Ֆիզիկայի մեջ լուսային երեւույթները օպտիկական են, քանի որ պատկանում են այս ենթաբաժինին։ Այս երեւույթի ազդեցությունը չի սահմանափակվում մարդկանց շրջապատող առարկաները տեսանելի դարձնելով: Բացի այդ, արևային լուսավորությունը ջերմային էներգիա է փոխանցում տիեզերքում, ինչի արդյունքում մարմինները տաքանում են։ Դրա հիման վրա որոշակի վարկածներ են առաջ քաշվել այս երևույթի բնույթի վերաբերյալ։
Էներգիայի փոխանցումն իրականացվում է միջավայրում տարածվող մարմինների և ալիքների միջոցով, հետևաբար ճառագայթումը բաղկացած է մասնիկներից, որոնք կոչվում են դիակներ: Այսպես Նյուտոնը կոչեց նրանց, նրա անունով հայտնվեցին նոր հետազոտողներ, ովքեր բարելավեցին այս համակարգը՝ Հյուգենսը, Ֆուկոն և այլն: Լույսի էլեկտրամագնիսական տեսությունը առաջ քաշվեց մի փոքր ավելի ուշ Մաքսվելի կողմից:
Լույսի տեսության ծագումն ու զարգացումը
Հենց առաջին վարկածի շնորհիվ Նյուտոնը ձևավորեց կորպուսկուլյար համակարգ, որը հստակ բացատրում էր.օպտիկական երևույթների էությունը. Տարբեր գունային ճառագայթներ նկարագրվել են որպես այս տեսության մեջ ներառված կառուցվածքային բաղադրիչներ: Միջամտությունը և դիֆրակցիան բացատրել է հոլանդացի գիտնական Հյուգենսը 16-րդ դարում։ Այս հետազոտողն առաջ քաշեց և նկարագրեց լույսի տեսությունը՝ հիմնված ալիքների վրա։ Սակայն ստեղծված բոլոր համակարգերը արդարացված չէին, քանի որ դրանք չէին բացատրում օպտիկական երևույթների բուն էությունն ու հիմքը։ Երկար փնտրտուքների արդյունքում չլուծված մնացին լույսի արտանետումների իսկության ու իսկության, ինչպես նաև դրանց էության ու հիմքի հարցերը։
Մի քանի դար անց մի քանի հետազոտողներ Ֆուկոյի ղեկավարությամբ Ֆրենելը սկսեցին առաջադրել այլ վարկածներ, որոնց շնորհիվ բացահայտվեց ալիքների տեսական առավելությունը կորպուսների նկատմամբ։ Սակայն այս տեսությունն էլ ուներ թերություններ ու թերություններ։ Փաստորեն, այս ստեղծված նկարագրությունը ենթադրում էր ինչ-որ նյութի առկայություն, որը գտնվում է տիեզերքում՝ պայմանավորված այն հանգամանքով, որ Արևը և Երկիրը գտնվում են միմյանցից շատ հեռու: Եթե լույսն ազատ է ընկնում և անցնում այդ առարկաների միջով, ապա դրանցում կան լայնակի մեխանիզմներ։
Տեսության հետագա ձևավորում և կատարելագործում
Այս ամբողջ վարկածի հիման վրա ի հայտ եկան մարմիններ և մոլեկուլներ լցնող համաշխարհային եթերի մասին նոր տեսության ստեղծման նախադրյալներ։ Եվ հաշվի առնելով այս նյութի առանձնահատկությունները՝ այն պետք է լինի պինդ, արդյունքում գիտնականները եկել են այն եզրակացության, որ այն ունի առաձգական հատկություններ։ Փաստորեն, եթերը պետք է ազդի տիեզերքում երկրագնդի վրա, բայց դա տեղի չի ունենում: Այսպիսով, այս նյութը ոչ մի կերպ արդարացված չէ, բացի նրանից, որ լույսի ճառագայթումը հոսում է դրա միջով, և այնունի կարծրություն. Նման հակասությունների հիման վրա այս վարկածը դրվեց կասկածի տակ, անիմաստ և հետագա հետազոտություն։
Մաքսվելի ստեղծագործությունները
Լույսի ալիքային հատկությունները և լույսի էլեկտրամագնիսական տեսությունը, կարելի է ասել, դարձել են մեկը, երբ Մաքսվելը սկսեց իր հետազոտությունը: Հետազոտության ընթացքում պարզվել է, որ այդ մեծությունների տարածման արագությունները համընկնում են, եթե դրանք գտնվում են վակուումում։ Էմպիրիկ հիմնավորման արդյունքում Մաքսվելն առաջ քաշեց և ապացուցեց լույսի իրական էության մասին վարկածը, որը հաջողությամբ հաստատվեց տարիներով և այլ պրակտիկաներով և փորձով։ Այսպիսով, նախորդ դարում ստեղծվեց լույսի էլեկտրամագնիսական տեսություն, որը կիրառվում է մինչ օրս։ Հետագայում այն կճանաչվի որպես դասական։
