빛의 역사적 기원

과학적 정의에서 빛은 모든 전자기파 스펙트럼을 가리킨다.

빛은 광자로 구성된 기본 입자로, 입자성과 요동성을 가지고 있으며, 이를 파동 입자 이중성이라고 합니다.

빛은 진공, 공기, 물 등 투명한 물질 속에서 전파될 수 있다.

가시광선의 범위에는 명확한 제한이 없으며 일반인의 눈이 받아들일 수 있는 빛의 파장은 400-700mm 사이입니다.

사람들이 보는 빛은 태양이나 백열등, 형광등, 레이저, 반딧불 등을 포함한 발광 장비에서 나온다.

인간의 생존에 없어서는 안 될 물질이기 때문에 빛에 관한 성어가 많고 동명 노래도 있다.

19 세기 물리학의 거물 중 하나인 스코틀랜드 물리학자 제임스 클라크 맥스웰의 연구결과가 나왔고 물리학자들은 광학법칙에 대해 명확한 인식을 가지고 있다.

어떤 의미에서 맥스웰은 마이클 패러데이의 반대이다.

패러데이는 실험에서 놀라운 직감을 가졌지만 정식 훈련을 전혀 받지 못했고, 패러데이와 동시대의 맥스웰은 고급 수학의 대가였다.

그는 케임브리지 대학에서 수학과 물리학을 잘하는데, 아이작 뉴턴은 2 세기 전에 그곳에서 그의 일을 완성했다.

뉴턴은 미적분을 발명했다.

미적분학은' 미분방정식' 의 언어로 표현되며, 사물이 시간과 공간에서 어떻게 미묘한 변화를 부드럽게 경험하는지를 묘사한다.

파도, 액체, 가스, 조개껍데기의 움직임은 모두 미분방정식의 언어로 묘사할 수 있다.

맥스웰은 정확한 미분방정식으로 패러데이의 혁명적인 연구 성과와 그의 힘장을 표현하는 명확한 목표를 가지고 그의 일을 시작했다.

맥스웰은 먼저 패러데이 전기장이 자기장으로 변할 수 있다는 것을 발견했고, 그 반대의 경우도 마찬가지였다.

그는 패러데이의 힘장에 대한 묘사를 채택하고 미분방정식의 정확한 언어로 다시 써서 현대과학에서 가장 중요한 방정식 중 하나를 얻었다.

그것들은 매우 어려워 보이는 8 개의 방정식 세트이다.

세계의 모든 물리학자와 엔지니어들은 대학원 단계에서 전자기학을 익히는 법을 배울 때 반드시 이 방정식을 소화하기 위해 노력해야 한다.

나중에 맥스웰은 자기에게 결정적인 질문을 했다. 만약 자기장이 전기장으로 변할 수 있고, 그 반대도 마찬가지라면, 만약 그것들이 영원히 서로 변환한다면 어떻게 될까? 맥스웰은 이러한 전자기장이 파도와 매우 유사한 파동을 생성한다는 것을 발견했다.

놀랍게도, 그는 이 파동의 속도를 계산했고, 빛의 속도를 발견했습니다! 1864 가 이 사실을 발견한 후, 그는 예언적으로 이렇게 썼다. "이 속도는 빛의 속도에 매우 가깝기 때문에, 우리는 빛 자체가 일종의 전자기 간섭이라고 믿을 만한 충분한 이유가 있는 것 같다.

"이것은 인류 역사상 가장 위대한 발견 중 하나 일 수 있습니다.

역사상 처음으로 빛의 신비가 마침내 밝혀졌다.

맥스웰은 갑자기 해돋이의 휘황찬란함, 해가 지는 붉은 불꽃, 무지개의 현란한 색채, 하늘에서 반짝이는 별들이 그가 황급히 한 페이지에 쓴 파도로 묘사될 수 있다는 것을 깨달았다.

오늘 우리는 TV 안테나, 적외선, 가시광선, 자외선, X 선, 마이크로웨이브, 감마선 등 전체 전자기파 스펙트럼이 맥스웨파, 즉 진동의 패러데이력장일 뿐이라는 것을 깨달았다.

