Жарық оптикалық сәулеленудің кез келген түрі болып саналады. Басқаша айтқанда, бұл электромагниттік толқындар, олардың ұзындығы нанометр бірліктерінің диапазонында.
Жалпы анықтамалар
Оптика тұрғысынан жарық – адам көзімен қабылданатын электромагниттік сәулелену. Өзгеріс бірлігі ретінде 750 ТГц вакуумдағы аумақты алу әдеттегідей. Бұл спектрдің қысқа толқынды шеті. Оның ұзындығы 400 нм. Кең толқындардың шекарасына келетін болсақ, өлшем бірлігі ретінде 760 нм, яғни 390 ТГц қимасы алынады.
Физикада жарық фотондар деп аталатын бағытталған бөлшектердің жиынтығы ретінде қарастырылады. Вакуумдағы толқындардың таралу жылдамдығы тұрақты. Фотондардың белгілі бір импульсі, энергиясы, массасы нөлдік болады. Кеңірек мағынада жарық - көрінетін ультракүлгін сәуле. Толқындар инфрақызыл болуы мүмкін.
Онтология тұрғысынан алғанда, жарық болмыстың бастамасы. Философтар мен дін ғұламалары осылай дейді. Географияда бұл термин планетаның белгілі бір аймақтарына қатысты қолданылады. Жарықтың өзі әлеуметтік ұғым. Соған қарамастан ғылымда оның өзіндік қасиеттері, белгілері және заңдылықтары бар.
Табиғат және жарық көздері
Электромагниттік сәулелену зарядталған бөлшектердің әрекеттесу процесінде пайда болады. Бұл үшін оңтайлы жағдай үздіксіз спектрі бар жылу болады. Максималды сәулелену көздің температурасына байланысты. Процестің тамаша мысалы - күн. Оның сәулеленуі толығымен қара дененің сәулеленуіне жақын. Күндегі жарықтың табиғаты 6000 К-ге дейінгі қыздыру температурасымен анықталады. Сонымен қатар, сәулеленудің шамамен 40% -ы көрінетін жерде болады. Максималды қуат спектрі 550 нм маңында орналасқан.
Жарық көздері де болуы мүмкін:
- Бір деңгейден екінші деңгейге өту кезіндегі молекулалар мен атомдардың электрондық қабықшалары. Мұндай процестер сызықтық спектрге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Мысалы, жарықдиодты шамдар мен газ разрядты шамдар.
- Зарядталған бөлшектер жарықтың фазалық жылдамдығымен қозғалғанда пайда болатын Черенков сәулесі.
- Фотонды тежеу процестері. Нәтижесінде синхро- немесе циклотрондық сәулелену пайда болады.
Жарықтың табиғатын люминесценциямен де байланыстыруға болады. Бұл жасанды көздерге де, органикалық көздерге де қатысты. Мысалы: хемилюминесценция, сцинтилляция, фосфоресценция, т.б.
Өз кезегінде жарық көздері температура көрсеткіштері бойынша топтарға бөлінеді: A, B, C, D65. Ең күрделі спектр толығымен қара денеде байқалады.
Жарық сипаттамалары
Адамның көзі субъективті түрде электромагниттік сәулеленуді түс ретінде қабылдайды. Сонымен, жарық ақ, сары, қызыл, жасыл реңктерді бере алады. Тексәулелену жиілігімен байланысты көрнекі сезім, ол спектрлік немесе монохроматикалық құрамы бойынша. Фотондардың тіпті вакуумда да таралатыны дәлелденген. Зат жоқ кезде ағынның жылдамдығы 300 000 км/с. Бұл жаңалық 1970 жылдардың басында жасалған.
Тасымалдаушының шекарасында жарық ағыны шағылуды немесе сынуды бастан кешіреді. Таралу кезінде ол зат арқылы таралады. Ортаның оптикалық көрсеткіштері вакуумдағы және жұтылудағы жылдамдықтардың қатынасына тең сыну мәнімен сипатталады деп айтуға болады. Изотропты заттарда ағынның таралуы бағытқа байланысты емес. Мұнда сыну көрсеткіші координаталар мен уақыт арқылы анықталатын скаляр шамамен көрсетіледі. Анизотропты ортада фотондар тензор ретінде пайда болады.
Сонымен қатар, жарық поляризациялануы мүмкін емес. Бірінші жағдайда анықтаманың негізгі шамасы толқындық вектор болады. Егер ағын поляризацияланбаған болса, онда ол кездейсоқ бағыттар бойынша бағытталған бөлшектер жиынтығынан тұрады.
Жарықтың ең маңызды сипаттамасы – оның қарқындылығы. Ол қуат және энергия сияқты фотометриялық шамалар арқылы анықталады.
