Свет как электромагнитная волна кратко

Свет как электромагнитная волна

Что такое свет?

Свет — это форма энергии, видимая человеческим глазом, которую излучают движущиеся заряженные частицы.

Солнечный свет играет важную роль в жизни живой природы. Он необходим для роста растений. Растения преобразуют энергию солнечного света в химическую форму с помощью процесса фотосинтеза. Нефть, уголь и природный газ являются остатками растений, живших миллионы лет назад. Можно сказать, что это энергия преобразованного солнечного света.

Ученые с помощью экспериментов доказали, что время от времени свет ведет себя как частица, а в другое время как волна. В 1900 году квантовая теория Макса Планка объединила две точки зрения ученых на свет. И в современной физике свет рассматривают как поперечные электромагнитные волны, видимые человек, которые излучаются квантами света (фотонами) — частицами не имеющими массы и движущимися со скоростью

Характеристики света

Как любую волну, свет можно охарактеризовать длиной (λ), частотой (υ) и скоростью распространения в какой-либо среде (v). Связь между этими величинами демонстрирует формула:

Видимый свет лежит в диапазоне длин волн электромагнитного излучения от м (в порядке возрастания длины волны: фиолетовый, синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный). Частота световой волны связана с его цветом.

Когда световая волна переходит из вакуума в среду, то происходит уменьшение ее длины и скорости распространения, частота световой волны остается неизменной:

n — показатель преломления среды, с — скорость света в вакууме.

Необходимо помнить, что скорость света:

  • в вакууме является универсальной постоянной во всех системах отчета;
  • в среде всегда меньше скорости света в вакууме;
  • зависит от среды, через которую он проходит;
  • в вакууме всегда больше скорости любой частицы, обладающей массой.

Волновая природа света

Волновая природа света была впервые проиллюстрирована с помощью экспериментов по дифракции и интерференции. Как и все электромагнитные волны, свет может проходить через вакуум, отражаться и преломляться. Поперечную природу света доказывает явление поляризации.

Интерференция

Световые волны, имеющие постоянную разность фаз и одинаковые частоты, производят видимый эффект интерференции, когда происходит усиление или ослабление результирующей волны.

Исаак Ньютон был одним из первых ученых, изучавших явление интерференции. В своем знаменитом эксперименте «Кольца Ньютона» он соединил выпуклую линзу с большим радиусом кривизны с плоской стеклянной пластиной. Если рассматривать эту оптическую систему через отраженный солнечный свет, наблюдается ряд концентрических светлых и темных сильно окрашенных кругов света. Кольца проявляются из-за тонкого слоя воздуха между линзой и пластиной. Свет, отраженный от верхней и нижней поверхности стекла, интерферирует и дает максимум интерференции в виде светлых, а минимум в виде темных колец.

Дифракция

Дифракция — это огибание световой волной препятствий. Явление можно наблюдать, когда препятствие по своим размерам сравнимо с длиной волны. Если объект намного больше длины волны от источника света, явление практически незаметно.

Результат дифракции — чередующиеся цветные и темные полосы света или концентрические окружности. Этот оптический эффект возникает в результате того, что волны, обогнувшие препятствие интерферируют. Такую картину дает отраженный от поверхности компакт-диска свет.

К чему приводит неправильная теория. Свет – это не электромагнитная волна #112

В прошлой статье про ошибки науки была представлена скорее философия, нежели реальные факты. Потому можно подумать, что к действительности это имеет слабое отношение. Сегодня же я предлагаю ознакомиться с конкретным примером, когда безусловная вера в теорию заставляет учёных приходить к абсурдным выводам и вместо науки заниматься придумыванием всё новых заклинаний , которые якобы объясняют, почему теория даёт не тот результат, что обнаруживается в эксперименте.

Наткнулся я на это обстоятельство, когда на одном научном форуме обсуждал, каким же образом работает некоторое устройство, которое в рамках современной физики работать не должно. Столкнулись два товарища, которые пытались обсчитать распространение электромагнитной волны. И один брал одну и ту же константу из оптики, а другой – из электродинамики . И оказалось, что они сами не могут понять, как считать правильно . А ситуация оказалась очень интересной.

Известно, что электромагнитные волны не идут вглубь воды. Именно из-за этого очень сложно обнаруживать наши подводные лодки. Именно из-за этого есть проблемы со связью на глубине. А происходит это потому что электромагнитная волна очень быстро затухает в воде .

Эта хитрая зависимость показывает, как быстро затухает электромагнитная волна при прохождении вглубь воды. Экспериментально установлено, что интенсивность радиоволны на глубине в 3 метра в морской воде практически обнуляется . Т.е. дальше сигнал не идёт.

