Στη φυσική, τα φαινόμενα φωτός είναι οπτικά, καθώς ανήκουν σε αυτήν την υποενότητα. Τα αποτελέσματα αυτού του φαινομένου δεν περιορίζονται στο να κάνει ορατά αντικείμενα γύρω από ανθρώπους. Επιπλέον, ο ηλιακός φωτισμός μεταδίδει θερμική ενέργεια στο διάστημα, με αποτέλεσμα τα σώματα να θερμαίνονται. Με βάση αυτό, διατυπώθηκαν ορισμένες υποθέσεις σχετικά με τη φύση αυτού του φαινομένου.
Η μεταφορά ενέργειας πραγματοποιείται από σώματα και κύματα που διαδίδονται στο μέσο, επομένως η ακτινοβολία αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται σωματίδια. Έτσι τους κάλεσε ο Νεύτωνας, μετά από αυτόν εμφανίστηκαν νέοι ερευνητές που βελτίωσαν αυτό το σύστημα, ήταν ο Huygens, ο Foucault κ.λπ. Η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός προτάθηκε λίγο αργότερα από τον Maxwell.
Η προέλευση και η ανάπτυξη της θεωρίας του φωτός
Χάρη στην πρώτη κιόλας υπόθεση, ο Νεύτωνας σχημάτισε ένα σωματιδιακό σύστημα, το οποίο εξηγούσε ξεκάθαραη ουσία των οπτικών φαινομένων. Διάφορες χρωματικές ακτινοβολίες περιγράφηκαν ως δομικά στοιχεία που περιλαμβάνονται σε αυτή τη θεωρία. Η παρεμβολή και η περίθλαση εξηγήθηκαν από τον Ολλανδό επιστήμονα Huygens τον 16ο αιώνα. Αυτός ο ερευνητής πρότεινε και περιέγραψε τη θεωρία του φωτός που βασίζεται στα κύματα. Ωστόσο, όλα τα συστήματα που δημιουργήθηκαν δεν ήταν δικαιολογημένα, αφού δεν εξηγούσαν την ίδια την ουσία και τη βάση των οπτικών φαινομένων. Ως αποτέλεσμα μακράς αναζήτησης, τα ερωτήματα σχετικά με την αλήθεια και την αυθεντικότητα των εκπομπών φωτός, καθώς και η ουσία και η βάση τους, παρέμειναν άλυτα.
Μερικούς αιώνες αργότερα, αρκετοί ερευνητές υπό την ηγεσία του Foucault, Fresnel άρχισαν να διατυπώνουν άλλες υποθέσεις, λόγω των οποίων αποκαλύφθηκε το θεωρητικό πλεονέκτημα των κυμάτων έναντι των σωματιδίων. Ωστόσο, αυτή η θεωρία είχε και ελλείψεις και ελλείψεις. Στην πραγματικότητα, αυτή η περιγραφή που δημιουργήθηκε υποδηλώνει την παρουσία κάποιας ουσίας που βρίσκεται στο διάστημα, λόγω του γεγονότος ότι ο Ήλιος και η Γη βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Εάν το φως πέφτει ελεύθερα και περάσει μέσα από αυτά τα αντικείμενα, τότε υπάρχουν εγκάρσιοι μηχανισμοί σε αυτά.
Περαιτέρω διαμόρφωση και βελτίωση της θεωρίας
Με βάση όλη αυτή την υπόθεση, προέκυψαν οι προϋποθέσεις για τη δημιουργία μιας νέας θεωρίας για τον παγκόσμιο αιθέρα, που γεμίζει σώματα και μόρια. Και λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά αυτής της ουσίας, πρέπει να είναι στερεή, ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι έχει ελαστικές ιδιότητες. Στην πραγματικότητα, ο αιθέρας θα πρέπει να επηρεάσει την υδρόγειο στο διάστημα, αλλά αυτό δεν συμβαίνει. Έτσι, αυτή η ουσία δεν δικαιολογείται με κανέναν τρόπο, εκτός από το ότι η ακτινοβολία φωτός ρέει μέσα από αυτήν, και αυτήέχει σκληρότητα. Με βάση τέτοιες αντιφάσεις, αυτή η υπόθεση τέθηκε υπό αμφισβήτηση, χωρίς νόημα και περαιτέρω έρευνα.
