Відображення світла цікаві факти. Цікаве у мережі

Світло – це дивовижне явище, воно у прямому та переносному сенсі осяює наше життя безліччю способів. ООН оголосила 2015 рік Міжнародним роком світла, щоб продемонструвати "жителям Землі важливість світла та оптичних технологій у житті, для майбутнього та для розвитку суспільства". Ось кілька цікавих фактів про світло, про які ви не знали.

сонячне світло

1. Сонце насправді біле, якщо дивитись із космосу, оскільки його світло не розсіюється нашою атмосферою. З Венери ви взагалі не побачите Сонце, тому що там атмосфера надто щільна.

2. Люди біолюмінесцентні завдяки реакціям обміну речовин, але наше свічення у 1000 разів слабше, ніж можна побачити неозброєним поглядом.

3. Сонячне світло може проникати на глибину океану приблизно на 80 метрів. Якщо спуститися на 2000 метрів глибше, то там можна виявити біолюмінесцентну морську межу, яка заманює своїх жертв тілом, що світиться.

4. Рослини зелені, тому що вони відображають зелене світло та вбирають інші кольори для фотосинтезу. Якщо ви помістите рослину під зелене світло, вона швидше за все загине.

5. Північне та південне полярне сяйво виникає, коли "вітер" від сонячних спалахів взаємодіє з частинками земної атмосфери. Згідно з легендами ескімосів, полярне сяйво – це душі померлих, які грають у футбол із головою моржа.

6. За 1 секунду Сонце випромінює достатньо енергії, щоб забезпечити нею весь світ протягом мільйона років.

7. Найдовшою лампою в світі є столітня лампа в пожежній частині Каліфорнії. Вона безперервно горить із 1901 року.

8. Світловий чхальний рефлекс, який викликає неконтрольовані напади чхання у присутності яскравого світла, зустрічається у 18-35 відсотків людей, хоча ніхто не може пояснити, чому він виникає. Один із способів впорається з ним – носити сонячні окуляри.

9. При подвійній веселці, світло відображається двічі всередині кожної краплі води, а кольори у зовнішній веселці розташовані у зворотному порядку.

10. Деякі тварини бачать світло, яке ми не можемо бачити. Бджоли бачать ультрафіолетове світло, тоді як гримучі змії бачать інфрачервоне світло.

11. Ніагарський водоспад був вперше електрично підсвічений в 1879 році, і освітлення було рівноцінним підсвічуванням 32 000 свічок. Сьогодні підсвічування Ніагарського водоспаду рівноцінне освітленню 250 мільйонами свічок.

12. Коли світло проходить через різні речовини, воно сповільнюється та заломлюється. Таким чином, лінза фокусує промені в одній точці і може підпалити папір.

Закони світла

13. Світло має імпульс. Вчені розробляють засоби використання цієї енергії для далеких космічних подорожей.

14. Очі жаби настільки чутливі до світла, що дослідники із Сінгапуру використовують їх для розробки неймовірно точних фотонних детекторів.

15. Видимий світло є лише частиною електромагнітного спектру, який бачать наші очі. Саме тому світлодіодні лампи такі економічні. На відміну від ламп розжарювання, світлодіодні лампи випромінюють лише видиме світло.

16. Світлячки випромінюють холодне свічення через хімічну реакцію зі 100-відсотковою ефективністю. Вчені працюють над імітацією світлячків для створення економічніших світлодіодів.

17. Щоб вивчити, як очі наші сприймають світло, Ісаак Ньютон вставляв голки в очницю. Він намагався зрозуміти, чи є світло результатом того, що виходить ззовні або зсередини. (Відповідь: обидва припущення правильні, тому що палички в очах реагують на певні частоти).

18. Якби Сонцю раптово прийшов кінець, ніхто на Землі не помітив би цього ще протягом 8 хвилин 17 секунд. Це час, який потрібний сонячному світлу, щоб досягти Землі. Але не турбуйтесь, у Сонця залишилося палива ще на 5 мільярдів років.

19. Незважаючи на назву, чорні діри насправді є найяскравішими об'єктами у Всесвіті. Незважаючи на те, що ми не можемо зазирнути за обрій подій, вони можуть генерувати більше енергії, ніж галактики, в яких вони розташовані.

