Що таке світло?

Більшу частину інформації про навколишній світ людина сприймає через органи зору. Але самі очі здатні бачити лише один вид енергії - електромагнітну, та й то в дуже вузькому світловому діапазоні. Так що таке світло? Які відомі джерела видимого випромінювання використовує людина? У чому полягає подвійна природа світла? І які його основні властивості? Зараз з'ясуємо відповіді на ці питання.

Світло як електромагнітна хвиля

Світлом вважають електромагнітну хвилю, яку здатний бачити очей людини. Для цього довжина цієї хвилі не повинна виходити за межі від 380-400 нм до 760-780 нм. Після 780 нм починається інфрачервоний діапазон, який людина може відчувати, як тепло, а перед видимим спектром йде ультрафіолетове випромінювання. Його здатні бачити деякі комахи та птахи, а шкіра людини може відреагувати на нього засмагою. Сам видимий діапазон електромагнітного випромінювання розділений на відрізки, кожен з яких людина сприймає як світло певного кольору. Приміром, фіолетовий відповідає довжині хвилі 380-440 нм, зелений - 500-565 нм, а червоний - 625-740 нм. Всього виділяють 7 основних кольорів видимого спектру, їх можна спостерігати, дивлячись на веселку. А ось білий світ - це змішання всіх кольорів спектра.

Джерела світла

Джерелом світла є нагріте до певної температури або збуджений речовину. На Землю світло надходить з Сонця, інших зірок, деяких розігрітих планет, комет та інших небесних тіл. На нашій планеті джерелом світла може бути вогонь - вогнище, полум'я свічки, факела або олійною лампи, а також розігріте речовина. Людина винайшов і штучні джерела видимого випромінювання, зокрема, лампу розжарювання, де світло випромінює розігріта електрострумом вольфрамова спіраль, люмінесцентну лампу, в якій світиться шар люмінофора, збуджений електророзряд в наповнює колбу газі, галогенну лампу, ртутну та інші.

Властивості світла

Відображення

Видиме електромагнітне випромінювання поширюється у вакуумі і однорідних прозорих середовищах прямолінійно зі швидкістю світла, рівною приблизно 300 000 км / с. При цьому світло має безліч інших властивостей. Наприклад, світло відбивається від непрозорих поверхонь, причому кут падіння дорівнює куту відбиття. В результаті відбитий від предметів світло сприймається оком і дозволяє бачити ці предмети. Також зауважимо, що Місяць і деякі планети - НЕ джерела світла, а бачимо їх ми тому, що ці небесні тіла відображають випромінювання Сонця.

Переломлення

При переході між двома середовищами з різною оптичною щільністю світло здатне переломлюватися. Скажімо, коли промінь переходить з повітря у воду, через різну оптичної щільності цих середовищ змінюється швидкість і напрямок руху в них світла. Саме тому ложка у склянці води здається трохи переламаною, а камінчики на дні озера представляються ближче, ніж насправді.

Інтерференція і дифракція

Хвильова природа світла проявляється в таких його властивості, як інтерференція і дифракція. Перше властивість полягає в здатності кількох хвиль складатися в результуючу хвилю, параметри якої в різних точках помітно посилюються або слабшають. Результат інтерференції світла можна спостерігати у вигляді гри райдужних розводів на мильних бульбашках, масляних плямах або крилах комах. А дифракція - це здатність хвилі світла огинати перешкоду і потрапляти в область його геометричної тіні, наприклад, розсіювання світла на крапельках води у вигляді райдужних хмар.

Світло як потік частинок

При цьому світло має не тільки хвильові властивості, а в деяких випадках веде себе як потік частинок - фотонів. Зокрема, закономірності явища фотоефекту, коли падаючий на речовину світло вириває з нього електрони, можна пояснити лише з точки зору нової теорії світла, що представляє електромагнітне випромінювання у вигляді потоку фотонів. Однак хвильова і фотонна теорії світла не тільки не суперечать один одному, а взаємно доповнюють. У науковому середовищі говорять про корпускулярно-хвильової двоїстості світла, яка пояснює, що таке світло, виявляє його властивості як хвилі і як потоку частинок.