빛은 인공광과 자연광으로 나뉜다.

자체 발광하는 물체를 광원이라고 하며 냉광과 열광원으로 나뉜다.

인공 조명.

실험에 따르면 빛은 전자기 복사인데, 이 전자기파의 파장 범위는 붉은 빛의 0.77 미크론에서 자광의 0.39 미크론이다.

파장이 0.77 미크론 이상 약 1000 미크론인 전자파를 적외선이라고 합니다.

0.39 미크론에서 약 0.04 미크론 이하의 것을' 자외선' 이라고 한다.

적외선과 자외선은 시각을 일으킬 수 없지만 광학 기기나 사진을 찍는 방법으로 이 발광 물체의 존재를 측정하고 감지할 수 있다.

그래서 광학에서 빛의 개념은 적외선과 자외선 분야로도 확대될 수 있다. X-레이조차도 빛으로 간주되고, 가시광선의 스펙트럼은 전자기파 스펙트럼의 일부일 뿐이다.

빛은 파동 입자 이중성을 가지고 있습니다. 즉, 주파수가 높은 전자파로 볼 수도 있고, 일종의 입자 (광자라고 함) 로 볼 수도 있습니다.

광속은 파리 국제계량국에 보존된 백금표를' 미터' 를 정의하는 기준으로 대체하고 광속은 당시 쌀과 초의 정의와 일치하는 299,792,458m/s 와 정확히 같다고 입을 모은다.

이후 실험 정확도가 높아지면서 광속의 수치가 달라졌다. 쌀은 빛이 1/299792458 초 이내에 지나가는 거리로 정의되며 광속은 "C" 로 표시됩니다.

지구상의 생명의 원천 중 하나일 뿐입니다.

단지 인간 생활의 기초일 뿐이다.

인간이 외부 세계를 이해하는 도구일 뿐이다.

정보의 이상적인 전달체나 전파 매체일 뿐이다.

인간의 감각이 외부에서 받는 모든 정보 중 적어도 90% 는 눈을 통해 전달되는 것으로 집계됐다 ... 한 줄기 빛이 물체에 투사될 때 반사, 굴절, 간섭, 회절이 발생한다.

빛은 균일한 매체에서 직선을 따라 전파됩니다.

적외선을 포함한 광파는 마이크로파의 파장보다 짧고 주파수가 높다. 따라서 전기 통신의 마이크로웨이브 통신에서 광통신으로 발전하는 것은 자연스럽고 필연적인 추세이다.

보통 라이트: 일반적으로 빛은 많은 광자로 이루어져 있습니다. 형광 아래 (일반 태양, 조명, 촛불 등). ), 광자 사이에는 연관성이 없습니다. 즉 파장이 다르고, 위상이 다르고, 편광 방향이 다르고, 전파 방향이 다릅니다. 조직되지 않은 규율이 없는 광자 대군처럼 모든 광자는 산병유용이며, 통일적으로 행동할 수 없습니다.

빛이 반사될 때 반사각은 입사각과 같으며, 같은 평면에서 법선 양쪽에서 광로는 반전될 수 있습니다.

라이트의 종류는 세 가지로 나눌 수 있습니다.

첫 번째는 열 효과에 의해 생성 된 빛입니다. 햇빛이 좋은 예입니다. 이 밖에도 촛불과 다른 물건들도 마찬가지다. 이 빛은 온도 변화에 따라 변색된다.

두 번째는 원자 발광이다. 형광등 내벽에 바르는 형광물질은 전자기파 에너지에 의해 빛을 발생시켜 네온사인의 원리도 마찬가지다.

원자 발광은 자신의 기본 색깔을 가지고 있다.

세 번째는 싱크로트론이며, 방출되는 빛의 에너지는 강하다. 이것은 원자로에서 나오는 빛이지만, 우리는 일상생활에서 이런 빛을 접할 기회가 거의 없다.