Жарықтың негізгі қасиеттері
Фотондар бір-бірімен әрекеттесіп қана қоймай, сонымен қатар бағытқа ие болады. Бөтен ортамен жанасу нәтижесінде ағын шағылу мен сынуды бастан кешіреді. Бұл жарықтың негізгі екі қасиеті. Шағылысу кезінде бәрі азды-көпті анық: бұл заттың тығыздығына және сәулелердің түсу бұрышына байланысты. Дегенмен, сынумен жағдай алысқиынырақ.
Бастау үшін қарапайым мысалды қарастыруға болады: егер сіз сабанды суға түсірсеңіз, ол бүйірден қисық және қысқа болып көрінеді. Бұл сұйық орта мен ауаның шекарасында болатын жарықтың сынуы. Бұл процесс заттың шекарасынан өту кезіндегі сәулелердің таралу бағытымен анықталады.
Жарық ағыны медиа арасындағы шекараға тигенде, оның толқын ұзындығы айтарлықтай өзгереді. Дегенмен, таралу жиілігі өзгеріссіз қалады. Егер сәуле шекараға ортогональ болмаса, толқын ұзындығы да, оның бағыты да өзгереді.
Жарықтың жасанды сынуы зерттеу мақсатында жиі қолданылады (микроскоптар, линзалар, ұлғайтқыштар). Ұпайлар толқын сипаттамаларын өзгерту көздеріне де жатады.
Жарықтың жіктелуі
Қазіргі уақытта жасанды және табиғи жарық арасында айырмашылық бар. Осы түрлердің әрқайсысы тән сәулелену көзімен анықталады.
Табиғи жарық – ретсіз және тез өзгеретін бағыты бар зарядталған бөлшектердің жиынтығы. Мұндай электромагниттік өріс қарқындылықтың айнымалы ауытқуынан туындайды. Табиғи көздерге ыстық денелер, күн, поляризацияланған газдар жатады.
Жасанды жарықтың келесі түрлері бар:
- Жергілікті. Ол жұмыс орнында, асхана аймағында, қабырғаларда және т.б. Мұндай жарықтандыру интерьер дизайнында маңызды рөл атқарады.
- Жалпы. Бұл бүкіл аумақты біркелкі жарықтандыру. Дереккөздер - люстралар, еден шамдары.
- Біріктірілген. Бөлмені тамаша жарықтандыруға қол жеткізу үшін бірінші және екінші түрлердің қоспасы.
- Төтенше жағдай. Бұл электр қуатын өшіру кезінде өте пайдалы. Қуат көбінесе батареялардан қамтамасыз етіледі.
Күншуақ
Бүгінгі күні ол Жердегі энергияның негізгі көзі болып табылады. Күн сәулесі барлық маңызды мәселелерге әсер етеді десек, артық айтқандық болмас. Бұл энергияны анықтайтын шама тұрақтысы.
Жер атмосферасының жоғарғы қабаттарында шамамен 50% инфрақызыл және 10% ультракүлгін сәулелер бар. Демек, көрінетін жарық мөлшері небәрі 40% құрайды.
Күн энергиясы синтетикалық және табиғи процестерде қолданылады. Бұл фотосинтез және химиялық формалардың өзгеруі, қыздыру және т.б. Күннің арқасында адамзат электр қуатын пайдалана алады. Өз кезегінде, жарық ағындары бұлттардың арасынан өтсе, тікелей және диффузиялық болуы мүмкін.
Үш негізгі заң
Ежелгі заманнан бері ғалымдар геометриялық оптиканы зерттеп келеді. Бүгінгі күні жарықтың келесі заңдары негізгі болып табылады:
- Таралу заңы. Онда біртекті оптикалық ортада жарық түзу сызықта таралатыны айтылады.
- Сыну заңы. Екі ортаның шекарасына түсетін жарық сәулесі және оның қиылысу нүктесінен проекциясы бір жазықтықта жатыр. Бұл жанасу нүктесіне түсірілген перпендикулярға да қатысты. Бұл жағдайда түсу және сыну бұрыштарының синусының қатынасы шама болады.тұрақты.
- Рефлексия заңы. Ортаның шекарасына түсетін жарық сәулесі және оның проекциясы бір жазықтықта жатыр. Бұл жағдайда шағылысу және түсу бұрыштары тең болады.
Жарықты қабылдау
Айналадағы дүние адамның көзінің электромагниттік сәулеленумен әрекеттесу қабілетіне байланысты көрінеді. Жарықты ретинальды рецепторлар қабылдайды, олар зарядталған бөлшектердің спектрлік диапазонын анықтап, жауап бере алады.
Адамның көзінде сезімтал жасушалардың 2 түрі болады: конустар мен таяқшалар. Біріншісі жарықтандырудың жоғары деңгейімен күндізгі көру механизмін анықтайды. Таяқшалар радиацияға көбірек сезімтал. Олар адамға түнде көруге мүмкіндік береді.
Жарықтың визуалды реңктері толқын ұзындығы мен оның бағытымен анықталады.