20. Веселка виникає, коли світло зустрічається з краплями води в повітрі, заломлюється і відбивається всередині краплі і знову заломлюється, залишаючи її.



Перші наукові гіпотези про природу світла були висловлені у 17 столітті. На той час було виявлено дві чудові властивості світла – прямолінійність поширення в однорідному середовищі і незалежність поширення світлових пучків, тобто. відсутність впливу одного пучка світла поширення іншого світлового пучка.

І. Ньютон у 1672 р. висловив припущення про корпускулярну природу світла. Проти корпускулярної теорії світла виступали сучасники Ньютона – Р. Гук та Х. Гюйгенс, які розробили хвильову теорію світла.

Швидкість світла. Першим великим успіхом у вивченні природи світла було вимірювання швидкості світла.

Найпростіший спосіб виміру швидкості світла полягає у вимірі часу поширення світлового сигналу на відому відстань.

Однак спроби здійснення такого роду дослідів закінчувалися невдачею, ніякого запізнення світла навіть на відстані до дзеркала в кілька кілометрів виявити не вдалося.

Вперше експериментально швидкість світла було визначено астрономічним методом. Данським ученим Олаф Ремер (1644-1710) в 1676р. він виявив, що при зміні відстані між Землею і планетою Юпітер внаслідок їхнього обертання навколо Сонця відбувається зміна періодичності появи супутника Юпітера Іо його тіні. У тому випадку, коли Земля знаходиться по інший бік від Сонця по відношенню до Юпітера, супутник Іо з'являється через Юпітера на 22 хвилини пізніше, ніж це має статися за розрахунками. Але супутники обертаються навколо планет поступово, - отже, це запізнення здавалося б. Ремер здогадався, що причиною запізнення появи супутника Юпітера зі збільшенням відстані між Землею та Юпітером є кінцівка швидкості світла. Таким чином він зміг визначити швидкість світла.

Визначення світла

Світло - це електромагнітне випромінювання, невидиме для ока. Світло стає видимим при зіткненні із поверхнею. Кольори утворюються із хвиль різної довжини. Усі кольори разом утворюють біле світло. При заломленні світлового променя у призмі чи краплі води весь спектр кольорів стає видимим, наприклад, веселка. Око сприймає діапазон видимого світла, 380 - 780 нм, за межами якого знаходяться ультрафіолетове (УФ) та інфрачервоне (ІЧ) світло.

Виникнення теорії світла

У XVII столітті виникло дві теорії світла хвильова та корпускулярна. Корпускулярну теорію запропонував Ньютон, а хвильову Гюйгенс. Згідно з уявленнями Гюйгенса світло хвилі, що розповсюджуються в особливому середовищі ефірі, що заповнює весь простір. Дві теорії тривалий час існували паралельно. Якщо з однієї з теорій не можна було пояснити якесь явище, то з іншого це можна пояснити. Саме тому ці дві теорії так довго існували паралельно одна одній.

Наприклад: прямолінійне поширення світла, що призводить до утворення різких тіней не можна було пояснити, виходячи з хвильової теорії. Однак на початку XIX століття були відкриті такі явища як дифракція та інтерференція, що дало привід для думок, що хвильова теорія остаточно перемогла корпускулярну. У другій половині XIX століття Максвелл показав, що світло є окремим випадком електромагнітних хвиль. Ці роботи стали фундаментом для електромагнітної теорії світла. Однак на початку XX століття було виявлено, що при випромінюванні та поглинанні світло поводиться подібно до потоку частинок.

Корпускулярна теорія

Емісійна (корпускулярна): світло складається з дрібних частинок (корпускул), що випромінюються тілом, що світиться. На користь цієї думки говорила прямолінійність поширення світла, на якій засновано геометричну оптику, проте дифракція та інтерференція погано вкладалися в цю теорію. Від сюди походить хвилева теорія.

Хвильова теорія

Хвильова: світло є хвилю в невидимому світовому ефірі. Опонентів Ньютона (Гука, Гюйгенса) нерідко називають прихильниками хвильової теорії, проте треба пам'ятати, що під хвилею вони розуміли не періодичне коливання, як і сучасної теорії, а одиночний імпульс; з цієї причини їх пояснення світлових явищ були мало правдоподібними і не могли скласти конкуренцію ньютонівським (Гюйгенс навіть намагався спростувати дифракцію). Розвинена хвильова оптика з'явилася лише на початку ХІХ століття.

