Физикада жарык кубулуштары оптикалык болуп саналат, анткени алар ушул бөлүмгө кирет. Бул көрүнүштүн таасири адамдардын айланасындагы объектилерди көрүнөө кылуу менен эле чектелбейт. Мындан тышкары, күн жарыктандыруу жылуулук энергиясын космосто өткөрөт, анын натыйжасында денелер ысыйт. Мунун негизинде бул кубулуштун табияты тууралуу белгилүү гипотезалар айтылды.
Энергияны өткөрүү чөйрөдө таралуучу телолор жана толкундар тарабынан ишке ашырылат, демек нурлануу корпускулалар деп аталган бөлүкчөлөрдөн турат. Ошентип, Ньютон аларды атады, андан кийин бул системаны өркүндөткөн жаңы изилдөөчүлөр пайда болду: Гюйгенс, Фуко ж.б. Жарыктын электромагниттик теориясын Максвелл бир аз кийинчерээк сунуштаган.
Жарык теориясынын келип чыгышы жана өнүгүшү
Биринчи гипотезанын аркасында Ньютон корпускулярдык системаны түзүп, аны так түшүндүргөн.оптикалык кубулуштардын маңызы. Ар кандай түстүү нурлануулар бул теорияга кирген структуралык компоненттер катары сүрөттөлгөн. Интерференция жана дифракцияны 16-кылымда голландиялык окумуштуу Гюйгенс түшүндүргөн. Бул изилдөөчү жарык теориясын толкундарга негиздеген. Бирок, бардык түзүлгөн системалар оптикалык кубулуштардын маңызын жана негизин түшүндүрбөгөндүктөн, негиздүү болгон эмес. Узакка созулган издөөнүн натыйжасында жарык чыгаруулардын чындыгы жана аныктыгы, ошондой эле алардын маңызы жана негизи жөнүндөгү маселелер чечилбей калды.
Бир нече кылымдан кийин Фуко жетектеген бир нече изилдөөчүлөр Френель башка гипотезаларды айта башташты, анын натыйжасында толкундардын корпускулалардан теориялык артыкчылыгы ачылган. Бирок бул теориянын да кемчиликтери жана кемчиликтери болгон. Чындыгында бул жаратылган сыпаттама Күн менен Жердин бири-биринен абдан алыс болушуна байланыштуу космосто кандайдыр бир заттын бар экенин көрсөтүп турат. Эгерде жарык эркин түшүп, бул объекттерден өтсө, анда аларда туурасынан кеткен механизмдер бар.
Теорияны андан ары калыптандыруу жана өркүндөтүү
Ушул бүт гипотезанын негизинде денелерди жана молекулаларды толтурган дүйнөлүк эфир жөнүндө жаңы теорияны түзүүнүн өбөлгөлөрү пайда болду. Жана бул заттын өзгөчөлүктөрүн эске алуу менен, ал катуу болушу керек, натыйжада, илимпоздор ийкемдүү касиетке ээ деген жыйынтыкка келишкен. Чынында, эфир космостогу жер шарына таасир этиши керек, бирок андай болбойт. Ошентип, бул зат кандайдыр бир жол менен акталган эмес, жарык нурлануу ал аркылуу агып тышкары, жана алкатуулугу бар. Мына ушундай карама-каршылыктардын негизинде бул гипотеза шек жаратып, маанисиз жана андан аркы изилдөөлөр болду.
Максвелдин чыгармалары
Жарыктын толкундук касиеттери менен жарыктын электромагниттик теориясы Максвелл изилдөөсүн баштаганда бир болуп калды десек болот. Изилдөөнүн жүрүшүндө бул чоңдуктардын таралуу ылдамдыгы вакуумда болсо дал келери аныкталган. Эмпирикалык негиздөөнүн натыйжасында Максвелл жарыктын чыныгы табияты жөнүндөгү гипотезаны алдыга койгон жана далилдеген, ал жылдар жана башка практикалар жана тажрыйбалар менен ийгиликтүү тастыкталган. Ошентип, өткөн кылымда жарыктын электромагниттик теориясы түзүлгөн, ал бүгүнкү күнгө чейин колдонулат. Кийинчерээк ал классика катары таанылат.
Жарыктын толкун касиеттери: жарыктын электромагниттик теориясы
Жаңы гипотезанын негизинде λ=c/ν формуласы алынган, бул жыштыкты эсептөөдө узундукту табууга болорун көрсөтөт. Жарык чыгаруулар электромагниттик толкундар болуп саналат, бирок алар адамдар үчүн сезилсе гана. Кошумчалай кетсек, аларды ушундай деп атоого болот жана 4 1014 дан 7,5 1014 Гц чейин термелүүлөр менен мамиле кылынат. Бул диапазондо термелүү жыштыгы өзгөрүшү мүмкүн жана нурлануунун түсү ар кандай болот жана ар бир сегмент же интервал ага мүнөздүү жана тиешелүү түскө ээ болот. Натыйжада, көрсөтүлгөн маанинин жыштыгы вакуумдагы толкун узундугу болуп саналат.