Լույսի ալիքային հատկություններ. լույսի էլեկտրամագնիսական տեսություն
Նոր վարկածի հիման վրա ստացվել է λ=c/ν բանաձեւը, որը ցույց է տալիս, որ երկարությունը կարելի է գտնել հաճախականությունը հաշվարկելիս։ Լույսի արտանետումները էլեկտրամագնիսական ալիքներ են, բայց միայն այն դեպքում, եթե դրանք ընկալելի են մարդկանց համար: Բացի այդ, դրանք կարելի է անվանել այդպիսին և վերաբերվում են 4 1014-ից մինչև 7.5 1014 Հց տատանումներով: Այս միջակայքում տատանումների հաճախականությունը կարող է տարբեր լինել, և ճառագայթման գույնը տարբեր է, և յուրաքանչյուր հատված կամ միջակայք կունենա իր համար բնորոշ և համապատասխան գույն: Արդյունքում, նշված արժեքի հաճախականությունը վակուումում ալիքի երկարությունն է։
Հաշվարկը ցույց է տալիս, որ լույսի արտանետումը կարող է լինել 400 նմ-ից մինչև 700 նմ (մանուշակագույն ևկարմիր գույները): Անցման ժամանակ երանգը և հաճախականությունը պահպանվում են և կախված են ալիքի երկարությունից, որը տատանվում է՝ կախված տարածման արագությունից և նախատեսված է վակուումի համար: Լույսի մասին Մաքսվելի էլեկտրամագնիսական տեսությունը հիմնված է գիտական հիմքերի վրա, որտեղ ճառագայթումը ճնշում է մարմնի բաղադրամասերի և ուղղակիորեն նրա վրա։ Ճիշտ է, այս հայեցակարգը հետագայում փորձարկվեց և փորձարկվեց Լեբեդևի կողմից:
Լույսի էլեկտրամագնիսական և քվանտային տեսություն
Լուսավոր մարմինների արտանետումը և բաշխումը տատանումների հաճախականությունների առումով համահունչ չէ ալիքի վարկածից ստացված օրենքներին: Նման հայտարարությունը բխում է այդ մեխանիզմների կազմի վերլուծությունից։ Գերմանացի ֆիզիկոս Պլանկը փորձեց բացատրություն գտնել այս արդյունքի համար։ Հետագայում նա եկել է այն եզրակացության, որ ճառագայթումը տեղի է ունենում որոշակի մասերի տեսքով՝ քվանտ, այնուհետև այդ զանգվածը կոչվում է ֆոտոններ։
Արդյունքում օպտիկական երևույթների վերլուծությունը հանգեցրեց այն եզրակացության, որ լույսի արտանետումը և կլանումը բացատրվում են զանգվածային բաղադրությամբ: Մինչդեռ նրանք, որոնք տարածվում էին միջավայրում, բացատրվում էին ալիքային տեսությամբ։ Այսպիսով, նոր հայեցակարգ է պահանջվում՝ այս մեխանիզմներն ամբողջությամբ ուսումնասիրելու և նկարագրելու համար: Ավելին, նոր համակարգը պետք է բացատրեր և միավորեր լույսի տարբեր հատկությունները, այսինքն՝ կորպուսային և ալիքային։
Քվանտային տեսության զարգացում
Արդյունքում Բորի, Էյնշտեյնի, Պլանկի աշխատանքները հիմք են հանդիսացել այս բարելավված կառուցվածքի, որը կոչվել է քվանտ։ Մինչ օրս այս համակարգը նկարագրում և բացատրում էոչ միայն լույսի դասական էլեկտրամագնիսական տեսությունը, այլեւ ֆիզիկական գիտելիքների այլ ճյուղեր։ Ըստ էության, նոր հայեցակարգը հիմք է հանդիսացել մարմիններում և տարածության մեջ տեղի ունեցող բազմաթիվ հատկությունների և երևույթների, և բացի այդ կանխատեսել և բացատրել է բազմաթիվ իրավիճակներ։