Ньютона часто вважають прихильником корпускулярної теорії світла; насправді він, за своїм звичаєм, «гіпотез не вигадував» і охоче припускав, що світло може бути пов'язане і з хвилями в ефірі. У трактаті, представленому в Королівське суспільство в 1675 році, він пише, що світло не може бути просто коливаннями ефіру, тому що тоді він, наприклад, міг би поширюватися вигнутою трубою, як це робить звук. Але, з іншого боку, він пропонує вважати, що поширення світла збуджує коливання в ефірі, що породжує дифракцію та інші хвильові ефекти. Фактично, Ньютон, ясно усвідомлюючи переваги і недоліки обох підходів, висуває компромісну, корпускулярно-хвильову теорію світла. У своїх роботах Ньютон детально описав математичну модель світлових явищ, залишаючи осторонь питання про фізичний носій світла: «Вчення моє про заломлення світла і кольори полягає єдино у встановленні деяких властивостей світла без жодних гіпотез про його походження». Хвильова оптика, коли вона з'явилася, не відкинула моделі Ньютона, а увібрала їх у себе та розширила на новій основі.

Незважаючи на свою нелюбов до гіпотез, Ньютон помістив наприкінці «Оптики» список невирішених проблем та можливих відповідей на них. Втім, у ці роки він уже міг собі таке дозволити – авторитет Ньютона після «Початків» став незаперечним, і докучати йому запереченнями вже мало хто наважувався. Ряд гіпотез виявилися пророчими. Зокрема, Ньютон передбачив:

    відхилення світла у полі тяжіння;

    явище поляризації світла;

    взаємоперетворення світла та речовини.

Загальні відомості про природу та властивості світла.

ВИЗНАЧЕННЯ: Оптика - Розділ фізики, в якому вивчають питання про природу світла, закономірності світлових явищ і процеси взаємодії світла з речовиною.

Оптикоютакож зазвичай називають вчення про фізичні явища, пов'язані з поширенням коротких електромагнітних хвиль. Оптичний діапазон спектру(Інфрачервоні, видимі та ультрафіолетові промені) захоплює область довжин хвиль від ~10 -4 м до ~10 -8 м.

При цьому слід пам'ятати, що межі діапазонів є досить умовними.

Для вимірювання довжин хвиль у діапазонах, близьких до оптичного: ІЧ; УФ, рентгенівському – застосовують такі одиниці виміру:

1мкм = 10 -6 м;

Видимий світло: l до =7800А=780нм;

l ф =4000А=400нм.

Протягом 2,5 століть уявлення про природу світла зазнавали істотних змін. Наприкінці 17 ст. сформувалися дві принципово різні теорії про природу світла:

Корпускулярна теорія, розроблена Ньютоном [a] (1672)

Хвильова теорія, розроблена Гюйгенсом [b] та Гуком [c].

Відповідно до корпускулярної теорії, Світло є потік матеріальних частинок (корпускул), що летять з великою швидкістю від джерела.

Відповідно до хвильової теорії, Світло являє собою хвилю, що виходить від джерела світла і поширюється з великою швидкістю в так званому «світовому ефірі» - нерухомого пружного середовища, безперервно заповнює весь Всесвіт.

До кінця 18 ст. переважна більшість фізиків віддавала перевагу корпускулярній теорії Ньютона ( заснування– прямолінійність поширення світла в однорідному середовищі та незалежність поширення світлових пучків).

На початку 19 ст. завдяки дослідженням Юнга [d] (1801 р.) і Френеля [e] (1815 р.) хвильова теорія була значною мірою розвинена та вдосконалена. В її основу ліг принцип Гюйгенса – Френеля.

Згідно з Гюйгенсом: кожна точка середовища, до якої дійшла хвиля, стає джерелом вторинних хвиль. (У такому трактуванні не можна було говорити про амплітуду вторинних хвиль, про розподіл інтенсивності вздовж хвильового фронту). Принцип Гюйгенса у його первісному формулюванні було служити основою хвилею оптики.