빛의 색상 분산 다색광이 단색광으로 분해되는 현상을 빛의 분산이라고 한다. 뉴턴은 1666 년에 처음으로 프리즘으로 빛의 분산을 관찰하고 백색광을 컬러 밴드 (스펙트럼) 로 분해했다. 분산 현상은 매체에서의 빛의 속도 (또는 굴절 인덱스 n=c/v) 가 빛의 빈도에 따라 변경된다는 것을 나타냅니다. 빛의 분산은 프리즘, 회절 래스터, 간섭계 등을 사용하여 수행할 수 있습니다. 백색광은 붉은색으로 이루어져 있다.

빨강, 오렌지, 노랑, 녹색 등의 색상을 단색광이라고 합니다.

분산: 다색광이 단색광으로 분해되어 스펙트럼을 형성하는 현상을 광색 분산이라고 합니다.

프리즘이나 래스터를 "분산 시스템" 으로 사용하여 분산을 실현할 수 있습니다.

다색광이 프리즘에 들어가면 다양한 주파수의 빛에 대해 굴절률이 다르고, 다양한 다색광의 전파 방향은 어느 정도 편향되어 프리즘을 떠날 때 분리되어 스펙트럼을 형성한다.

빛의 전자기 이론은 빛이 본질적으로 전자파 이론이라는 것을 보여준다.

전자기 복사는 빛과 같을 뿐만 아니라 반사, 굴절 및 편광 특성도 같습니다. 맥스웰의 이론 연구에 따르면 우주 전자기장은 광속으로 전파된다.

이 결론은 이미 헤르츠 실험에 의해 증명되었다.

맥스웰은 1865 에서 빛은 전자기 현상이라고 결론을 내렸다.

맥스웰 이론에 따르면 c/v=√( ε* μ) 여기서 C 는 진공의 광속이다.

ν 는 빛의 속도가 유전 상수가 ε 이고, 전도율이 μ인 매체에서의 전파 속도이다. C/v=n (굴절 인덱스) 이기 때문에 n=√( ε* μ) 의 모든 관계는 물질의 광학 상수, 전기 상수 및 자기 상수 간의 관계를 제공합니다.

당시 위의 공식에서는 N 이 빛의 파장에 따라 변화해야 한다는 것을 알 수 없었기 때문에 빛의 색산 현상을 설명할 수 없었다.

나중에 로렌츠는 1896 에서 전자이론을 창설했다. 이 이론에서 유전 상수 ε은 전자기장의 주파수, 즉 파장에 따라 빛의 분산 현상을 명확히 한다.

빛의 전자기 이론은 빛의 전파, 간섭, 회절, 산란, 편광과 같은 많은 현상을 설명할 수 있지만, 빛과 물질 상호 작용에서 에너지 양자 변환의 본질을 설명할 수는 없으며, 현대 양자 이론을 보완해야 한다.

빛의 본질에 관한 이론.

17 세기는 뉴턴 등이 주창한 것이다.

이 이론은 빛이 광원에서 비춰지는 입자로, 광원에서 비춰지는 물체까지 직선으로 전파되기 때문에 발광체가 비춰지는 물체에 보내는 고속 입자 한 다발을 상상할 수 있다고 주장한다.

이 이론은 빛의 직사광선과 반사 굴절 현상을 직관적으로 해석하여 보편적으로 받아들여졌다. 19 세기 초 빛 간섭 현상이 발견되기 전까지는 파동 이론에 의해 전복되지 않았다.

1905 제안 라이트는 입자 특성을 가진 물리적 오브젝트 (광자) 입니다.

하지만 이 개념은 빛의 파동성을 버리지 않았다.

빛의 파동 입자 이중성에 대한 이런 이해는 양자 이론의 기초이다.

빛의 본질에 관한 이론.

광파를 제안한 첫 번째 사람은 뉴턴과 동시대의 네덜란드인 호이겐스였다.

그는 17 세기에 빛의 파동 이론을 창립했는데, 빛의 입자 이론과는 반대이다.