Ըստ էության, լույսի էլեկտրամագնիսական տեսությունը համառոտ նկարագրվում է որպես տարբեր դոմինանտների վրա հիմնված երևույթ: Օրինակ՝ օպտիկայի կորպուսուլյար և ալիքային փոփոխականները կապ ունեն և արտահայտվում են Պլանկի բանաձևով՝ ε=ℎν, կան քվանտային էներգիա, էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տատանումներ և դրանց հաճախականությունը, հաստատուն գործակից, որը չի փոխվում ոչ մի երևույթի համար։ Համաձայն նոր տեսության՝ որոշակի տարբեր մեխանիզմներով օպտիկական համակարգը բաղկացած է ուժ ունեցող ֆոտոններից։ Այսպիսով, թեորեմը հնչում է այսպես. քվանտային էներգիան ուղիղ համեմատական է էլեկտրամագնիսական ճառագայթմանը և դրա հաճախականության տատանումներին։
Պլանկը և նրա գրվածքները
Աքսիոմ c=νλ, Պլանկի բանաձեւի արդյունքում ստացվում է ε=hc / λ, ուստի կարելի է եզրակացնել, որ վերը նշված երեւույթը վակուումում օպտիկական ազդեցությամբ ալիքի հակառակն է։ Փակ տարածության մեջ կատարված փորձերը ցույց են տվել, որ քանի դեռ ֆոտոն կա, այն կշարժվի որոշակի արագությամբ և չի կարողանա դանդաղեցնել իր տեմպը։ Այնուամենայնիվ, այն կլանում է այն նյութերի մասնիկները, որոնք հանդիպում են ճանապարհին, արդյունքում տեղի է ունենում փոխանակում, և այն անհետանում է: Ի տարբերություն պրոտոնների և նեյտրոնների, այն չունի հանգստի զանգված։
Էլեկտրամագնիսական ալիքները և լույսի տեսությունները դեռևս չեն բացատրում հակասական երևույթները,Օրինակ, մի համակարգում կլինեն ընդգծված հատկություններ, իսկ մյուսում՝ կորպուսկուլյար, բայց, այնուամենայնիվ, դրանք բոլորը միավորված են ճառագայթման միջոցով։ Ելնելով քվանտի հայեցակարգից՝ գոյություն ունեցող հատկությունները առկա են օպտիկական կառուցվածքի և ընդհանուր նյութի բնության մեջ: Այսինքն՝ մասնիկներն ունեն ալիքային հատկություններ, և դրանք, իրենց հերթին, կորպուսային են։
Լույսի աղբյուրներ
Լույսի էլեկտրամագնիսական տեսության հիմքերը հիմնված են աքսիոմի վրա, որն ասում է՝ մոլեկուլները, մարմինների ատոմները ստեղծում են տեսանելի ճառագայթում, որը կոչվում է օպտիկական երևույթի աղբյուր։ Այս մեխանիզմը ստեղծող օբյեկտների հսկայական քանակ կա՝ լամպ, լուցկի, խողովակներ և այլն։ Ավելին, յուրաքանչյուր նման բան կարելի է բաժանել համարժեք խմբերի, որոնք որոշվում են ճառագայթումն իրականացնող մասնիկների տաքացման մեթոդով։
Կառուցվածքային լույսեր
Պայծառի սկզբնական ծագումը պայմանավորված է ատոմների և մոլեկուլների գրգռմամբ՝ մարմնում մասնիկների քաոսային շարժման պատճառով։ Դա տեղի է ունենում, քանի որ ջերմաստիճանը բավականաչափ բարձր է: Ճառագայթվող էներգիան ավելանում է այն պատճառով, որ դրանց ներքին ուժը մեծանում է և տաքանում։ Նման առարկաները պատկանում են լույսի աղբյուրների առաջին խմբին։
Ատոմների և մոլեկուլների շիկացումը առաջանում է նյութերի թռչող մասնիկների հիման վրա, և դա նվազագույն կուտակում չէ, այլ մի ամբողջ հոսք։ Ջերմաստիճանն այստեղ առանձնահատուկ դեր չի խաղում։ Այս փայլը կոչվում է լյումինեսցենտություն: Այսինքն, դա միշտ առաջանում է այն պատճառով, որ մարմինը կլանում է արտաքին էներգիան, որն առաջանում է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման, քիմիականռեակցիա, պրոտոններ, նեյտրոններ և այլն։
Իսկ աղբյուրները կոչվում են լյումինեսցենտ: Այս համակարգի լույսի էլեկտրամագնիսական տեսության սահմանումը հետևյալն է. եթե մարմնի կողմից էներգիայի կլանումից հետո անցնում է փորձով չափելի որոշ ժամանակ, այնուհետև այն ճառագայթում է արտադրում ոչ ջերմաստիճանի ցուցիչների պատճառով, հետևաբար այն պատկանում է վերը նշվածին. խումբ.