Доповнення Френеля: положення про інтерференцію вторинних хвиль.

Хвильова теорія Гюйгенса – Юнга – Френеля успішно пояснила майже всі відомі на той час світлові явища, зокрема інтерференцію, дифракцію і поляризацію світла, у зв'язку з чим набула загального визнання, а корпускулярна теорія Ньютона була відкинута.



Слабким місцем хвильової теорії був гіпотетичний «світовий ефір». Однак у 60-х роках 19-го століття, коли Максвелл розробив теорію єдиного електромагнітного поля, необхідність у «світовому ефірі» як особливому носії світлових хвиль відпала. З'ясувалося, що світло є електромагнітними хвилями, носієм яких є електромагнітне поле. Мабуть світла відповідають електромагнітні хвилі з l=0,77мкм до l=0,38мкм, створювані коливаннями зарядів, що входять до складу атомів і молекул. Таким чином, хвильова теорія про природу світла еволюціонувала електромагнітну теорію світла.

Експериментальні докази електромагнітної теорії світла:

1) досліди Фізо[g] (1849г.), Фуко[h] (1850г.), Майкельсона[i] (1881г.) Þ в результаті яких експериментальне значення швидкості світла збіглося з теоретичним значенням швидкості поширення електромагнітних хвиль, отриманим з електромагнітної теорії Максвелла.

2) досліди П.М. Лебедєва[j] (1899г.) з виміру світлового тиску.

Уявлення про хвильову (електромагнітну) природу світла залишалося непорушним аж до кінця 19в. На той час накопичився досить великий матеріал, який узгоджується з цими уявленнями і навіть суперечить йому. Це були дані:

1) про спектри світіння хімічних елементів;

2) про розподіл енергії у спектрі теплового випромінювання чорного тіла;

3) про фотоелектричний ефект та ін.

Щоб зняти протиріччя, було зроблено припущення, що випромінювання, поширення та поглинання електромагнітної енергії носить дискретнийхарактер, тобто. що світло випромінюється, поширюється і поглинається не безперервно (як це випливало з хвильової теорії), а порціями ( квантами).

Виходячи з цього припущення, німецький фізик М. Планк [k] у 1900р. створив квантову теорію електромагнітних процесів, а Альберт Ейнштейн [l] 1905р. розробив квантову теорію світла, згідно з якою світло є потік світлових частинок – фотонів. Таким чином, на початку 20-го століття виникла нова теорія про природу світла. квантова теорія, що відроджує у сенсі корпускулярну теорію Ньютона. Однак фотони істотно (якісно) відрізняються від звичайних матеріальних частинок: всі фотони рухаються зі швидкістю, що дорівнює швидкості світла, володіючи при цьому кінцевою масою (маса спокою фотона дорівнює нулю).

Важливу роль подальшому розвитку квантової теорії світла зіграли теоретичні дослідження атомних і молекулярних спектрів, виконані Бором[m] (1913), Шредінгером[n] (1925), Діраком[o] (1930), Фейнманом[p] (1949), В .А. Фоком [q] (1957).

За сучасними поглядами, світло є складним електромагнітним процесом, що володіє як хвильовими, так і корпускулярними властивостями.

У деяких явищах (інтерференція, дифракція, поляризація світла) виявляються хвильові властивості світла; ці явища описуються хвильовою теорією. В інших явищах (фотоефект, люмінесценція, атомні та молекулярні спектри) виявляються корпускулярні властивості світла; такі явища описуються квантовою теорією. Таким чином, хвильова (електромагнітна) та корпускулярна (квантова) теорія не відкидають, а доповнюють один одного, відбиваючи тим самим двоїстий характер властивостей світла. Тут ми зустрічаємося з наочним прикладом діалектичної єдності протилежностей: світло є хвилею та часткою.

Доречно наголосити, що подібний дуалізмвластивий не лише світлу, а й мікрочастинкам речовин, наприклад, електрону, який ми зазвичай розглядаємо як частинку, але в деяких явищах він виявляє себе як хвилю.

На перший погляд здається, що дві точки зору на природу світла: хвильова (електромагнітна) та квантова (корпускулярна) взаємно виключають одне одного. Ряд ознак хвиль і частинок справді протилежні. Наприклад, рухомі частинки (фотони) знаходяться в певних точках простору, а хвилю, що розповсюджується, потрібно розглядати як «розмазану» в просторі і не можна говорити про місцеперебування хвилі в деякій певній точці.

