Ramura fizicii care se ocupă de studiul luminii. Optica este o ramură a fizicii care studiază fenomenele luminoase. Direcția spre nord în emisfera nordică este determinată stând la amiază cu spatele la Soare. Umbra aruncată de un om, ca o săgeată, va îndrepta spre nord. În sud

Ce este lumina? Care este natura luminii? De ce lumina albă se împarte în culori? Câte culori sunt, șapte sau milioane? Astfel de întrebări au stârnit curiozitatea omului pentru aproape toată istoria sa, de la primii gânditori până în secolul al XX-lea. Dar pentru a răspunde la aceste întrebări și la alte întrebări, trebuie să înțelegeți natura luminii, care, după cum sa dovedit, este foarte complexă. În timpul acestei lecții, vă veți familiariza cu conceptele științifice de bază despre natura luminii, veți afla argumentele susținătorilor unei anumite teorii științifice.

Optica

Natura lumii. viteza luminii

Optica este o ramură a fizicii care studiază fenomene luminoaseși legile stabilite pentru ei, precum și interacțiunea luminii cu materia, natura luminii.

Informațiile despre lume ajung la o persoană prin viziune. Cu ajutorul luminii, primim majoritatea informațiilor despre lumea din jurul nostru.

Primele informații despre lumină au apărut acum 2,5 mii de ani.

Pitagora a fost unul dintre primii oameni de știință care a dat o ipoteză științifică cu privire la natura luminii (vezi Fig. 1). El a fost primul nu numai care a ghicit, ci și a dovedit că lumina se propagă în linie dreaptă. El, și apoi alți geometri, până la Euclid, au folosit fenomenele luminii de reflexie și refracție pentru a construi bazele geometriei. Nu e de mirare că una dintre secțiunile opticei se numește optică geometrică.

Orez. 1. Pitagora

Pitagora: „Lumina este un flux de particule care emit obiecte, pătrunzând în ochiul uman, aduc informații despre ceea ce ne înconjoară”.

În secolul al XVII-lea, Isaac Newton a devenit un susținător al acestei teorii (vezi Fig. 2). El a explicat multe fenomene luminoase pe baza faptului că lumina este un flux de particule speciale.

Orez. 2. Isaac Newton

„Corpuscul” provine din lat. corpuscule - particulă. Prin urmare, teoria lui Newton a început să fie numită teoria corpusculară a luminii.

1. Propagarea rectilinie a luminii.

2. Legea reflexiei.

3. Legea formării unei umbre dintr-un obiect.

În același timp, a apărut o altă teorie - teoria ondulatorie a luminii.

Christian Huygens a fost un susținător al acestei teorii (vezi Fig. 3). A încercat să explice aceleași fenomene ca și Newton, doar din poziția că lumina este o undă.

Orez. 3. Christian Huygens

Huygens a construit o teorie ondulatorie a luminii prin analogie cu procesele ondulatorii de pe apă și în aer și, prin urmare, a crezut că undele de lumină ar trebui să se propage și într-un fel de mediu elastic, pe care l-a numit eterul luminii. Această idee a servit drept bază a opticii ondulatorii până la începutul secolului al XX-lea.

În acele zile, s-a observat deja că lumina nu se propagă doar în linie dreaptă.

1. Lumina se poate îndoi în jurul obstacolelor - difracție (vezi Fig. 4).

Orez. 4. Difracția

2. Undele se pot adăuga - interferență (vezi Fig. 5).

Orez. 5. Interferență

Aceste fenomene sunt caracteristice doar undelor, așa că Huygens credea că lumina este o undă.

Teoria corpusculară nu a putut explica modul în care o rază trece prin alta. Dacă considerăm lumina ca un flux de particule, atunci interacțiunea ar trebui observată, dar nu a fost observată, iar acest lucru a vorbit în favoarea faptului că lumina este o undă.

Teoria lui Maxwell a fost creată la mijlocul secolului al XIX-lea. El a demonstrat că câmpul electromagnetic se propagă cu o viteză de 300.000 km pe secundă.

În urma experimentelor, s-a constatat că și lumina se propagă cu o astfel de viteză.

Ușoară - caz special unde electromagnetice.

secolul al 17-lea - Omul de știință danez Remer a efectuat un experiment în care s-a dovedit că viteza de propagare a luminii este de aproximativ 300 de mii de km pe secundă.

1848 - Hippolyte Fizeau a dovedit că viteza luminii este de 300 de mii de km pe secundă.

Toate acestea au confirmat faptul că lumina este o undă electromagnetică.

În secolul al XIX-lea, Heinrich Hertz (vezi Fig. 6) a studiat proprietățile undelor electromagnetice și a arătat că lumina poate fi o particule. Hertz a descoperit efectul fotoelectric.

Orez. 6. Heinrich Hertz

Heinrich Hertz a studiat undele electromagnetice, inițial crezând că acestea nu există, și a dat dovadă de un adevărat curaj, primul care le-a recunoscut realitatea ca obiect natural.

Efect fotoelectric: electronii sunt ejectați dintr-o placă metalică încărcată negativ sub influența luminii.

Acest lucru se poate face numai dacă lumina este un flux de particule.

În secolul al XX-lea, au ajuns la decizia finală prin introducerea conceptului de dualitate val-particulă a luminii.