Έργα του Μάξγουελ
Οι κυματικές ιδιότητες του φωτός και η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός μπορούμε να πούμε ότι έγιναν μία όταν ο Maxwell ξεκίνησε την έρευνά του. Κατά τη διάρκεια της μελέτης, διαπιστώθηκε ότι οι ταχύτητες διάδοσης αυτών των ποσοτήτων συμπίπτουν εάν βρίσκονται στο κενό. Ως αποτέλεσμα της εμπειρικής τεκμηρίωσης, ο Maxwell πρότεινε και απέδειξε μια υπόθεση για την αληθινή φύση του φωτός, η οποία επιβεβαιώθηκε με επιτυχία από χρόνια και άλλες πρακτικές και εμπειρία. Έτσι, τον προηγούμενο αιώνα δημιουργήθηκε μια ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός, η οποία χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα. Αργότερα θα αναγνωριστεί ως κλασικό.
Κυματικές ιδιότητες του φωτός: ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός
Με βάση τη νέα υπόθεση, προέκυψε ο τύπος λ=c/ν, που δείχνει ότι το μήκος μπορεί να βρεθεί κατά τον υπολογισμό της συχνότητας. Οι εκπομπές φωτός είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αλλά μόνο εάν είναι αντιληπτά από τον άνθρωπο. Επιπλέον, μπορούν να ονομαστούν τέτοια και αντιμετωπίζονται με διακυμάνσεις από 4 1014 έως 7,5 1014 Hz. Σε αυτό το εύρος, η συχνότητα ταλάντωσης μπορεί να ποικίλλει και το χρώμα της ακτινοβολίας είναι διαφορετικό και κάθε τμήμα ή διάστημα θα έχει ένα χαρακτηριστικό και αντίστοιχο χρώμα για αυτό. Ως αποτέλεσμα, η συχνότητα της καθορισμένης τιμής είναι το μήκος κύματος στο κενό.
Ο υπολογισμός δείχνει ότι η εκπομπή φωτός μπορεί να είναι από 400 nm έως 700 nm (ιώδες καικόκκινα χρώματα). Κατά τη μετάβαση, η απόχρωση και η συχνότητα διατηρούνται και εξαρτώνται από το μήκος κύματος, το οποίο ποικίλλει ανάλογα με την ταχύτητα διάδοσης και καθορίζεται για κενό. Η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός του Maxwell βασίζεται σε επιστημονική βάση, όπου η ακτινοβολία ασκεί πίεση στα συστατικά του σώματος και απευθείας σε αυτό. Είναι αλήθεια ότι αυτή η έννοια δοκιμάστηκε αργότερα και αποδείχθηκε εμπειρικά από τον Lebedev.
Ηλεκτρομαγνητική και κβαντική θεωρία του φωτός
Η εκπομπή και η κατανομή των φωτεινών σωμάτων ως προς τις συχνότητες ταλάντωσης δεν συνάδει με τους νόμους που προέκυψαν από την υπόθεση των κυμάτων. Μια τέτοια δήλωση προέρχεται από μια ανάλυση της σύνθεσης αυτών των μηχανισμών. Ο Γερμανός φυσικός Planck προσπάθησε να βρει μια εξήγηση για αυτό το αποτέλεσμα. Αργότερα, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ακτινοβολία εμφανίζεται με τη μορφή ορισμένων μερών - ένα κβαντικό, τότε αυτή η μάζα ονομάστηκε φωτόνια.
Σαν αποτέλεσμα, η ανάλυση των οπτικών φαινομένων οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η εκπομπή φωτός και η απορρόφηση εξηγήθηκαν χρησιμοποιώντας τη σύνθεση μάζας. Ενώ αυτά που διαδίδονταν στο μέσο εξηγούνταν από την κυματική θεωρία. Επομένως, απαιτείται μια νέα ιδέα για την πλήρη διερεύνηση και περιγραφή αυτών των μηχανισμών. Επιπλέον, το νέο σύστημα επρόκειτο να εξηγήσει και να συνδυάσει τις διάφορες ιδιότητες του φωτός, δηλαδή το σωματίδιο και το κύμα.
Ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας
Σαν αποτέλεσμα, τα έργα των Bohr, Einstein, Planck ήταν η βάση αυτής της βελτιωμένης δομής, η οποία ονομάστηκε κβαντική. Μέχρι σήμερα, αυτό το σύστημα περιγράφει και εξηγείόχι μόνο την κλασική ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός, αλλά και άλλους κλάδους της φυσικής γνώσης. Ουσιαστικά, η νέα έννοια αποτέλεσε τη βάση πολλών ιδιοτήτων και φαινομένων που συμβαίνουν στα σώματα και στο χώρο, και εκτός από αυτό, προέβλεψε και εξήγησε έναν τεράστιο αριθμό καταστάσεων.
