil

lumina vizibilă: lungimile de undă care sunt vizibile pentru majoritatea ochilor umani.

culorile principale, în ordine, du-te „Roy G Bv”:Roșu portocaliu galben verde albastru Violet

așa cum vom vedea pe acest curcubeu frumos:

lumina are lungimi de undă de aproximativ 380 nm la 750 nm

definițiile variază, dar aici este un ghid dur:

The frequency of red light is about 400 THz (and for violet is about 800 THz)

frecvență mai mare (cu lungime de undă mai scurtă) are mai multă energie:

• lumina roșie are frecvență mai mică, lungime de undă mai lungă și mai puțină energie
• lumina albastră are frecvență mai mare, lungime de undă mai scurtă și mai multă energie

00.000.000 de metri pe secundă (pentru a fi exact: 299.792.458 metri pe secundă) în vid.

adică 300 de milioane de metri în fiecare secundă, sau:

• 3 la această viteză se deplasează lumina:

  timpul

  distanța
  1 metru	în	3,3 ns (3,3 miliarde de secunde)
  în jurul ecuatorului Pământului	în	134 ms (134 miimi de secundă)
  de la pământ la lună	în	1.3 s
  suprafața Soarelui la pământ	în	aproximativ 8 minute

  este atât de rapid, dar încă durează aproximativ 8 minute de la suprafața Soarelui la pământul.

  Simbolul pentru această viteză este c:

  c = 300.000.000 m / s

  lumina poate călători mai lent

  nu ar trebui să o numim viteza luminii, în primul rând pentru că se aplică întregului spectru electromagnetic și undelor gravitaționale și multe altele! (Poate am putea numi „viteză maximă”!)

  dar și pentru că lumina călătorește acea viteză doar în vid! Poate călători Mai încet …

  299.7

  Mediu	viteza milioane m/s
  vid	299,8
  aer
  gheață	228
  apă	225	etanol	220
  sticlă	205
  ulei de măsline	204
  diamant	123

  lungimea de undă și frecvența sunt legate

  lungimea de undă și frecvența sunt legate:

  frequency = Velocitywavelength

  wavelength = velocityfrequency

  presupunând că lumina este în vid, viteza este viteza luminii:3 108 m/s

  să încercăm un exemplu simplu (în acest caz nu o lungime de undă de lumină):

  Imaginați-vă o lungime de undă foarte lungă de 75.000 km

  

  frecvență = 300.000 km/s75,000 km

  = 4 /S

  = 4 Hz

  putem încadra 4 dintre aceste lungimi de undă în 300.000 km, deci vibrează de 4 ori în 1 secundă.

  deci frecvența este de 4 Hz (4 pe secundă)

  sau, invers, dacă știm că vibrează de 4 ori pe secundă, îi putem calcula lungimea de undă:

  lungime de undă = 300.000 km /s4/s

  = 75.000 km

  exemplu: lumina albastră are o lungime de undă de aproximativ 480 nm (480 la 10-9 m)

  deci frecvența este:

  frecvență = 3 la 108 m/S480 la 10-9 m

  = 6.25 int.1014/s

  = 6.25 int. 1014 Hz

  care este de 625 terahertzi

  lumina se deplasează în linii drepte

  lumina se deplasează în linie dreaptă până când lovește ceva, sau calea sa este schimbată de densități diferite sau de gravitație.

  
  Lumina de la fluxurile de soare peste drum.
  umbrele arată, de asemenea, că lumina călătorește în linii drepte.

  
  această lumină se răspândește puțin și este împrăștiată de atmosferă.

  
  fascicule Laser care fac linii drepte.

  

  Val

  lumina se comportă ca o undă, astfel încât să poată:

  • reflectă (sări),
  • împrăștie (sări în toate direcțiile),
  • refractă (schimbă viteza și direcția)
  • difract (întins pe lângă o deschidere)
  • transmite (trece direct prin)
  • sau se absoarbe

  fotoni

  lumina se comportă și ca pachete de energie numite fotoni.

  • putem măsura poziția și impulsul unui foton.
  • fotonii nu au masă, dar fiecare foton are o cantitate de energie bazată pe frecvența sa (Numărul de vibrații pe secundă)
  • fiecare foton are o lungime de undă

  deci este ca o particulă și, de asemenea, ca o undă. Aceasta se numește „dualitatea undă-particulă”.

  

  Einstein a scris:

  „se pare că trebuie să folosim uneori o teorie și alteori cealaltă, în timp ce uneori putem folosi oricare.”

  intensitate

  intensitatea este puterea pe zonă, de obicei în wați pe metru pătrat:

  intensitate = W/m2

  exemplu: soare pe o casă mică de 100 de metri pătrați

  aproximativ 150 până la 300 de wați de energie sunt primite de la soare pe metru pătrat.

  să alegem numărul mai mic:

  intensitate = 150 W/m2

  câtă putere Este pe întregul acoperiș?

  Putere = 150 W/m2 100 m2

  putere = 15.000 W

  deci,o casă mică primește aproximativ 15 kilowați pe acoperiș, ceea ce este de câteva ori mai mult decât o uzină.

  dar asta este doar în timp ce soarele strălucește și doar aproximativ 20% pot fi capturate de panourile solare tipice

  dar aceasta este încă o mulțime de energie de la soare.

  pătrat invers

  pătrat invers: când o valoare scade ca pătratul celeilalte valoare.

  exemplu: lumină și distanță

  cu cât suntem mai departe de o lumină, cu atât este mai puțin strălucitoare.

  

  luminozitatea scade pe măsură ce pătratul distanței. Pentru că lumina se răspândește în toate direcțiile:

  • energia de două ori mai departe este răspândită pe 4 ori suprafața
  • energia de 3 ori mai departe este răspândită pe 9 ori suprafața
  • etc

  polarizare

  lumina este în mod normal liberă să vibreze în orice direcție în unghi drept față de calea sa.

  dar lumina polarizată vibrează într-un singur plan:

  
  lumina devine parțial polarizată atunci când sare de pe suprafețe precum apa sau sticla.

  lentilele polarizante pot bloca lumina din acel plan, pentru a reduce lumina reflectată și a face mai ușor de văzut în apă:

  
  Fără și cu o lentilă polarizantă

  fibră optică

  lumina și infraroșul pot fi trimise de-a lungul cablurilor cu fibră optică, transportând informații codificate în lungimea de undă.

  
  Cabluri de fibră optică

  lumina rămâne în interior datorită unei proprietăți speciale de refracție: când indicele de refracție este mai mic la exterior, iar unghiul nu este prea abrupt, fasciculul de lumină are reflexie internă totală pe interior:

  
  Lumina sare de pe pereții din interiorul cablului

  cablurile de fibră optică sunt mult mai bune decât firele electrice:

  • firele obțin mai mult ” zgomot „(alte semnale care distorsionează sau interferează cu originalul) de etc.
  • fotonii nu au masă, deci pot schimba rapid între 0 și 1. Electronii au masă și sunt lenți în comparație
  • sticla are o rezistență mult mai mică la lumină decât cuprul la semnalele electrice, deci poate merge mult mai departe fără a avea nevoie de un impuls