Физикада жарық құбылыстары оптикалық болып табылады, өйткені олар осы бөлімшеге жатады. Бұл құбылыстың әсері айналадағы заттарды адамдарға көрінетін етіп көрсетумен шектелмейді. Сонымен қатар, күн сәулесінің жарықтандыруы кеңістікте жылу энергиясын тасымалдайды, нәтижесінде денелер қызады. Осыған сүйене отырып, бұл құбылыстың табиғаты туралы белгілі бір болжамдар айтылды.
Энергияны тасымалдауды ортада таралатын денелер мен толқындар жүзеге асырады, осылайша сәулелену корпускулалар деп аталатын бөлшектерден тұрады. Осылайша Ньютон оларды атады, одан кейін осы жүйені жетілдірген жаңа зерттеушілер Гюйгенс, Фуко және т.б. пайда болды. Жарықтың электромагниттік теориясын Максвелл сәл кейінірек алға тартты.
Жарық теориясының пайда болуы және дамуы
Бірінші гипотезаның арқасында Ньютон корпускулярлық жүйені қалыптастырды, ол анық түсіндірілді.оптикалық құбылыстардың мәні. Түрлі түсті сәулелер осы теорияға кіретін құрылымдық компоненттер ретінде сипатталды. Интерференция мен дифракцияны 16 ғасырда голланд ғалымы Гюйгенс түсіндірді. Бұл зерттеуші толқындарға негізделген жарық теориясын алға тартты және сипаттады. Дегенмен, барлық құрылған жүйелер оптикалық құбылыстардың мәні мен негізін түсіндірмегендіктен, ақталмады. Ұзақ іздестіру нәтижесінде жарық сәулелерінің ақиқаты мен шынайылығы, олардың мәні мен негізі туралы сұрақтар шешілмей қалды.
Бірнеше ғасырдан кейін Фуко жетекшілігімен бірнеше зерттеушілер Френель басқа гипотезаларды алға тарта бастады, соның арқасында толқындардың корпускулалар алдындағы теориялық артықшылығы анықталды. Дегенмен, бұл теорияның да кемшіліктері мен кемшіліктері болды. Шын мәнінде, бұл жасалған сипаттама Күн мен Жердің бір-бірінен алыс қашықтықта болуына байланысты ғарышта қандай да бір заттың болуын болжады. Егер жарық еркін түсіп, бұл заттар арқылы өтсе, онда олардың ішінде көлденең механизмдер бар.
Теорияны одан әрі қалыптастыру және жетілдіру
Осы бүкіл гипотеза негізінде денелер мен молекулаларды толтыратын әлемдік эфир туралы жаңа теорияны құрудың алғы шарттары пайда болды. Және бұл заттың сипаттамаларын ескере отырып, ол қатты болуы керек, нәтижесінде ғалымдар оның серпімді қасиеттері бар деген қорытындыға келді. Шын мәнінде, эфир ғарыштағы глобусқа әсер етуі керек, бірақ бұл болмайды. Осылайша, бұл зат ешқандай жолмен ақталмайды, тек жарық сәулеленуі ол арқылы өтеді және олқаттылығы бар. Осындай қарама-қайшылықтардың негізінде бұл гипотеза күмән тудырды, мағынасыз және әрі қарай зерттеу.
Максвеллдің шығармалары
Жарықтың толқындық қасиеттері мен жарықтың электромагниттік теориясы Максвелл зерттеуін бастаған кезде біртұтас болды деуге болады. Зерттеу барысында бұл шамалардың таралу жылдамдықтары вакуумде болса сәйкес келетіні анықталды. Эмпирикалық негіздеудің нәтижесінде Максвелл жарықтың шынайы табиғаты туралы гипотезаны алға тартты және дәлелдеді, оны жылдар және басқа тәжірибелер мен тәжірибелер сәтті растады. Осылайша, өткен ғасырда жарықтың электромагниттік теориясы жасалды, ол әлі күнге дейін қолданылады. Кейінірек ол классика ретінде танылады.
Жарықтың толқындық қасиеттері: жарықтың электромагниттік теориясы
Жаңа гипотеза негізінде λ=c/ν формуласы шығарылды, бұл жиілікті есептеу кезінде ұзындықты табуға болатынын көрсетеді. Жарық шығарындылары электромагниттік толқындар болып табылады, бірақ олар адамдар үшін қабылданатын болса ғана. Сонымен қатар, оларды осындай деп атауға болады және 4 1014-тен 7,5 1014 Гц тербелістерімен өңделеді. Бұл диапазонда тербеліс жиілігі өзгеруі мүмкін және сәулеленудің түсі әртүрлі және әрбір сегмент немесе интервал оған тән және сәйкес түске ие болады. Нәтижесінде көрсетілген мәннің жиілігі вакуумдағы толқын ұзындығы болып табылады.