Необхідність приписувати світлу з одного боку хвильові властивості, а з іншого – квантові, корпускулярні, – створює враження незавершеності наших уявлень про природу світла. Виникає навіть думка, що двоїстість природи світла є штучною. Однак розвиток оптики, вся сукупність оптичних явищ показала, що властивості безперервності, характерні для електромагнітного поля світлової хвилі, не слід протиставлятивластивостями дискретності (перервності), притаманним фотонів.

Світло, як ми вже казали, має подвійну природу. І ця природа, зокрема, знаходить свій вираз, як ми покажемо далі, наприклад, у формулах, що визначають основні характеристики фотонів: енергію; імпульс; масу. Тобто. корпускулярні властивості фотонів пов'язані з хвильовою характеристикою світла – його частотою: ; [n] = c -1;

У прояві двоїстих, суперечливих властивостей світла є важлива закономірність. У довгохвильового випромінювання (наприклад, ІЧ-випромінювання) квантові властивості виявляються малою мірою і основну роль грають хвильові властивості. Велика група оптичних явищ пояснюється з урахуванням хвильових уявлень, тобто, в хвильової оптиці.

Однак якщо переміщатися за шкалою електромагнітних хвиль у бік більш коротких довжин хвиль, то хвильові властивості світла будуть проявлятися все слабше, поступаючись місцем більш виразно квантовим властивостям. (Це видно, наприклад, із закону червоного кордону фотоефекту). Зокрема, хвильову природу короткохвильового рентгенівського випромінювання вдалося лише виявити при використанні як дифракційні грати кристалічної структури твердих тіл.

Хвильові та квантові властивості світла пов'язані між собою. Розглянемо цей зв'язок з прикладу проходження світла через щілину в непрозорому екрані (рис.1). Нехай плоскопаралельний пучок монохроматичного світла проходить через щілину АВ вздовж осі Y.

З точки зору двоїстої природи світла це означає, що через щілину проходить одночасно і потік частинок – фотонів та електромагнітна хвиля.

Відомо, що на екрані ЦД виникає дифракційна картина. Освітленість Е у кожній точці екрану буде пропорційна інтенсивності світла у цій точці (див. рис.1, де праворуч зображено розподіл інтенсивності світла екраном). Також відомо, що інтенсивність світла пропорційна квадрату амплітуди A світлової хвилі. Þ.

З квантової точки зору освіта на екрані дифракційної картини означає, що при проходженні світла через щілину відбувається перерозподіл фотонів у просторі і тому різні точки екрану потрапляє різне число фотонів. Освітленість Е в кожній точці екрана пропорційна сумарній енергії фотонів, що потрапляють в одиницю часу в дану точку. А ця енергія пропорційна n 0 де n 0 – число фотонів, що доставили цю енергію. Þ.

Уявімо собі ситуацію, коли на щілину падає дуже слабкий світловий потік і нехай у межі його можна було б вважати, що складається з дуже невеликої кількості фотонів, що по черзі летять. Кожен фотон має проявити себе в тій точці екрана, куди він потрапив. Проте досліди показують, як і зменшенні інтенсивності світлового потоку, дифракційна картина не змінюється.

У реальному експерименті створення світлового потоку, що складається з фотонів, що почергово летять, неможливо. Щоб можна було говорити про зіставлення з експериментом, необхідно уявити, що досвід із попаданням фотона в якусь точку екрану повторюється дуже багато разів. При кожному такому досвіді фотон з певною ймовірністюможе потрапити до тієї чи іншої точки. Якщо спостереження проводити тривалий час, то результат буде такий самий, якби одночасно проходив світловий потік, що складається з великої кількості фотонів.

Тепер можна порівняти два вирази для освітленості. З них випливає, . Тобто. Квадрат амплітуди світлової хвилі в будь-якій точці простору пропорційний числу фотонів, що потрапляють у цю точку. Або іншими словами: квадрат амплітуди світлової хвилі в цій точці простору є мірою ймовірності попадання фотонів у цю точку.