Ουσιαστικά, η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός περιγράφεται εν συντομία ως ένα φαινόμενο που βασίζεται σε διάφορα κυρίαρχα στοιχεία. Για παράδειγμα, οι σωματιδιακές και οι κυματικές μεταβλητές της οπτικής έχουν μια σύνδεση και εκφράζονται με τον τύπο του Planck: ε=ℎν, υπάρχει κβαντική ενέργεια, ταλαντώσεις ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και η συχνότητά τους, ένας σταθερός συντελεστής που δεν αλλάζει για κανένα φαινόμενο. Σύμφωνα με τη νέα θεωρία, ένα οπτικό σύστημα με ορισμένους μεταβαλλόμενους μηχανισμούς αποτελείται από φωτόνια με ισχύ. Έτσι, το θεώρημα ακούγεται ως εξής: η κβαντική ενέργεια είναι ευθέως ανάλογη με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και τις διακυμάνσεις της συχνότητάς της.
Ο Πλανκ και τα γραπτά του
Αξίωμα c=νλ, ως αποτέλεσμα του τύπου του Planck παράγεται ε=hc / λ, επομένως μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι το παραπάνω φαινόμενο είναι το αντίθετο του μήκους κύματος με οπτική επίδραση στο κενό. Πειράματα που έγιναν σε κλειστό χώρο έδειξαν ότι όσο υπάρχει ένα φωτόνιο θα κινείται με συγκεκριμένη ταχύτητα και δεν θα μπορεί να επιβραδύνει τον ρυθμό του. Ωστόσο, απορροφάται από σωματίδια ουσιών που συναντά στη διαδρομή, με αποτέλεσμα να εμφανίζεται μια ανταλλαγή και να εξαφανίζεται. Σε αντίθεση με τα πρωτόνια και τα νετρόνια, δεν έχει μάζα ηρεμίας.
Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και οι θεωρίες του φωτός εξακολουθούν να μην εξηγούν τα αντιφατικά φαινόμενα,για παράδειγμα, σε ένα σύστημα θα υπάρχουν έντονες ιδιότητες και σε ένα άλλο σωματιδιακό, αλλά, ωστόσο, όλες ενώνονται με ακτινοβολία. Με βάση την έννοια του κβαντικού, οι υπάρχουσες ιδιότητες είναι παρούσες στην ίδια τη φύση της οπτικής δομής και γενικά της ύλης. Δηλαδή, τα σωματίδια έχουν κυματικές ιδιότητες και αυτές, με τη σειρά τους, είναι σωματιδιακές.
Πηγές φωτός
Τα θεμέλια της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας του φωτός βασίζονται στο αξίωμα, το οποίο λέει: τα μόρια, τα άτομα των σωμάτων δημιουργούν ορατή ακτινοβολία, η οποία ονομάζεται πηγή ενός οπτικού φαινομένου. Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός αντικειμένων που παράγουν αυτόν τον μηχανισμό: μια λάμπα, σπίρτα, σωλήνες κ.λπ. Επιπλέον, κάθε τέτοιο πράγμα μπορεί να χωριστεί σε ισοδύναμες ομάδες, οι οποίες καθορίζονται με τη μέθοδο θέρμανσης των σωματιδίων που πραγματοποιούν την ακτινοβολία.
Δομημένα φώτα
Η αρχική προέλευση της λάμψης οφείλεται στη διέγερση ατόμων και μορίων λόγω της χαοτικής κίνησης των σωματιδίων στο σώμα. Αυτό συμβαίνει επειδή η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή. Η ακτινοβολούμενη ενέργεια αυξάνεται λόγω του γεγονότος ότι η εσωτερική τους δύναμη αυξάνεται και θερμαίνεται. Τέτοια αντικείμενα ανήκουν στην πρώτη ομάδα πηγών φωτός.
Η πυράκτωση των ατόμων και των μορίων προκύπτει με βάση τα ιπτάμενα σωματίδια ουσιών, και αυτό δεν είναι μια ελάχιστη συσσώρευση, αλλά ένα ολόκληρο ρεύμα. Η θερμοκρασία εδώ δεν παίζει ιδιαίτερο ρόλο. Αυτή η λάμψη ονομάζεται φωταύγεια. Δηλαδή, συμβαίνει πάντα λόγω του γεγονότος ότι το σώμα απορροφά εξωτερική ενέργεια που προκαλείται από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, χημικήαντίδραση, πρωτόνια, νετρόνια κ.λπ.
Και οι πηγές ονομάζονται φωταύγεια. Ο ορισμός της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας του φωτός αυτού του συστήματος είναι ο εξής: εάν μετά την απορρόφηση ενέργειας από ένα σώμα περάσει κάποιος χρόνος, μετρήσιμος από την εμπειρία, και τότε παράγει ακτινοβολία που δεν οφείλεται σε δείκτες θερμοκρασίας, επομένως, ανήκει στα παραπάνω ομάδα.