Эсептөө көрсөткөндөй, жарык чыгаруу 400 нмден 700 нмге чейин болушу мүмкүн (кызгылт көк жанакызыл түстөр). Өтүү учурунда өң жана жыштык сакталып, толкун узундугуна көз каранды, ал таралуу ылдамдыгына жараша өзгөрөт жана вакуум үчүн белгиленген. Максвеллдин жарыктын электромагниттик теориясы илимий негизге негизделген, мында нурлануу дененин түзүүчүлөрүнө жана түз ага басым жасайт. Ырас, бул түшүнүк кийин Лебедев тарабынан сыналып, эмпирикалык түрдө далилденген.
Жарыктын электромагниттик жана кванттык теориясы
Термелүү жыштыктары боюнча жарык берүүчү телолордун чыгышы жана таралышы толкун гипотезасынан алынган мыйзамдарга туура келбейт. Мындай билдирүү бул механизмдердин курамын талдоодон келип чыгат. Немис физиги Планк бул жыйынтыкка түшүндүрмө табууга аракет кылган. Кийинчерээк ал нурлануу белгилүү бөлүкчөлөр – квант түрүндө болот деген жыйынтыкка келген, анда бул масса фотондор деп аталды.
Натыйжада оптикалык кубулуштарды талдоо жарыктын эмиссиясы жана жутулушу массанын курамын колдонуу менен түшүндүрүлгөн деген жыйынтыкка алып келди. Ал эми чөйрөдө тарагандар толкун теориясы менен түшүндүрүлгөн. Ошентип, бул механизмдерди толук изилдөө жана сүрөттөп берүү үчүн жаңы концепция талап кылынат. Мындан тышкары, жаңы система жарыктын ар кандай касиеттерин, башкача айтканда, корпускулалык жана толкунду түшүндүрүп, айкалыштырышы керек болчу.
Кванттык теориянын өнүгүшү
Натыйжада Бор, Эйнштейн, Планктын эмгектери квант деп аталган бул өркүндөтүлгөн түзүлүшкө негиз болгон. Бүгүнкү күнгө чейин, бул система сүрөттөйт жана түшүндүрөтжарыктын классикалык электромагниттик теориясы гана эмес, физикалык билимдин башка тармактары да бар. Түпкүлүгүндө жаңы концепция денелерде жана мейкиндикте болуп жаткан көптөгөн касиеттердин жана кубулуштардын негизин түзгөн жана мындан тышкары, ал көптөгөн кырдаалдарды алдын ала айтып, түшүндүргөн.
Негизи, жарыктын электромагниттик теориясы кыскача ар кандай доминанттарга негизделген кубулуш катары сүрөттөлөт. Мисалы, оптиканын корпускулярдык жана толкундуу өзгөрмөлөрү байланышка ээ жана Планк формуласы менен туюнтулат: ε=ℎν, кванттык энергия, электромагниттик нурлануу термелүүлөрү жана алардын жыштыгы бар, эч кандай кубулуш үчүн өзгөрбөгөн туруктуу коэффициент. Жаңы теорияга ылайык, белгилүү бир өзгөрүү механизмдери бар оптикалык система күчтүү фотондордон турат. Ошентип, теорема мындай угулат: кванттык энергия электромагниттик нурланууга жана анын жыштык термелүүсүнө түз пропорционал.
Планк жана анын жазгандары
Аксиома c=νλ, Планктын формуласынын натыйжасында ε=hc / λ түзүлөт, ошондуктан жогорудагы кубулуш вакуумдагы оптикалык таасири менен толкун узундугуна карама-каршы келет деген тыянак чыгарууга болот. Жабык мейкиндикте жасалган эксперименттер фотон бар болгонго чейин белгилүү бир ылдамдыкта кыймылдаарын жана темпин басаңдата албасын көрсөттү. Бирок ал жолдо жолуккан заттардын бөлүкчөлөрү менен сиңип, натыйжада алмашуу пайда болуп, ал жок болот. Протондор менен нейтрондордон айырмаланып, анын тынч массасы жок.
Электромагниттик толкундар жана жарыктын теориялары дагы эле карама-каршы кубулуштарды түшүндүрө албайт,мисалы, бир системада айкын касиеттери болот, ал эми башка корпускулярдык, бирок, ошентсе да, алардын баары нурлануу менен бириктирилген. Квант концепциясына таянып, болгон касиеттер оптикалык түзүлүштүн табиятында жана жалпы материяда бар. Башкача айтканда, бөлүкчөлөр толкундук касиеттерге ээ жана алар өз кезегинде корпускулярдуу.
Жарык булактары
Жарыктын электромагниттик теориясынын негиздери аксиомага негизделген, анда мындай дейт: молекулалар, денелердин атомдору көзгө көрүнгөн нурланууну жаратат, ал оптикалык кубулуштун булагы деп аталат. Бул механизмди чыгарган объектилердин абдан көп саны бар: лампа, ширеңке, түтүктөр ж.
