ส่วนของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์แสง "ปรากฏการณ์ทางแสง". ทัศนศาสตร์เป็นสาขาวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษาปรากฏการณ์ทางแสง ในบราซิลและอุรุกวัย พบหิ่งห้อยสีน้ำตาลแดงโดยมีไฟสีเขียวสว่างเรียงเป็นแถวตามลำตัวและมี "หลอดไฟ" สีแดงสด
แสงคืออะไร? ลักษณะของแสงคืออะไร? เหตุใดแสงสีขาวจึงแยกเป็นสีต่างๆ จริงๆ แล้วมีกี่สี เจ็ดหรือล้าน? คำถามดังกล่าวได้กระตุ้นความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์ตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์เกือบทั้งหมด ตั้งแต่นักคิดกลุ่มแรกจนถึงศตวรรษที่ 20 แต่เพื่อที่จะตอบคำถามเหล่านี้และคำถามอื่น ๆ คุณต้องเข้าใจธรรมชาติของแสงซึ่งมีความซับซ้อนมากตามที่ปรากฏ ในระหว่างบทเรียนนี้ คุณจะคุ้นเคยกับแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของแสง และเรียนรู้ข้อโต้แย้งของผู้สนับสนุนทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์บางทฤษฎี
เลนส์
ธรรมชาติของแสง ความเร็วแสง
ทัศนศาสตร์เป็นสาขาวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษา ปรากฏการณ์แสงและกฎที่จัดตั้งขึ้นสำหรับพวกเขาตลอดจนปฏิสัมพันธ์ของแสงกับสสารธรรมชาติของแสง
ข้อมูลเกี่ยวกับโลกมาถึงบุคคลผ่านการมองเห็น ด้วยความช่วยเหลือของแสง เราได้รับข้อมูลส่วนใหญ่เกี่ยวกับโลกรอบตัวเรา
ข้อมูลแรกเกี่ยวกับแสงปรากฏขึ้นเมื่อ 2.5 พันปีก่อน
พีทาโกรัสเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกๆ ที่ตั้งสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับธรรมชาติของแสง (ดูรูปที่ 1) เขาเป็นคนแรกที่ไม่เพียงแต่เดาเท่านั้น แต่ยังพิสูจน์ว่าแสงเดินทางเป็นเส้นตรงอีกด้วย เขาและนักเรขาคณิตอื่นๆ จนถึงยุคลิด ใช้ปรากฏการณ์แสงของการสะท้อนและการหักเหของแสงเพื่อสร้างรากฐานของเรขาคณิต ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่สาขาหนึ่งของเลนส์เรียกว่าเลนส์เรขาคณิต
ข้าว. 1. พีทาโกรัส
พีทาโกรัส: “แสงคือกระแสของอนุภาคที่ปล่อยวัตถุออกมา โดยทะลุเข้าไปในดวงตาของมนุษย์ และนำข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา”
ในศตวรรษที่ 17 ไอแซก นิวตันได้เป็นผู้เสนอทฤษฎีนี้ (ดูรูปที่ 2) เขาอธิบายปรากฏการณ์ทางแสงหลายอย่างโดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าแสงเป็นกระแสของอนุภาคพิเศษ
ข้าว. 2. ไอแซก นิวตัน
"Corpuscula" มาจากภาษาละติน คลังข้อมูล - อนุภาค ดังนั้นทฤษฎีของนิวตันจึงถูกเรียกว่าทฤษฎีเกี่ยวกับแสง
1. การแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง
2. กฎแห่งการสะท้อน
3. กฎแห่งการเกิดเงาจากวัตถุ
ในเวลาเดียวกันก็มีอีกทฤษฎีหนึ่งปรากฏขึ้น - ทฤษฎีคลื่นของแสง
ผู้เสนอทฤษฎีนี้คือ คริสเตียน ฮอยเกนส์ (ดูรูปที่ 3) เขาพยายามอธิบายปรากฏการณ์แบบเดียวกับนิวตันเฉพาะจากตำแหน่งที่แสงเป็นคลื่นเท่านั้น
ข้าว. 3. คริสเตียน ไฮเกนส์
ฮอยเกนส์สร้างทฤษฎีคลื่นแสงโดยการเปรียบเทียบกับกระบวนการของคลื่นในน้ำและอากาศ และด้วยเหตุนี้จึงเชื่อว่าคลื่นแสงควรแพร่กระจายในตัวกลางยืดหยุ่นบางชนิด ซึ่งเขาเรียกว่าอีเทอร์แสง แนวคิดนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับทัศนศาสตร์คลื่นจนถึงต้นศตวรรษที่ 20