Λεπτομερής ανάλυση της φωταύγειας
Ωστόσο, τέτοια χαρακτηριστικά δεν περιγράφουν πλήρως αυτή την ομάδα, λόγω του ότι έχει πολλά είδη. Μάλιστα, μετά την απορρόφηση της ενέργειας, τα σώματα παραμένουν πυρακτωμένα και μετά εκπέμπουν ακτινοβολία. Ο χρόνος διέγερσης, κατά κανόνα, ποικίλλει και εξαρτάται από πολλές παραμέτρους, συχνά δεν υπερβαίνει τις αρκετές ώρες. Έτσι, η μέθοδος θέρμανσης μπορεί να είναι πολλών τύπων.
Ένα εξευγενισμένο αέριο αρχίζει να εκπέμπει ακτινοβολία αφού περάσει ένα συνεχές ρεύμα μέσα από αυτό. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ηλεκτροφωταύγεια. Παρατηρείται σε ημιαγωγούς και LED. Αυτό συμβαίνει με τέτοιο τρόπο που η διέλευση του ρεύματος δίνει τον ανασυνδυασμό ηλεκτρονίων και οπών, λόγω αυτού του μηχανισμού, προκύπτει ένα οπτικό φαινόμενο. Δηλαδή, η ενέργεια μετατρέπεται από ηλεκτρική σε φωτεινή, το αντίστροφο εσωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Το πυρίτιο θεωρείται εκπομπός υπέρυθρων, ενώ το φωσφίδιο του γαλλίου και το καρβίδιο του πυριτίου αντιλαμβάνονται το ορατό φαινόμενο.
Essence of photoluminescence
Το σώμα απορροφά φως και τα στερεά και τα υγρά εκπέμπουν μεγάλα μήκη κύματος που διαφέρουν από κάθε άποψη από το αρχικόφωτόνια. Για πυράκτωση, χρησιμοποιείται υπεριώδης πυράκτωση. Αυτή η μέθοδος διέγερσης ονομάζεται φωτοφωταύγεια. Εμφανίζεται στο ορατό τμήμα του φάσματος. Η ακτινοβολία μετασχηματίζεται, αυτό το γεγονός το απέδειξε ο Άγγλος επιστήμονας Στόουκς τον 18ο αιώνα και είναι πλέον ένας αξιωματικός κανόνας.
Η κβαντική και η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός περιγράφουν την έννοια του Stokes ως εξής: ένα μόριο απορροφά ένα μέρος της ακτινοβολίας, στη συνέχεια το μεταφέρει σε άλλα σωματίδια στη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας, η υπόλοιπη ενέργεια εκπέμπει ένα οπτικό φαινόμενο. Με τον τύπο hν=hν0 – A, αποδεικνύεται ότι η συχνότητα εκπομπής φωταύγειας είναι χαμηλότερη από την απορροφούμενη συχνότητα, με αποτέλεσμα μεγαλύτερο μήκος κύματος.
Χρονικό πλαίσιο για τη διάδοση ενός οπτικού φαινομένου
Η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός και το θεώρημα της κλασικής φυσικής υποδεικνύουν το γεγονός ότι η ταχύτητα της υποδεικνυόμενης ποσότητας είναι μεγάλη. Εξάλλου, διανύει την απόσταση από τον Ήλιο στη Γη σε λίγα λεπτά. Πολλοί επιστήμονες προσπάθησαν να αναλύσουν την ευθεία γραμμή του χρόνου και πώς το φως ταξιδεύει από τη μια απόσταση στην άλλη, αλλά ουσιαστικά απέτυχαν.
Στην πραγματικότητα, η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός βασίζεται στην ταχύτητα, η οποία είναι η κύρια σταθερά της φυσικής, αλλά όχι προβλέψιμη, αλλά δυνατή. Δημιουργήθηκαν τύποι και μετά από δοκιμή αποδείχθηκε ότι η διάδοση και η κίνηση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων εξαρτάται από το περιβάλλον. Επιπλέον, αυτή η μεταβλητή ορίζεταιο απόλυτος δείκτης διάθλασης του χώρου όπου βρίσκεται η καθορισμένη τιμή. Η φωτεινή ακτινοβολία μπορεί να διεισδύσει σε οποιαδήποτε ουσία, ως αποτέλεσμα, η μαγνητική διαπερατότητα μειώνεται, εν όψει αυτού, η ταχύτητα της οπτικής καθορίζεται από τη διηλεκτρική σταθερά.