Lumina se comportă în timpul propagării ca o undă (proprietăți ale undei), iar în timpul radiației și absorbției - ca o particulă (cu toate proprietățile particulelor). Adică lumina are o natură dublă.

Prin urmare, toate fenomenele sunt considerate din pozițiile acestor două teorii.

1. Fizică. Clasa a 11-a: Manual pentru învățământul general. instituții și școli cu o adâncime studiind fizica: nivel profil / A.T. Glazunov, O.F. Kabardin, A.N. Malinin şi alţii.Ed. A.A. Pinsky, O.F. Kabardin. Ros. acad. Științe, Ros. acad. educaţie. – M.: Iluminismul, 2009.
2. Kasyanov V.A. Fizică. Clasa 11: Proc. pentru învăţământul general instituţiilor. – M.: Dropia, 2005.
3. Myakishev G.Ya. Fizica: Proc. pentru 11 celule. educatie generala instituţiilor. – M.: Iluminismul, 2010.

1. Școala Sankt Petersburg ().
2. Realphys.com().
3. SA „Energie” ().

Rymkevich A.P. Fizică. Caiet de sarcini. 10-11 celule - M .: Butarda, 2010. - Nr. 1019, 1021

1. Ce fapte legate de propagarea luminii au fost folosite de susținătorii teoriei corpusculare a naturii luminii?
2. A confirmat efectul fotoelectric conceptul ondulatoriu sau corpuscular al naturii luminii?
3. Cum se numește conceptul naturii duale a luminii?
4. Când ar trebui să fie considerată lumina ca un flux de particule?

• Să ne amintim ce trei tipuri de transfer de căldură am studiat anul acesta.

• convecție;

• conductivitate termică,

• radiatii.

• Lumina este radiație, dar numai acea parte care este percepută de ochi.

Surse de lumină

- O urmărești - ea este de la tine, tu ești de la ea - e în spatele tău?

• O umbră este o regiune a spațiului care nu este expusă la lumina de la o sursă.

Penumbră

• Penumbră- zona spațiului în care intră parțial lumina dintr-o sursă.

Eclipsa se explică prin legea propagării rectilinie a luminii

Eclipsa de luna

• Interesant este că un vierme de mare salvează o viață.

• Când crabul mușcă din el, spatele viermelui se aprinde puternic. Crabul se grăbește spre el, viermele rănit se ascunde și, după un timp, crește unul nou în locul părții lipsă.

• În Brazilia și Uruguay, există licurici maro-roșcat cu rânduri de lumini verzi strălucitoare de-a lungul corpului și un „bec” roșu aprins pe cap.

• Sunt cazuri când aceste lămpi naturale - locuitori ai junglei - au salvat viețile oamenilor: în timpul războiului hispano-american, medicii operau răniții la lumina licuricilor turnați într-o sticlă.

• În secolul al XVIII-lea, britanicii au debarcat pe coasta Cubei, iar noaptea au văzut o lume de lumini în pădure. Au crezut că sunt prea mulți insulari și s-au retras, dar de fapt erau niște licurici.

• Direcția spre nord în emisfera nordică este determinată stând la amiază cu spatele la Soare. Umbra aruncată de un om, ca o săgeată, va îndrepta spre nord. În emisfera sudică, umbra va îndrepta spre sud.

Alchimistul din Hamburg și-a petrecut întreaga viață căutând secretul obținerii unei „piatre filosofale” care să transforme totul în aur. Odată a turnat urină într-un vas și a început să o încălzească. Când lichidul s-a evaporat, în fund a rămas un precipitat negru. Brand a decis să-l aprindă pe foc. O substanță albă asemănătoare cu ceara a început să se acumuleze pe pereții vasului. Strălucea! Alchimistul credea că și-a împlinit visul. De fapt, a primit un element chimic necunoscut anterior – fosforul.(care poartă lumină).

Ce este lumina? Filosofii Greciei antice nu știau răspunsul. Nici Arhimede nu a dat o explicație, deși știa de legea reflecției și a aplicat-o cu succes. Până în secolul al XVI-lea, mulți filozofi credeau că viziunea este ceva care vine din ochi și, parcă, simte obiecte.

Dar au existat și alte teorii, conform cărora lumina este un flux de materie care emană dintr-un obiect vizibil. Dintre aceste ipoteze, punctul de vedere al lui Democrit este cel mai apropiat de ideile moderne. El credea că lumina este un flux de particule care au anumite proprietăți fizice. El a scris: „Dulceața există ca convenție, amărăciunea ca convenție, culoarea ca convenție, în realitate există doar atomi și gol”.

Huygens Christian () Fizicianul olandez Newton Isaac () În cele din urmă, s-a dovedit că două teorii explică natura luminii deodată. Mai mult, ambele teorii sunt fundamentate fizic și sunt confirmate de experimente.

1690: Un tratat despre lumină. Ușoară - unde electromagnetice, capabil să se aplece în jurul obstacolelor an: „Optică”. Lumina este un flux de particule.

Ce vibrează raza nopții senine? Ce flacără subțire lovește în firmament? Cum aspiră fulgerul fără nori amenințători de la Pământ la zenit? Cum se poate ca aburul înghețat în mijlocul iernii să dea naștere unui incendiu? M. Lomonosov Despre ce scrie Lomonosov? În natură, există mult mai multe fenomene interesante asociate cu lumina.