Будет полезно:  Замена охлаждающей жидкости ваз 2110. как поменять тосол своими руками

Из формулы видно, что при прочих равных при изменении частоты сигнала будет выполняться следующее равенство:

Частота радиоволны составляет порядка 10^6 Герц. У света же частота составляет около 5 10^14 Герц. Подставим в формулу и получим, что свет по указанной зависимости должен затухать примерно в 20 000 раз быстрее. Т.е. если радиоволна затухала на трёх метрах, то свет должен затухать уже на 0.15мм. Кто хоть раз был на море, понимает, что свет идёт вглубь метров на 150. Разница теории и практики составляет шесть порядков. Это миллион раз, Карл! Угадайте, как поступают в этом случае учёные?

Поступают они очень просто:

1. Смотрим на формулу, ведь теория безусловно верна.

2. μ не трожь! Это фундаментальная константа.

3. ω трогать нельзя. Это параметр сигнала, который мы сами посылаем.

4. e – это математическая константа.

5. H трогать нельзя. Это тоже параметр сигнала, который мы сами послали.

6. r – расстояние, которое видно глазами. Спорить тоже не получится.

7. Эврика! σ должна меняться!

Это всё объяснение. У нас теория и практика не совпадают в миллион раз, а мы вместо того, чтобы проверить, верна ли теория, начинаем говорить, что вода-то, оказывается, на таких частотах начинает совсем по-другому себя вести. Я пытался проверить это обстоятельство, но никаких экспериментов по изучению зависимости проводимости воды от частоты излучения в диапазоне между радио и светом не нашёл . Если у кого-то есть такие ссылки, приведите в комментариях.

Учёные и не пытаются построить адекватную теорию. Даже если расхождение с реальностью составляет шесть порядков. А потом начинаются разные константы для оптики и электродинамики, всякие новые эффекты, которых на самом деле нет, но их нужно выдумывать. Физики затрачивают невероятные усилия, чтобы обосновать результаты, не вписывающиеся в “безусловно верную” теорию. А настоящая-то причина лишь в том, что свет и другие фотонные структуры никакого отношения к традиционным электромагнитным волнам не имеют. Ну кроме скорости разве что.

Основы электроакустики

Совсем немного времени с момента открытия электромагнитных колебаний понадобилось на понимание того, что свет также является совокупностью электромаг­нитных колебаний — только очень высокочастотных. Не­случайно скорость света равна скорости распространения электромагнитных волн и характеризуется константой с = 300 ООО км/с.

Глаз — основной орган человека, воспринимающий свет. При этом длина волны световых колебаний воспри­нимается глазом как цвет световых лучей. В школьном курсе физики приводится описание классического опыта по разложению белого света — стоит достаточно узкий луч белого (например, солнечного) света направить на стек­лянную призму с треугольным сечением, как он тут же расслоится на множество плавно переходящих друг в друга световых пучков разного цвета. Это явление обусловлено различной степенью преломления световых волн различ­ной длины.

Помимо длины волны (или частоты), световые коле­бания характеризуются интенсивностью. Из ряда мер интенсивности светового излучения (яркость, световой поток, освещенность и др.) при описании видеоустройств наиболее важной является освещенность. Не вдаваясь в тонкости определения световых характеристик, отметим, что освещенность измеряется в люксах и является привыч­ной для нас мерой визуальной оценки видимости объек­тов. Ниже представлены типовые уровни освещенности:

  • Освещенность в 20 см от горящей свечи 10—15 люкс
  • Освещенность комнаты при горящих лампах накаливания 100 люкс
  • Освещенность офиса с люминесцентными лампами 300-500 люкс
  • Освещенность, создаваемая галогенными лампами 750 люкс
  • Освещенность при ярком солнечном свете 20000люкс и выше

Свет широко используется в технике связи. Достаточ­но отметить такие применения света, как передача инфор­мации по световолоконным линиям связи, применение в современных электроакустических устройствах оптичес­кого выхода для оцифрованных звуковых сигналов, при­менение пультов дистанционного управления по лучу инфракрасного света и др.

Электромагнитная природа света Свет обладает как волновыми свойствами, так и корпускулярными свойствами. Такое свойство света называет корпускулярно-волновой дуализм. Но ученые и физики древности не знали об этом, и изначально считали свет упругой волной.