ในสมัยนั้นสังเกตเห็นแล้วว่าแสงไม่ได้เดินทางเป็นเส้นตรงเท่านั้น
1. แสงสามารถโค้งงอไปรอบๆ สิ่งกีดขวาง - การเลี้ยวเบน (ดูรูปที่ 4)
ข้าว. 4. การเลี้ยวเบน
2. คลื่นสามารถรวมกันได้ - การรบกวน (ดูรูปที่ 5)
ข้าว. 5. การรบกวน
ปรากฏการณ์เหล่านี้เป็นลักษณะเฉพาะของคลื่นเท่านั้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมไฮเกนส์จึงเชื่อว่าแสงก็คือคลื่น
ทฤษฎีเกี่ยวกับร่างกายไม่สามารถอธิบายได้ว่ารังสีหนึ่งผ่านอีกรังสีหนึ่งได้อย่างไร ถ้าเราถือว่าแสงเป็นกระแสอนุภาค ก็ควรสังเกตปฏิกิริยาโต้ตอบ แต่ไม่ได้สังเกต และสิ่งนี้พูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่าแสงก็คือคลื่น
ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีของแม็กซ์เวลล์ได้ถูกสร้างขึ้น เขาพิสูจน์ว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายด้วยความเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที
จากการทดลองพบว่าแสงเดินทางด้วยความเร็วเท่านี้เช่นกัน
แสงสว่าง - กรณีพิเศษคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า.
ศตวรรษที่ 17 - นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Roemer ได้ทำการทดลองซึ่งปรากฎว่าความเร็วของการแพร่กระจายของแสงอยู่ที่ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที
พ.ศ. 2391 (ค.ศ. 1848) – ฮิปโปไลต์ ฟิโซ พิสูจน์ว่าความเร็วแสงคือ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที
ทั้งหมดนี้ยืนยันความจริงที่ว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ในศตวรรษที่ 19 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ (ดูรูปที่ 6) ศึกษาคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและแสดงให้เห็นว่าแสงอาจเป็นอนุภาคได้ เฮิรตซ์ค้นพบปรากฏการณ์ของเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค
ข้าว. 6. ไฮน์ริช เฮิรตซ์
ไฮน์ริช เฮิรตซ์ศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในตอนแรกเชื่อว่าพวกมันไม่มีอยู่จริง และแสดงความกล้าหาญอย่างแท้จริงโดยเป็นคนแรกที่รับรู้ความเป็นจริงของพวกมันในฐานะวัตถุธรรมชาติ
เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค: เมื่อสัมผัสกับแสง อิเล็กตรอนจะถูกกระแทกออกจากแผ่นโลหะที่มีประจุลบ
ซึ่งสามารถทำได้ก็ต่อเมื่อแสงเป็นกระแสอนุภาค
ในศตวรรษที่ 20 พวกเขามาถึงวิธีแก้ปัญหาขั้นสุดท้ายด้วยการนำเสนอแนวคิดเรื่องความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาคของแสง
เมื่อแสงแพร่กระจาย แสงจะมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น (คุณสมบัติของคลื่น) และเมื่อปล่อยออกมาและดูดซับ แสงจะมีพฤติกรรมเหมือนอนุภาค (โดยมีคุณสมบัติทั้งหมดของอนุภาค) นั่นคือแสงมีลักษณะเป็นคู่
ดังนั้นปรากฏการณ์ทั้งหมดจึงพิจารณาจากมุมมองของทั้งสองทฤษฎีนี้
- ฟิสิกส์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11: หนังสือเรียนเพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบันและโรงเรียน ด้วยความลึก เรียนฟิสิกส์: ระดับโปรไฟล์ / A.T. กลาซูนอฟ, O.F. Kabardin, A.N. มาลิน และคณะ เอ็ด เอเอ พินสกี้ โอ.เอฟ. คาบาดินา. รอสส์ ศึกษา วิทยาศาสตร์, รอสส์. ศึกษา การศึกษา. – อ.: การศึกษา, 2552.