Таким чином, хвильові та квантові властивості світла не виключають, а, навпаки, взаємно доповнюють одна одну. Вони висловлюють справжні закономірності поширення світла та її взаємодії з речовиною.

З усього сказаного випливає, що хвильові властивості притаманні не тільки сукупності великої кількості фотонів, що одночасно летять. Кожен окремий фотон має хвильові властивості.. Хвильові властивості фотонів виявляються в тому, що для нього неможливо точно вказати, яку саметочку екрана він потрапить після проходження щілини (рис.1). Можна говорити лише про ймовірностівлучення кожного фотонав ту чи іншу точку екрана.

Таке тлумачення взаємозв'язку між хвильовими та квантовими властивостями світла було запропоновано Ейнштейном. Воно зіграло видатну роль розвитку сучасної фізики, хоча розробка єдиноютеорії про природу світла, що відбиває двоїстий корпускулярно-хвильовий характер світла, ще поки що не завершена.

Зараз ми розпочнемо розгляд групи оптичних явищ, які цілком можна пояснити з погляду хвильової оптики.

Глорія або Райдужний ореол

Коли світло ніби розсіюється назад (суміш відбиття, заломлення та дифракції) - назад до його джерела, крапельок води в хмарах, тінь об'єкта між хмарою і джерелом може бути розділена на кольорові смуги. Glory перекладається ще як неземна краса – досить точна назва такому прекрасному природному феномену) У деяких частинах Китаю цей феномен навіть називають Світлом Будди – він часто супроводжується Примарою Брокена.

Брокенський привид

Брокенський привид (нім. Brockengespenst), також званий гірським привидом - це збільшена тінь спостерігача на поверхні хмар (туману) у напрямку, протилежному Сонцю. Тінь іноді оточують кольорові кільця (так звана глорія).

Явище можна спостерігати за умов гірського туману чи хмарності, і навіть із літака. Але популярність воно набуло завдяки піку Брокен у горах Гарц у Німеччині, де постійні тумани та доступність малих висот дозволяють спостерігати його особливо часто. Це сприяло виникненню місцевої легенди, за якою дали явищу назву.
Упреві "Брокенський привид" був описаний в 1780 Йоганном Зільбершлагом, який налюдав його в горах Гарц (Німеччина) на піку Брокен. З того часу про цю гору розповідають страшні байки про вампірів та привидів. Але остаточну славу Брокену приніс Йоганн Вольфганг фон Ґете. Саме на це вершину піднімається Фауст та Мефістофель, щоб потрапити на відьомський шабаш. А в розділі "Вальпургієва ніч" можна знайти точний опис брокенського привиду:

Поглянь на край бугра.
Мефісто, бачиш, там біля краю
Тінь самотня така?
Вона по повітрі ковзає,
Землі ногою не зачіпаючи.

Це явище можна побачити в будь-якому гірському регіоні, такому як Національний парк Халікала на острові Мауї на Гаваях або в валлійських горах.

Брокенський привид з'являється, коли Сонце світить через альпініста, що дивиться вниз з хребта або піку в туман. Світло проектує тінь альпініста вперед крізь туман, часто приймаючи химерні незграбні контури, викликані перспективою. Збільшення розмірів тіні - оптична ілюзія, що пояснюється тим, що спостерігач порівнює свою тінь, що лежить на відносно довколишніх хмарах, з далекими об'єктами поверхні, видимої крізь просвіти в хмарах; або коли неможливо зорієнтуватися в тумані та порівняти розміри. Крім того, тіні потрапляють на краплі води, що знаходяться на різних відстанях від ока, що порушує сприйняття глибини. Привид може рухатися (іноді зовсім несподівано) через рух хмарного шару і коливання щільності в хмарі.

План: Перші відомості про світло в античний період.
Створення основ геометричної оптики (Евклід,
Архімед, Птолемей, Лукрецій Кар).
Розвиток вчення про світло в період середньовіччя
(Роджер Бекон) та в епоху Відродження (Леонардо
так Вінчі, Порта).
Розвитку вчення про світло XVII столітті (Кеплер, Гук,
Гюйгенс, Галілей, Фермі). Створення почав
хвильової оптики та перших оптичних приладів
(Ліпперсгей, Галілей, Левенгук).
Розвиток оптики у ХІХ столітті. створення
теоретичних та експериментальних основ
хвильової оптики (Юнг, Френель, Стефан,
Больцман, Він, Максвелл, Майкельсон).