Свет – волны в эфире Но так как для распространения упругих волн нужна среда, то возникал правомерный вопрос, в какой же среде распространяется свет? Какая среда находится на пути от Солнца к Земле? Сторонники волновой теории света предположили что всё пространство во вселенной заполнено некоторой невидимой упругой средой. Они даже придумали ей название – светоносный эфир. В то время, ученые еще не знали о существовании каких либо волн, кроме механических. Такие взгляды на природу света высказывались примерно в 17 веке. Считалось, что свет распространяется именно в этом светоносном эфире.

Будет полезно:  Стойка стабилизатора: назначение, устройство, диагностика и замена

Свет – поперечная волна Но такое предположение вызывало ряд противоречивых вопросов. К концу 18 века было доказано, что свет является поперечной волной. А упругие поперечные волны могут возникать только в твердых телах, следовательно, светоносный эфир является твердым телом. Это вызывало сильную головную боль у ученых того времени. Как небесные тела могут двигаться сквозь твердый светоносный эфир, и при этом не испытывать никакого сопротивления.

Свет – электромагнитная волна Во второй половине 19 века Максвелл доказал теоретически существование электромагнитных волн, которые могут распространяться даже в вакууме. И он предположил, что свет тоже является электромагнитной волной. Потом это предположение подтвердилось. Но актуально также было представление о том, что в некоторых случаях свет ведет себя как поток частиц. Теория Максвелла противоречила некоторым экспериментальным фактам. Но, в 1990 году, физик Макс Планк выдвинул гипотезу, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. А в 1905 г. Альберт Эйнштейн выдвинул идею, о том, что электромагнитные волны с некоторой частотой можно рассматривать как поток квантов излучения с энергией E=р*ν. В настоящее время квант электромагнитного излучения называют фотоном. Фотон не обладает ни массой, ни зарядом и всегда распространяется со скоростью света. То есть при излучении и поглощении свет проявляет корпускулярные свойства, а при перемещении в пространстве волновые.

Реферат: Свет – электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света. Стоячие волны.

Свет – электромагнитная волна.

ученика 11 а класса

Свет – электромагнитная волна.

В XVII веке возникло две теории света: волновая и корпускулярная. Корпускулярную [1] [1] теорию предложил Ньютон, а волновую – Гюйгенс. Согласно представлениям Гюйгенса свет – волны, распространяющиеся в особой среде – эфире, заполняющем все пространство. Две теории длительное время существовали параллельно. Когда одна из теорий не объясняла какого-то явления, то оно объяснялось другой теорией. Например, прямолинейное распространение света, приводящее к образованию резких теней нельзя было объяснить исходя из волновой теории. Однако в начале XIX века были открыты такие явления как дифракция [2] [2] и интерференция [3] [3] , что дало повод для мыслей, что волновая теория окончательно победила корпускулярную. Во второй половине XIX века Максвелл показал, что свет – частный случай электромагнитных волн. Эти работы послужили фундаментом для электромагнитной теории света. Однако в начале XX века было обнаружено, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц.

Существует несколько способов определения скорости света: астрономический и лабораторные методы.

Впервые скорость света измерил датский ученый Ремер в 1676 г., используя астрономический метод. Он засекал время которое самый большой из спутников Юпитера Ио находился в тени этой огромной планеты. Ремер провел измерения в момент, когда наша планета была ближе всего к Юпитеру, и в момент, когда мы находились немного (по астрономическим понятиям) дальше от Юпитера. В первом случае промежуток между вспышками составил 48 часов 28 минут. Во втором случае спутник опоздал на 22 минуты. Из этого был сделан вывод, что свету необходимо 22 минуты, чтобы пройти расстояние от места предыдущего наблюдения до места настоящего наблюдения. Зная расстояние и время запаздывания Ио он вычислил скорость света, которая оказалась огромной, примерно 300 000 км/с [4] [4] .

Впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить французскому физику Физо в 1849 г. Он получил значение скорости света равное 313 000 км/с.

По современным данным, скорость света равна 299 792 458 м/с ±1.2 м/с.

Получить картину интерференции световых волн достаточно трудно. Причина этого в том, что световые волны, излучаемые различными источниками, не согласованы друг с другом. Они должны иметь одинаковые длины волн и постоянную разность фаз в любой точке пространства [5] [5] . Равенства длин волн достичь нетрудно, используя светофильтры. Но осуществить постоянную разность фаз невозможно, из-за того, что атомы разных источников излучают свет независимо друг от друга [6] [6] .

Тем не менее интерференцию света удается наблюдать. Например, радужный перелив цветов на мыльном пузыре или на тонкой пленке керосина или нефти на воде. Английский ученый Т.Юнг первым пришел к гениальной мысли, что цвет объясняется сложением волн, одна из которых отражается от наружней поверхности, а другая ¾ от внутренней. При этом происходит интерференция [7] [7] световых волн. Результат интерфе­ренции зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны.