Есептеу көрсеткендей, жарық сәулеленуі 400 нм-ден 700 нм-ге дейін болуы мүмкін (күлгін жәнеқызыл түстер). Өту кезінде реңк пен жиілік сақталады және толқын ұзындығына тәуелді болады, ол таралу жылдамдығына байланысты өзгереді және вакуум үшін көрсетілген. Максвеллдің жарықтың электромагниттік теориясы ғылыми негізге негізделген, мұнда сәулелену дененің құрамдас бөліктеріне және оған тікелей қысым жасайды. Рас, бұл тұжырымдаманы кейінірек Лебедев сынап, тәжірибе жүзінде дәлелдеген.
Жарықтың электромагниттік және кванттық теориясы
Тербеліс жиіліктері бойынша жарық денелерінің сәулеленуі және таралуы толқындық гипотезадан алынған заңдарға сәйкес келмейді. Мұндай мәлімдеме осы механизмдердің құрамын талдаудан туындайды. Неміс физигі Планк бұл нәтижеге түсініктеме табуға тырысты. Кейінірек ол сәулелену белгілі бір бөліктер – кванттық формада жүреді деген қорытындыға келді, содан кейін бұл масса фотондар деп аталды.
Нәтижесінде оптикалық құбылыстарды талдау нәтижесінде жарық сәулеленуі мен жұтылуы массалық құрам арқылы түсіндірілді деген қорытындыға келді. Ал ортада таралатындары толқындық теориямен түсіндірілді. Осылайша, бұл механизмдерді толығымен зерттеп, сипаттау үшін жаңа тұжырымдама қажет. Оның үстіне жаңа жүйе жарықтың әртүрлі қасиеттерін, яғни корпускулалық және толқындық қасиеттерін түсіндіреді және біріктіруі керек еді.
Кванттық теорияның дамуы
Нәтижесінде Бор, Эйнштейн, Планк еңбектері кванттық деп аталатын бұл жақсартылған құрылымның негізі болды. Бүгінгі күні бұл жүйе сипаттайды және түсіндіредіжарықтың классикалық электромагниттік теориясы ғана емес, сонымен қатар физикалық білімнің басқа салалары. Негізінде жаңа концепция денелер мен кеңістікте болып жатқан көптеген қасиеттер мен құбылыстардың негізін құрады, сонымен қатар ол көптеген жағдайларды болжап, түсіндірді.
Негізінде жарықтың электромагниттік теориясы әртүрлі доминанттыларға негізделген құбылыс ретінде қысқаша сипатталған. Мысалы, оптиканың корпускулярлық және толқындық айнымалылары байланысқа ие және Планк формуласымен өрнектеледі: ε=ℎν, кванттық энергия, электромагниттік сәулелену тербелістері және олардың жиілігі, ешбір құбылыс үшін өзгермейтін тұрақты коэффициент бар. Жаңа теорияға сәйкес, белгілі бір өзгеретін механизмдері бар оптикалық жүйе күші бар фотондардан тұрады. Осылайша, теорема былай естіледі: кванттық энергия электромагниттік сәулеленуге және оның жиілік ауытқуларына тура пропорционал.
Планк және оның жазбалары
Аксиома c=νλ, Планк формуласы нәтижесінде ε=hc / λ түзіледі, сондықтан жоғарыда аталған құбылыс вакуумдағы оптикалық әсер ету кезінде толқын ұзындығына қарама-қарсы деп қорытынды жасауға болады. Жабық кеңістікте жүргізілген тәжірибелер фотон бар болғанша оның белгілі бір жылдамдықпен қозғалатынын және оның қарқынын бәсеңдете алмайтынын көрсетті. Бірақ ол жолда кездескен заттардың бөлшектерімен сіңеді, нәтижесінде алмасу пайда болады және ол жойылады. Протондар мен нейтрондардан айырмашылығы оның тыныштық массасы жоқ.
Электромагниттік толқындар мен жарық теориялары әлі күнге дейін қарама-қайшы құбылыстарды түсіндіре алмайды,мысалы, бір жүйеде айқын қасиеттер болады, ал екіншісінде корпускулярлық, бірақ соған қарамастан, олардың барлығы сәулелену арқылы біріктіріледі. Кванттық концепция негізінде бар қасиеттер оптикалық құрылымның табиғатында және жалпы затта болады. Яғни, бөлшектердің толқындық қасиеті бар, ал олар өз кезегінде корпускулярлық.
Жарық көздері
Жарықтың электромагниттік теориясының негіздері аксиомаға негізделген: молекулалар, денелердің атомдары оптикалық құбылыстың көзі деп аталатын көрінетін сәулеленуді жасайды. Бұл механизмді шығаратын заттардың өте көп саны бар: шам, сіріңке, құбырлар және т.б. Сонымен қатар, мұндай заттардың әрқайсысын сәулеленуді жүзеге асыратын бөлшектерді қыздыру әдісімен анықталатын эквивалентті топтарға бөлуге болады.