1. Перші відомості про світло в античний період. Створення основ геометричної оптики (Евклід, Архімед, Птолемей, Лукрецій Кар).

Вже в III ст до н. е. склалася геометрична оптика, основи
якої викладено у працях знаменитого Евкліда (300г. до зв.
е.), що узагальнює Емпіричні дані попередників
(Праці «оптика» та «катоптрики»). Дотримуючись Платона, Евклід
поділяє теорію зорових променів. Ці промені – прямі лінії.
Видимість предмета обумовлено тим, що з ока, як з
вершини, йде контур променів, що утворюють якого
спрямовані щодо кордону предмета. Величина
предмета визначається під кутовим зором.
В «оптиці» вперше формується закон прямолінійного
поширення світла.
У «Катоптриці» Евкліда розглядається явище відображення
світла. Тут сформульовано закон відображення світла. Цей закон
застосовується як і плоским так і сферичним дзеркалам.

Легенда приписує Архімеду
спалення римського флоту за допомогою
увігнутих дзеркал. Давнім був відомий
дія лінз, точніше-скляних
кульок. Так, драматург Арістофан,
сучасник Сократа, радить
боржнику розтопити боргове
зобов'язання, написане на восковій
дошці, за допомогою запального
скло.

Птолемей (19-бл. 160 ст до н.е.) досліджував
заломлення світла за допомогою (диск)
приладу, але закон заломлення не знайшов.
Лукрецій Кар (94-51гг.до н. е.) у своїй
поемі «про природу речей» трактує світло як
якийсь матеріальний субстрат. У ній ми
знаходимо прообраз корпускулярної природи
світла.
З поеми видно, що він був знайомий закон
відбиття світла:
«… відскакувати все від речей змушує
природа і відбивається назад під таким же
кутом, як упало».

2. Розвитку вчення про світло в період середньовіччя (Роджер Бекон) та в епоху Відродження (Леонардо да Вінчі, Порта).

У період середньовіччя оптика не набула якогось розвитку,
за винятком висловлювань та спостережень за світловими явищами
у роботах Роджера Бекона, що належать до XIII ст.
Роджер Бекон пояснював виникнення веселки заломленням у
дощових краплях; людям із слабким зором радив прикладати
до ока опуклу лінзу.
У період епохи Відродження (XV-XVI ст.) значний внесок у
розвиток оптики вніс Леонардо да Вінчі. Він вперше встановив, що
око важливо схожий з камерою-обскурою. Він же пояснив
стереоскопічність зору баченням двома очима. Йому належать
перші ідеї про хвильовий рух.

3. Розвитку вчення про світло XVII столітті (Кеплер, Гук, Гюйгенс, Галілей, Фермі). Створення почав хвильової оптики та перших оптичних приладів (Ліппе

3. Розвитку вчення про світло XVII столітті (Кеплер, Гук, Гюйгенс,
Галілей, Фермі). Створення почав хвильової оптики та
перших оптичних приладів (Ліпперсгей, Галілей,
Левенгук).
У XVII столітті оптика пережила винятковий розквіт. До
кінцю століття вона перетворилася на розгорнуту могутню галузь
фізичної науки поряд з механікою, доставила
єдино надійний матеріал для теоретичних
узагальнень.
У цей період розгорнулася теоретична боротьба навколо
питання про природу світла.
Розквіт оптики розпочався з удосконаленням методів
шліфування оптичного скла та пошуків збільшувальних труб.

У 1608 р. голландець Ліпперсгей подав
заявку на видачу йому патенту на
зорову трубу.
Галілей (1564-1642), почувши про трубу,
став думати над його можливим
пристроєм та самостійно
виготовив звану зараз трубу
Галілея. Вона використовується у біноклях.

