Дізнайтеся про те як поширюється світло, якими є властивості даного поширення та особливості поширення в залежності від середовища.
Як поширюється світло
Поширенням світла називають спосіб, у який електромагнітна хвиля передає свою енергію з однієї точки в іншу.
Світло – це форма електромагнітного випромінювання, яке поширюється у просторі зі швидкістю світла, приблизно 299 792 458 метрів за секунду у вакуумі.
Коли світло проходить через середовище, наприклад, повітря або скло, його швидкість зменшується через взаємодію з атомами і молекулами в середовищі.
Існує кілька властивостей поширення світла, які важливо розуміти:
- Швидкість: швидкість світла є фундаментальною константою у Всесвіті і є однаковою в усіх інерціальних системах відліку. Це найвища швидкість, з якою може передаватися будь-яка форма інформації або енергії.
- Довжина хвилі: Довжина світлової хвилі – це відстань між послідовними піками або западинами хвилі. Вона пов’язана з частотою хвилі і визначає колір світла.
- Частота: Частота світлової хвилі – це кількість циклів хвилі, які проходять через дану точку за секунду. Вона пов’язана з енергією хвилі і визначає колір світла.
- Інтенсивність: Інтенсивність світлової хвилі – це міра енергії хвилі на одиницю площі. Вона визначає яскравість світла і пов’язана з напруженістю електричного поля хвилі.
- Поляризація: Поляризація світлової хвилі – це напрямок, в якому коливається електричне поле хвилі. Світлові хвилі можуть бути поляризовані в будь-якому напрямку, і поляризацію хвилі можна змінити, пропускаючи її через певні матеріали або відбиваючи від певних поверхонь.
- Фаза: Фаза світлової хвилі – це міра положення хвилі відносно точки відліку. Ступінь хвилі визначає, як приплив буде інтерферувати з іншими хвилями.
Поширення світла має важливе значення в багатьох галузях, включаючи оптику, зв’язок та астрономію. Воно має багато практичних застосувань, наприклад, у роботі лазерів і створенні дифракційних решіток.
Коли світло переходить з одного середовища в інше, зазвичай відбуваються три основні процеси:
- Передача
- Віддзеркалення
- Заломлення
Як поширюється світло у вакуумі
Розсіювання майже не відбувається, тому промінь світла у вакуумі буде абсолютно невидимим, за винятком об’єктів, що знаходяться на шляху світлових променів.
Поширення світла в газі
Електрон в основному стані поглинає фотон певної енергії. Ця енергія переводить електрон, що коливається в основному стані без будь-якого збудження, на наступний вищий можливий енергетичний рівень, оскільки енергія не дорівнює різниці енергій між будь-якими 2 дозволеними квантовими енергетичними рівнями газу. Негайно цей електрон повторно випромінює інший фотон тієї ж енергії у випадковому напрямку.
Цей процес відбувається знову і знову, коли світлові хвилі зустрічаються з кожною молекулою газу, розсіюючи світло в напрямках, відмінних від початкового напрямку поширення (бічне розсіювання), і таким чином роблячи промінь світла видимим. Але оскільки газове середовище не є щільним, лише невелика кількість світла розсіюється вбік, більша частина енергії буде поширюватися, зберігаючи середовище прозорим.
Поширення світла в твердому тілі
Відбувається розсіювання світла, і повторно випромінювані фотони втручаються, щоб сприяти прямому поширенню.
Порядок молекул призводить до того, що більша частина бічного і зворотного розсіювання є деструктивною інтерференцією, а пряме розсіювання – конструктивною інтерференцією. Таким чином, загальний ефект розсіювання посилює пряме поширення, роблячи поширення в твердих тілах більш ефективним, ніж у газах.
Джерело: https://www.miniphysics.com