Լյումինեսցենցիայի մանրամասն վերլուծություն
Սակայն նման բնութագրերը լիովին չեն բնութագրում այս խումբը, քանի որ այն ունի մի քանի տեսակներ։ Փաստորեն, էներգիան կլանելուց հետո մարմինները մնում են շիկացած, հետո ճառագայթում են արձակում։ Գրգռման ժամանակը, որպես կանոն, տարբերվում է և կախված է բազմաթիվ պարամետրերից, հաճախ չի գերազանցում մի քանի ժամը։ Այսպիսով, ջեռուցման մեթոդը կարող է լինել մի քանի տեսակի:
Հազվագյուտ գազը սկսում է ճառագայթում արձակել այն բանից հետո, երբ դրա միջով ուղիղ հոսանք է անցնում: Այս գործընթացը կոչվում է էլեկտրալյումինեսցենտություն: Այն դիտվում է կիսահաղորդիչների և լուսադիոդների մեջ։ Դա տեղի է ունենում այնպես, որ հոսանքի անցումը տալիս է էլեկտրոնների և անցքերի վերահամակցում, այդ մեխանիզմի շնորհիվ առաջանում է օպտիկական երևույթ։ Այսինքն՝ էներգիան էլեկտրականից վերածվում է լույսի՝ հակառակ ներքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի։ Սիլիկոնը համարվում է ինֆրակարմիր արտանետող, մինչդեռ գալիումի ֆոսֆիդը և սիլիցիումի կարբիդը գիտակցում են տեսանելի երևույթը:
Ֆոտոլյումինեսցենցիայի էություն
Մարմինը կլանում է լույսը, իսկ պինդ մարմիններն ու հեղուկները արձակում են երկար ալիքի երկարություններ, որոնք բոլոր առումներով տարբերվում են սկզբնականիցֆոտոններ։ Շիկացման համար օգտագործվում է ուլտրամանուշակագույն շիկացում: Գրգռման այս մեթոդը կոչվում է ֆոտոլյումինեսցենտություն: Այն առաջանում է սպեկտրի տեսանելի մասում։ Ճառագայթումը փոխակերպվում է, այս փաստն ապացուցել է անգլիացի գիտնական Սթոքսը 18-րդ դարում և այժմ աքսիոմատիկ կանոն է։
Լույսի քվանտային և էլեկտրամագնիսական տեսությունը նկարագրում է Ստոքսի հայեցակարգը հետևյալ կերպ. մոլեկուլը կլանում է ճառագայթման մի մասը, այնուհետև այն փոխանցում է այլ մասնիկների ջերմության փոխանցման գործընթացում, մնացած էներգիան արտանետում է օպտիկական երևույթ: hν=hν0 – A բանաձևով պարզվում է, որ լյումինեսցենցիայի արտանետման հաճախականությունը ավելի ցածր է, քան կլանված հաճախականությունը, ինչը հանգեցնում է ավելի երկար ալիքի երկարության:
Օպտիկական երևույթի տարածման ժամանակային շրջանակ
Լույսի էլեկտրամագնիսական տեսությունը և դասական ֆիզիկայի թեորեմը ցույց են տալիս նշված մեծության արագության մեծ լինելու փաստը։ Չէ՞ որ Արեգակից Երկիր հեռավորությունը նա անցնում է մի քանի րոպեում։ Շատ գիտնականներ փորձել են վերլուծել ժամանակի ուղիղ գիծը և թե ինչպես է լույսը անցնում մի հեռավորությունից մյուսը, սակայն դրանք հիմնականում ձախողվել են:
Իրականում լույսի էլեկտրամագնիսական տեսությունը հիմնված է արագության վրա, որը ֆիզիկայի հիմնական հաստատունն է, բայց ոչ կանխատեսելի, բայց հնարավոր։ Ստեղծվեցին բանաձևեր, և փորձարկումներից հետո պարզվեց, որ էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածումն ու շարժումը կախված է շրջակա միջավայրից։ Ավելին, այս փոփոխականը սահմանված էտարածության բացարձակ բեկման ինդեքսը, որտեղ գտնվում է նշված արժեքը: Լույսի ճառագայթումը կարող է ներթափանցել ցանկացած նյութի մեջ, ինչի արդյունքում նվազում է մագնիսական թափանցելիությունը, ինչը հաշվի առնելով՝ օպտիկայի արագությունը որոշվում է դիէլեկտրական հաստատունով։