4. Розвиток оптики у ХІХ столітті. Створення теоретичних та експериментальних основ хвильової оптики (Юнг, Френель, Стефан, Больцман, Він, Максвелл,

Майкельсон).
У XIX столітті у розвиток вчення про світло зробили великий внесок
вчені Юнг та Больцман, . Розглянемо їхні роботи.
Юнг Томас (1773-1829) - англійський вчений, один з
творців хвильової оптики, член Лондонського Королівського
товариства та його секретар (1802-1829). У 2 роки почав читати,
виявивши феноменальну пам'ять. У 4 роки знав на згадку
твори багатьох англійських поетів, у 8-9 років опанував
токарною майстерністю, майстрував різні фізичні
прилади, у 14 років познайомився з диференціальним
обчисленням (за Ньютоном), вивчив багато мов. Навчався в
Лондонському, Единбурзькому та Геттинському університетах,
спочатку вивчав медицину, потім захопився фізикою, зокрема,
оптикою та акустикою. АВ останні роки життя займався
упорядкуванням єгипетського словника.

У 1793 р. пояснив явище акомодації ока зміною
кривизни кришталика
2. У 1800 р. виступив на захист теорії світла.
3. У 1801 р. пояснив явище інтерференції світла та кільця
Ньютон.
4. У 1803 р. запровадив термін «інтерференція».
5. У 1803 р. зробив спробу пояснити дифракцію світла від
тонкої нитки, пов'язуючи її з інтерференцією.
6. Показав, що при відображенні променя світла від щільнішого
поверхні відбувається втрата напівхвилі.
7. Виміряв довжини хвиль різних кольорів, отримав для довжини
хвилі червоного кольору 0, 7 мікрона, для фіолетового-0, 42.
8. Висловив думку (1807 р.), що світло і промениста теплота
відрізняються один від одного лише довжиною хвилі.
9. У 1817 р. висунув ідею поперечності світлових хвиль.

Больцман Людвіг (1844-1906) - австрійський фізик - теоретик,
член Австрійської та членкор. Петербурзькій АН.
У 1866 р. ввів закон розподілу газових молекул за
швидкостям (статистика Больцмана).
У 1872 р. вивів основне рівняння кінетичної енергії
газу:
p=2n m0 ˂v˃/2
3
де ˂v˃ – середня швидкість молекул, m0 маса молекули, nконцентрація молекул (кількість молекул в одиниці об'єму
газу).
У 1872 р. довів статистичний характер 2-го початку
термодинаміки, показав неспроможність гіпотези теплової
смерті Всесвіту.
Вперше до вивчення застосував принципи термодинаміки.

Використовую гіпотезу Дж. Максвелла про світловий тиск,
1884 р. теоретично відкрив закон теплового випромінювання:
4
E=ßT ,раніше (1879 р.) експериментально встановлений
Стефаном (закон Стефана-Больцмана).
У 1884 р. із термодинамічних міркувань вивів
існування тиску світла.
Відстоював атомістичну теорію.
На честь Больцмана названо коефіцієнт пропорційності в
рівняння:
p = knT,
-23
-1
рівний 1,380662*10
Дж* К, названий постійною
Больцмана - однією з найважливіших постійних у фізиці, що дорівнює
відношенню температури, вираженої в одиницях енергії
(джоулі), до тієї ж температури, вираженої в градусах
Кельвіна:
до=2/3*m(0) (v)*2/2/T

Запитання:

1.
2.
3.
4.
5.
Хто відкрив на Місяці існування гір та
западин?
Як називається поема Лукреція Кара?
У період якої епохи значний внесок у
розвиток оптики вніс Леонардо да Вінчі?
Який термін вів Юнг Томас у 1803 році?
Ким і в якому році винайдено мікроскоп?

Останні матеріали розділу:

Чому на Місяці немає життя?
Чому на Місяці немає життя?

Зараз, коли людина ретельно досліджувала поверхню Місяця, вона дізналася багато цікавого про неї. Але факт, що на Місяці немає життя, людина знала задовго...

Лінкор
Лінкор "Бісмарк" - залізний канцлер морів

Вважають, що багато в чому погляди Бісмарка як дипломата склалися під час його служби в Петербурзі під впливом російського віце-канцлера.

Крутиться земля обертається як обертання землі навколо сонця і своєї осі
Крутиться земля обертається як обертання землі навколо сонця і своєї осі

Земля не стоїть на місці, а перебуває у безперервному русі. Завдяки тому, що вона обертається навколо Сонця, на планеті відбувається зміна часів.