Структураланган жарыктар
Жаркыроонун баштапкы келип чыгышы денедеги бөлүкчөлөрдүн башаламан кыймылынан улам атомдор менен молекулалардын дүүлүгүшүнөн келип чыккан. Бул температура жетишерлик жогору болгондуктан пайда болот. Нурлануучу энергия алардын ички күчү көбөйүп, ысып кеткендиктен көбөйөт. Мындай объекттер жарык булактарынын биринчи тобуна кирет.
Атомдордун жана молекулалардын күйгүзүүсү заттардын учкан бөлүкчөлөрүнүн негизинде пайда болот жана бул минималдуу топтоо эмес, бүтүндөй бир агым. Бул жерде температура өзгөчө роль ойнобойт. Бул жаркыроо люминесценция деп аталат. Башкача айтканда, ал дайыма дененин электромагниттик нурлануу, химиялыкреакция, протондор, нейтрондор ж.б.
Ал эми булактар люминесценттүү деп аталат. Бул системанын жарыктын электромагниттик теориясынын аныктамасы төмөнкүчө: эгерде дене энергияны сиңиргенден кийин бир аз убакыт өтүп, тажрыйба менен өлчөнсө, анан ал температуралык көрсөткүчтөрдүн эсебинен эмес нурланууну пайда кылса, демек, ал жогоруда айтылгандарга кирет. топ.
Люминесценциянын деталдуу анализи
Бирок, мындай мүнөздөмөлөр бул топту толук сүрөттөй албайт, анткени анын бир нече түрү бар. Чындыгында, энергияны сиңиргенден кийин, денелер ысытуу болуп калат, андан кийин нурланышат. толкундануу убактысы, эреже катары, өзгөрүп турат жана көптөгөн параметрлерге көз каранды, көп учурда бир нече сааттан ашпайт. Ошентип, жылытуу ыкмасы бир нече түрү болушу мүмкүн.
Сейректелген газ ал аркылуу туруктуу ток өткөндөн кийин радиация чыгара баштайт. Бул процесс электролюминесценция деп аталат. Жарым өткөргүчтөр менен светодиоддордо байкалат. Бул токтун өтүшү электрондордун жана тешиктердин рекомбинациясын бере тургандай болот, бул механизмдин аркасында оптикалык кубулуш пайда болот. Башкача айтканда, энергия электрдиктен жарыкка, тескери ички фотоэлектрдик эффектке айланат. Кремний инфракызыл эмитент катары каралат, ал эми галлий фосфиди жана кремний карбиди көрүнгөн кубулушту ишке ашырат.
Фотолюминесценциянын маңызы
Дене жарыкты сиңирет, ал эми катуу жана суюктуктар түпнускадан бардык жагынан айырмаланган узун толкундарды чыгарышатфотондор. Кызуу үчүн ультрафиолет нурлары колдонулат. Бул дүүлүктүрүү ыкмасы фотолюминесценция деп аталат. Ал спектрдин көрүнгөн бөлүгүндө пайда болот. Радиация өзгөрөт, бул чындыкты 18-кылымда англис окумуштуусу Стокс далилдеген жана азыр аксиоматикалык эреже болуп саналат.
Жарыктын кванттык жана электромагниттик теориясы Стокс концепциясын мындайча сүрөттөйт: молекула нурлануунун бир бөлүгүн өзүнө алат, андан кийин жылуулук алмашуу процессинде аны башка бөлүкчөлөргө өткөрөт, калган энергия оптикалык кубулушту чыгарат. hν=hν0 – A формуласы менен, люминесценциянын эмиссиясынын жыштыгы жутулган жыштыктан төмөн болуп, толкун узундугунун узундугуна алып келет.
Оптикалык кубулушту жайылтуу үчүн убакыт алкагы
Жарыктын электромагниттик теориясы жана классикалык физиканын теоремасы көрсөтүлгөн чоңдуктун ылдамдыгы чоң экенин көрсөтүп турат. Анткени, ал Күндөн Жерге чейинки аралыкты бир нече мүнөттүн ичинде басып өтөт. Көптөгөн илимпоздор убакыттын түз сызыгын жана жарыктын бир аралыктан экинчи аралыкка кандайча тарай турганын талдоого аракет кылышкан, бирок алар негизинен ийгиликке жете алышкан эмес.
Чындыгында жарыктын электромагниттик теориясы ылдамдыкка негизделген, ал физиканын негизги константасы болуп саналат, бирок алдын ала айтууга болбойт, бирок мүмкүн. Формулалар түзүлүп, тестирлөөдөн кийин электромагниттик толкундардын таралышы жана кыймылы айлана-чөйрөгө көз каранды экени белгилүү болду. Мындан тышкары, бул өзгөрмө аныкталаткөрсөтүлгөн чоңдук жайгашкан мейкиндиктин абсолюттук сынуу көрсөткүчү. Жарык нурлануусу ар кандай заттын ичине кире алат, натыйжада магниттик өткөрүмдүүлүк төмөндөйт, муну эске алуу менен оптиканын ылдамдыгы диэлектрдик өтүмдүүлүк менен аныкталат.