- Kasyanov V.A. ฟิสิกส์. เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน – อ.: อีสตาร์ด, 2548.
- Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์: หนังสือเรียน. สำหรับเกรด 11 การศึกษาทั่วไป สถาบัน – อ.: การศึกษา, 2553.
- โรงเรียนเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ()
- Realphys.com ()
- JSC "พลังงาน" ()
ริมเควิช เอ.พี. ฟิสิกส์. หนังสือปัญหา. เกรด 10–11 – อ.: อีสตาร์ด, 2010. – ฉบับที่ 1019, 1021
- ผู้สนับสนุนทฤษฎีเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงใช้ข้อเท็จจริงใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของแสง
- โฟโตอิเล็กทริคเอฟเฟ็กต์ยืนยันคลื่นหรือแนวคิดเกี่ยวกับร่างกายของธรรมชาติของแสงหรือไม่?
- แนวคิดของธรรมชาติคู่ของแสงเรียกว่าอะไร?
- ในกรณีใดบ้างที่แสงควรถือเป็นกระแสของอนุภาค?
เรามาจำไว้ว่าการถ่ายเทความร้อนสามประเภทที่เราศึกษาในปีนี้คืออะไร
การพาความร้อน;
การนำความร้อน
รังสี
แสงก็คือรังสี แต่เพียงส่วนที่ตามองเห็นเท่านั้น
แหล่งกำเนิดแสง
- คุณติดตามเธอ - เธอมาจากคุณ คุณมาจากเธอ - เธออยู่ข้างหลังคุณเหรอ?
เงาคือพื้นที่ของพื้นที่ที่ไม่ได้รับแสงจากแหล่งกำเนิด
เงามัว
เงามัว- พื้นที่ของอวกาศที่แสงจากแหล่งกำเนิดเข้ามาได้เพียงบางส่วน
คราสอธิบายได้โดยกฎการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง
จันทรุปราคา
ที่น่าสนใจคือหนอนทะเลช่วยชีวิตได้
เมื่อปูกัดเข้าไป ด้านหลังของตัวหนอนจะเรืองแสงเจิดจ้า ปูรีบวิ่งไปหามันหนอนที่ได้รับบาดเจ็บจะซ่อนตัวอยู่และหลังจากนั้นไม่นานก็มีตัวใหม่เข้ามาแทนที่ส่วนที่หายไป
ในบราซิลและอุรุกวัย พบหิ่งห้อยสีน้ำตาลแดงโดยมีแสงสีเขียวสว่างเรียงเป็นแถวตามลำตัว และมี "หลอดไฟ" สีแดงสดอยู่บนหัว
มีหลายกรณีที่โคมไฟธรรมชาติซึ่งอาศัยอยู่ในป่าเหล่านี้ช่วยชีวิตผู้คนได้: ในช่วงสงครามสเปน-อเมริกา แพทย์ทำการผ่าตัดรักษาผู้บาดเจ็บด้วยแสงหิ่งห้อยที่เทลงในขวด
ในศตวรรษที่ 18 ชาวอังกฤษขึ้นฝั่งที่ชายฝั่งคิวบา และในตอนกลางคืนพวกเขาได้เห็นโลกแห่งแสงสว่างในป่า พวกเขาคิดว่ามีชาวเกาะมากเกินไปจึงล่าถอยไป แต่จริงๆ แล้วพวกเขาคือหิ่งห้อย