그는 빛은 일종의 파동이고, 파동은 발광체로 인한 것이고, 조화는 매체에 의해 전파된다고 생각한다.

이 이론은 19 세기 초에 빛의 간섭과 회절 현상을 발견할 때까지 널리 인정되지 않았다.

19 세기 후반 전자기학의 발전에서 빛은 사실 음파와 같은 기계파가 아니라 전자파라는 것을 확인했다.

1888 년 독일 물리학자 헤르츠는 실험을 통해 전자파의 존재를 증명하고 빛의 전자기 이론을 확립했다.

이 이론은 빛의 전파, 간섭, 회절, 산란, 편광과 같은 많은 현상을 설명할 수 있다.

그러나 빛과 물질 상호 작용에서 에너지 양자화 변환의 본질을 설명할 수 없고 현대 양자 이론을 보완해야 한다.

빛의 분산 굴절률이 광파 주파수나 진공 중 파장에 따라 변하는 현상.

다색 빛이 미디어 인터페이스에서 굴절될 때 미디어는 파장에 따라 빛의 굴절률이 다르며 각 색상의 빛은 굴절각에 따라 서로 분리됩니다.

1672 년에 뉴턴은 프리즘으로 태양광을 컬러의 대역으로 분해했는데, 이것은 사람들이 처음으로 한 분산 실험이다.

일반적으로 굴절 인덱스 N 또는 분산 비율 DN/D 와 파장 λ의 관계를 사용하여 분산 법칙을 설명합니다.

모든 미디어의 분산은 정상 분산과 비정상적인 분산으로 나눌 수 있습니다.

다색 빛은 단색광으로 분해되어 스펙트럼을 형성하는 현상이다. 한 다발의 백색광이 유리 프리즘을 비추게 하고, 빛은 프리즘을 통해 굴절된 후, 다른 쪽의 흰색 화면에 컬러 광대를 형성한다. 색상 배열은 프리즘 상단 모서리에 가까운 빨간색, 하단 끝 보라색, 가운데는 오렌지, 노랑, 녹색, 인디고입니다. 이 광대를 스펙트럼이라고 합니다. 스펙트럼의 각 색상의 빛은 다른 색상의 빛으로 분해할 수 없습니다. 단색광이라고 합니다. 단색광과 섞인 빛을 다색 빛이라고 합니다. 자연계의 태양광, 백열등, 형광등에서 나오는 빛은 다색광이다. 빛이 물체에 비칠 때, 일부 빛은 물체에 반사되고, 일부 빛은 물체에 흡수된다.

오브젝트가 투명한 경우에도 부분적으로 오브젝트를 통과합니다.

물체마다 색깔에 따라 반사, 흡수, 투과가 다르기 때문에 색깔이 다르다.

예를 들어, 노란색 빛이 파란색 물체에 비치면 검은색이 나타납니다. 파란색 물체는 파란색 빛만 반사할 수 있고 노란색 빛은 반사할 수 없기 때문에 노란색 빛을 흡수하면 검은색만 볼 수 있기 때문입니다.

하지만 흰색이면 모든 색상을 반사합니다.

빛의 본질: 원자핵 밖의 전자는 에너지를 얻어 더 높은 궤도로 점프한다. 이 궤도는 불안정하지만, 다시 뛰어올라 빛의 형태인 광자를 방출합니다. 방출되는 에너지는 다르고 광자마다 파장도 다르다. 빛이란 무엇입니까? 연구할 가치가 있고 연구할 필요가 있는 문제이다.

오늘날, 물리학 대학은 상대성 이론과 양자 이론의 충돌이라는 병목 현상에 이르렀다. 빛의 본질이 기본 입자인지, 소리 같은 파도 (파동이 어떤 매체에서 전파되는 경우) 인지는 향후 연구에 도움이 된다.

현재 비교적 합리적인 견해는 빛이 입자이자 파동이며, 물방울과 파동의 관계와 같은 파동의 이중성을 가지고 있다는 것이다.