Құрылымды шамдар
Жарқыраудың бастапқы пайда болуы денедегі бөлшектердің ретсіз қозғалысына байланысты атомдар мен молекулалардың қозуымен байланысты. Бұл температура жеткілікті жоғары болғандықтан орын алады. Сәулелену энергиясы олардың ішкі күші артып, қызғандықтан артады. Мұндай нысандар жарық көздерінің бірінші тобына жатады.
Атомдар мен молекулалардың қызуы заттардың ұшатын бөлшектерінің негізінде пайда болады және бұл ең аз жинақтау емес, тұтас ағын. Мұнда температура ерекше рөл атқармайды. Бұл жарқырау люминесценция деп аталады. Яғни, ол әрқашан дененің электромагниттік сәулелену, химиялықреакция, протондар, нейтрондар, т.б.
Ал көздер люминесцентті деп аталады. Бұл жүйенің жарықтың электромагниттік теориясының анықтамасы келесідей: егер дене энергияны жұтқаннан кейін тәжірибемен өлшенетін біраз уақыт өтсе, содан кейін ол температура көрсеткіштеріне байланысты емес сәуле шығарса, сондықтан ол жоғарыдағыларға жатады. топ.
Люминесценцияның егжей-тегжейлі талдауы
Бірақ мұндай сипаттамалар бұл топты толық сипаттай алмайды, себебі оның бірнеше түрі бар. Шын мәнінде, энергияны сіңіргеннен кейін денелер қыздыру болып қалады, содан кейін сәуле шығарады. Қозу уақыты, әдетте, өзгереді және көптеген параметрлерге байланысты, көбінесе бірнеше сағаттан аспайды. Осылайша, қыздыру әдісі бірнеше түрлі болуы мүмкін.
Сиректелген газ одан тұрақты ток өткеннен кейін сәуле шығара бастайды. Бұл процесс электролюминесценция деп аталады. Ол жартылай өткізгіштерде және жарықдиодтарда байқалады. Бұл токтың өтуі электрондар мен тесіктердің рекомбинациясын беретіндей болады, осы механизмнің арқасында оптикалық құбылыс пайда болады. Яғни, энергия электрліктен жарыққа, кері ішкі фотоэффектке айналады. Кремний инфрақызыл сәуле шығарушы болып саналады, ал галлий фосфиді мен кремний карбиді көрінетін құбылысты жүзеге асырады.
Фотолюминесценцияның мәні
Дене жарықты сіңіреді, ал қатты заттар мен сұйықтар түпнұсқадан барлық жағынан ерекшеленетін ұзын толқын ұзындығын шығарадыфотондар. Қыздыру үшін ультракүлгін қыздыру қолданылады. Бұл қозу әдісі фотолюминесценция деп аталады. Ол спектрдің көрінетін бөлігінде пайда болады. Радиация өзгереді, бұл фактіні 18 ғасырда ағылшын ғалымы Стокс дәлелдеген және қазір аксиоматикалық ереже болып табылады.
Жарықтың кванттық және электромагниттік теориясы Стокс түсінігін былай сипаттайды: молекула сәулеленудің бір бөлігін жұтады, содан кейін оны жылу алмасу процесінде басқа бөлшектерге береді, қалған энергия оптикалық құбылысты шығарады. hν=hν0 – A формуласымен люминесценцияның сәулелену жиілігі жұтылатын жиіліктен төмен болады, нәтижесінде толқын ұзындығы ұзарады.
Оптикалық құбылыстың таралуына арналған уақыт шеңбері
Жарықтың электромагниттік теориясы мен классикалық физика теоремасы көрсетілген шаманың жылдамдығының үлкен екендігін көрсетеді. Өйткені, ол Күннен Жерге дейінгі қашықтықты бірнеше минутта жүріп өтеді. Көптеген ғалымдар уақыттың түзу сызығын және жарықтың бір қашықтықтан екінші қашықтыққа қалай тарайтынын талдауға тырысты, бірақ олар негізінен сәтсіз болды.
Шын мәнінде, жарықтың электромагниттік теориясы жылдамдыққа негізделген, ол физиканың негізгі тұрақтысы болып табылады, бірақ болжау мүмкін емес, бірақ мүмкін. Формулалар жасалды, сынаудан кейін электромагниттік толқындардың таралуы мен қозғалысы қоршаған ортаға байланысты екені анықталды. Сонымен қатар, бұл айнымалы анықталғанкөрсетілген шама орналасқан кеңістіктің абсолютті сыну көрсеткіші. Жарық сәулеленуі кез келген затқа енуге қабілетті, нәтижесінде магниттік өткізгіштік төмендейді, осыған байланысты оптиканың жылдамдығы диэлектрлік өтімділікпен анықталады.