ทิศทางไปทางเหนือในซีกโลกเหนือนั้นถูกกำหนดโดยการยืนตอนเที่ยงโดยหันหลังให้ดวงอาทิตย์ เงาที่บุคคลทอดไว้เหมือนลูกศรจะชี้ไปทางทิศเหนือ ในซีกโลกใต้เงาจะชี้ไปทางทิศใต้
Brand นักเล่นแร่แปรธาตุชาวฮัมบูร์กใช้เวลาทั้งชีวิตเพื่อค้นหาความลับในการได้รับ "ศิลาอาถรรพ์" ซึ่งจะเปลี่ยนทุกสิ่งให้กลายเป็นทองคำ วันหนึ่งเขาเทปัสสาวะลงในภาชนะและเริ่มให้ความร้อน เมื่อของเหลวระเหยไป ก็ยังมีสารตกค้างสีดำอยู่ที่ด้านล่าง แบรนด์จึงตัดสินใจจุดไฟให้ร้อน สารคล้ายขี้ผึ้งสีขาวเริ่มสะสมอยู่บนผนังของภาชนะ มันส่องแสง! นักเล่นแร่แปรธาตุคิดว่าเขาได้ตระหนักถึงความฝันของเขาแล้ว ในความเป็นจริงเขาได้รับ องค์ประกอบทางเคมีที่ไม่รู้จักมาก่อน - ฟอสฟอรัส (แบกแสง)
แสงคืออะไร? นักปรัชญา กรีกโบราณไม่ทราบคำตอบ แม้แต่อาร์คิมิดีสก็ไม่ได้ให้คำอธิบาย แม้ว่าเขาจะรู้กฎแห่งการสะท้อนและนำไปใช้ได้สำเร็จก็ตาม จนถึงศตวรรษที่ 16 นักปรัชญาหลายคนเชื่อว่าการมองเห็นคือสิ่งที่เล็ดลอดออกมาจากดวงตาและในขณะเดียวกันก็รู้สึกถึงวัตถุ
แต่มีทฤษฎีอื่นอีกที่แสงคือการไหลของสสารที่เล็ดลอดออกมาจากวัตถุที่มองเห็นได้ ในบรรดาสมมติฐานเหล่านี้ใกล้เคียงที่สุด ความคิดที่ทันสมัยมุมมองของพรรคเดโมแครต. เขาเชื่อว่าแสงนั้นเป็นกระแสของอนุภาคที่แน่นอน คุณสมบัติทางกายภาพ- เขาเขียนว่า: “ความหวานมีอยู่ตามแบบแผน ความขมขื่นเป็นแบบแผน สีเป็นแบบแบบแผน ในความเป็นจริงมีเพียงอะตอมและความว่างเปล่าเท่านั้น”
Huygens Christian () นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ Newton Isaac () ในที่สุดปรากฎว่าสองทฤษฎีอธิบายธรรมชาติของแสงพร้อมกัน นอกจากนี้ ทั้งสองทฤษฎียังได้รับการพิสูจน์ทางกายภาพและยืนยันโดยการทดลองอีกด้วย
1690: “บทความเกี่ยวกับแสงสว่าง” แสงสว่าง - คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถหลีกเลี่ยงอุปสรรคได้: “ทัศนศาสตร์” แสงคือกระแสของอนุภาค
เหตุใดลำแสงใสจึงกระเพื่อมในเวลากลางคืน? เปลวไฟบางๆ ใดที่ลุกลามไปสู่นภา? ฟ้าผ่าโดยไม่มีเมฆคุกคามจะพุ่งจากโลกไปสู่จุดสุดยอดได้อย่างไร? เป็นไปได้อย่างไรที่ไอน้ำแข็งกลางฤดูหนาวทำให้เกิดไฟ? M. Lomonosov Lomonosov เขียนเกี่ยวกับอะไร? มีปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับแสงในธรรมชาติ