Что такое свет и какие его основные характеристики?

Що таке світло та які його властивості

Узнайте, что такое свет, какой свет считается видимым и какие основные характеристики света, с помощью которого мы воспринимаем мир.

Свет, или видимый свет, обычно относится к электромагнитному излучению, которое может быть обнаружено человеческим глазом. 

Что такое свет?

Весь электромагнитный спектр чрезвычайно широк, начиная от низкоэнергетических радиоволн с длинами волн, которые измеряются в метрах, и заканчивая высокоэнергетическими гамма-лучами с длинами волн 1 x 10-11 метров. Электромагнитное излучение, как следует из названия, описывает колебания электрического и магнитного полей, которые передают энергию со скоростью света (это ~ 300 000 км / сек через вакуум).    

Свет можно описать как поток фотонов, безмассових пакетов энергии, каждый из которых движется со волнообразными свойствами со скоростью света. 

Что такое свет? - электромагнитный спектр (Photo: colormatters.com)
Что такое свет? – электромагнитный спектр (Photo: colormatters.com)

Что такое фотон?

Фотон – это наименьшее количество (квант) энергии, которую можно транспортировать. Осознание того, что свет движется в дискретных квантах, стало началом квантовой теории.

Интересные факты о бактериях: полезные или вредные?

Что такое видимый свет?

Видимый свет по существу не отличается от других частей электромагнитного спектра, за исключением того, что человеческий глаз может распознавать видимые волны. Это на самом деле соответствует лишь очень узкому окну электромагнитного спектра, начиная от 400 нм для фиолетового света и заканчивая 700 нм для красного света.  

Что такое ультракрасное и инфракрасное излучение?

Излучения ниже 400 нм называется ультрафиолетовым (УФ), а излучение больше 700 нм-инфракрасным (ИК), и ни одно из них не может быть обнаружено человеческим глазом. 

Однако передовые научные детекторы могут быть использованы для обнаружения и измерения фотонов в гораздо более широком диапазоне электромагнитного спектра, а также и значительно меньшего количества фотонов (то есть гораздо более слабых уровней света), чем глаз может обнаружить.

Как свет взаимодействует с веществом?

Люди не случайно могут «видеть» свет. Свет является нашим основным средством восприятия окружающего мира. Действительно, в научном контексте выявление света является очень мощным инструментом для исследования Вселенной вокруг нас. Поскольку свет взаимодействует с веществом а изучая свет, который возник или взаимодействовал с веществом, можно определить многие свойства этого вещества.    

Например, благодаря изучению света мы можем понять состав звезд и галактик, находящихся на расстоянии многих световых лет, или наблюдать в реальном времени за микроскопическими физиологическими процессами, происходящими в живых клетках.  

Диффузия вокруг нас: примеры

Материя состоит из атомов, ионов или молекул, и именно благодаря их взаимодействия со светом возникают различные явления, которые могут помочь нам понять природу материи. Атомы, ионы или молекулы имеют определенные уровни энергии, обычно связанные с уровнями энергии, которую могут содержать электроны в веществе. Свет иногда генерируется веществом, или чаще фотон света может взаимодействовать с уровнями энергии различными способами.  

Что такое свет - Пример диаграммы Яблонского, иллюстрирующей переходы между различными энергетическими состояниями молекул после взаимодействия с фотоном. (Photo: andor.oxinst.com/)
Что такое свет – Пример диаграммы Яблонского, иллюстрирующей переходы между различными энергетическими состояниями молекул после взаимодействия с фотоном. (Photo: andor.oxinst.com/)

Мы можем представить энергетические уровни вещества по схеме, известной как диаграмма Яблонского, которая представлена ​​на рисунке выше. Атом или молекула в низком из возможных энергетических состояний, котороое известено как основное состояние, может поглотить фотон, который позволит атому или молекуле поднятся до состояния высшего уровня энергии, известного как возбужденное состояние. 

Итак, вещество может поглощать свет характерной длины волны. Атом или молекула, как правило, остаются в возбужденном состоянии лишь очень короткое время, и они расслабляются назад к основному состоянию с помощью ряда механизмов. 

В приведенном примере возбужденный атом или молекула сначала теряет энергию не излучая фотон, а затем расслабляется к промежуточному состоянию с более низкой энергией с помощью внутренних процессов, которые обычно нагревают вещество. Промежуточный уровень энергии затем ослабляется до основного состояния за счет излучения фотона с меньшей энергией (большей длиной волны), чем фотон, который сначала поглощался. 

Как мы изучаем материю с помощью света?

Мы узнали, что такое свет, но как с его помощью можно изучить материю? Поскольку фотоны, которые либо поглощаются или излучаются веществом, иметь характерную энергию, когда свет взаимодействует с веществом, впоследствии расщепляются на составляющие длины волн. С помощью спектрографа, полученная спектральная подпись покажет нам огромное количество информации о самом веществе.  

Широкое поле спектроскопии представляет собой множество методов, таких как спектроскопия комбинационного рассеяния, поглощения / передачи / отображения спектроскопии, атомной спектроскопии, лазерной искровой спектроскопии (LIBS) и транзиторной абсорбционной спектроскопии. Все это предоставляет нам массу полезной информации о научных свойства атомов и молекул, а также дает способность очень конкретно идентифицировать присутствие и оценить количество таких материалов в образце.              

Источник: https://andor.oxinst.com 

Подібні новини

Leave a Comment