Было замечено, что если раскачивать один конец веревки с правильно подобранной частотой (другой ее конец закреплен), то к закрепленному концу побежит непрерывная волна, которая затем отразится с потерей полуволны. Интерференция падающей и отраженной волны приведет к возникновению стоячей волны, которая будет выглядеть неподвижно. Устойчивость этой волны удовлетворякт условию:

Где L ¾ длина веревки; n ¾ 1,2,3 и т.д.; u¾ скорость рапространения волны, которая зависит от натяжения веревки.

Стоячие волны возбуждаются во всех телах способных совершать колебания.

Образование стоячих волн является резонансным явлением, которое происходит на резонансных или собственных частотах тела. Точки, где интерференция гасится, называют узлами, а точки, где интерференция усиливается, ¾ пучностями.

Оглавление и список литературы.

Свет ¾ электромагнитная волна……………………………………..2

1. 1. Физика 11 (Г.Я.Мякишев Б.Б.Ьуховцев)

2. 2. Физика 10 (Н.М.Шахмаев С.Н.Шахмаев)

3. 3. Опорные конспекты и тестовые задания (Г.Д.Луппов)

[1] [1] Латинское слово «корпускула» в переводе на русский язык означает «частица».

[2] [2] Огибание светом препятствий.

[3] [3] Явление усиления или ослабления света при наложении световых пучков.

[4] [4] Сам Ремер получил значение 215 000 км/с.

[5] [5] Волны, имеющие одинаковые длины и постоянную разность фаз называются когерентными.

[6] [6] Исключением являются лишь квантовые источники света ¾ лазеры.

[7] [7] Сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Сообщение на тему: Свет как электромагнитные волны

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

Курс повышения квалификации за 340 рублей!

Эмоциональное выгорание педагогов. Профилактика и способы преодоления

Сообщение на тему: Свет как электромагнитные волны

Представление о природе света

В конце XVII века возникли две научные гипотезы о природе света – корпускулярная и волновая .

Согласно корпускулярной теории, свет представляет собой поток мельчайших световых частиц (корпускул), которые летят с огромной скоростью. Ньютон считал, что движение световых корпускул подчиняется законам механики. Так, отражение света понималось аналогично отражению упругого шарика от плоскости. Преломление света объяснялось изменением скорости частиц при переходе из одной среды в другую.

Волновая теория рассматривала свет как волновой процесс, подобный механическим волнам.

Согласно современным представлениям, свет имеет двоякую природу, т.е. он одновременно характеризуется и корпускулярными, и волновыми свойствами. В таких явлениях, как интерференция и дифракция, на первый план выступают волновые свойства света, а в явлении фотоэффекта, – корпускулярные.

Свет как электромагнитные волны

Под светом в оптике понимают электромагнитные волны достаточно узкого диапазона. Нередко, под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра. Исторически появился термин «невидимый свет» — ультрафиолетовый свет, инфракрасный свет, радиоволны. Длины волн видимого света лежат в диапазоне от 380 до 760 нанометров.

Одной из характеристик света является его цвет , который определяется частотой световой волны. Белый свет представляет собой смесь волн различных частот. Он может быть разложен на цветные волны, каждая из которых характеризуется определенной частотой. Такие волны называются монохроматическими.

Согласно самым новым измерениям скорость света в вакууме

Измерения скорости света в различных прозрачных веществах показали, что она всегда меньше, чем в вакууме. Например, в воде скорость света уменьшается в 4/3 раза.

Отношение скорости света в вакууме к скорости света в веществе называется абсолютным показателем преломления вещества.

При переходе световой волны из вакуума в вещество частота остается постоянной (цвет не изменяется). Длина волны в среде с показателем преломления n изменяется:

Источники:

http://zen.yandex.ru/media/id/5b6e17c6458d1300a9eb8fd2/5c97829e7e71b800b21fad48

http://audioakustika.ru/svet

http://www.bestreferat.ru/referat-83070.html

http://infourok.ru/soobschenie-na-temu-svet-kak-elektromagnitnie-volni-3038977.html

http://avtodvigateli.com/neispravnosti/svistit-pri-puske.html

Будет полезно:  Тюнинг нива шевроле своими руками 4x4
Ссылка на основную публикацию
Название: Свет – электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света. Стоячие волны.
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат Добавлен 23:48:04 09 марта 2007 Похожие работы
Просмотров: 2427 Комментариев: 21 Оценило: 13 человек Средний балл: 3.5 Оценка: 4 Скачать