Свет для чего нужен: Для чего нужен свет? — Школьные Знания.com

Свет для растений — как влияет интенсивность и спектр

Cвет в жизни растений играет определяющую роль. Ведь световая энергия определяет процесс фотосинтеза. Фотосинтез – поглощение света растением через листья.

В листьях содержится пигмент, (пигмент — окрашенное вещество в организме, участвующее в его жизнедеятельности и придающее цвет коже, волосам, чешуе, цветкам, листьям) называемый хлорофиллом, и именно через него растение поглощает световую энергию.

Активный рост растения, увеличение листьев происходит путем питания растения углеводородами —  обычными органическими соединениями. Их вырабатывает растение в процессе фотосинтеза. Углеводороды – результат реакции воды и двуокиси углерода. Однако продуктом, который вырабатывается в завершении фотосинтеза, является кислород – соединение, без которого не могут существовать живые организмы.

 

Факторы влияющие на фотосинтез

Существует ряд факторов, напрямую влияющих на процесс фотосинтеза растений. Прежде всего, интенсивность процесса напрямую зависит от

— содержания двуокиси углерода,

— температуры окружающего воздуха,

— достаточного обеспечения растения водой

— интенсивности света.

Однако для того, чтобы растение развивалось оптимально, важно не только наличие световой энергии, но и спектр света, а также длительность светового периода, когда растение бодрствует, и темного периода, когда оно отдыхает. 

Если правильно регулировать длительность светового дня, то стадиями роста растения можно управлять. Так, у растений длинного дня можно регулировать их вегетативную стадию, а также время цветения. В свою очередь, для растений короткого дня световой период должен оставаться на определенном уровне, ведь слишком длительный период света может существенно нарушить время его цветения. Существует и категория растений, которые растут в зависимости от наличия света, но при этом продолжительность темного и светлого периода суток на них не влияет.

Таким образом, правильно регулируя свет, можно достичь качественных результатов в процессе выращивания разных видов растений.

Дополнительно освещение для растений вы можете купить прямо сейчас в нашем онлайн магазине, в разделе освещение

Что же такое спектр света, и как он влияет на развитие растений?

Солнечный свет не является однородным, если рассматривать его спектральный состав. Свет солнца – это лучи, которые имеют разную длину волны. Таким образом, свет – это частица спектра электромагнитных волн, которую человек может видеть. При этом различать человеческие глаза способны область электромагнитного спектра, которая пребывает в промежутке примерно от 400 до 700 нанометров. В нанометрах  измеряется длина, и именно эту единицу наиболее часто используют для измерения малых длин.

Но в жизни растений наиболее важное значение имеет физиологически активная и фотосинтетическая активная радиация.

Самые важные лучи для растений – оранжевые (620-595 нм) и красные (720-600 нм). Эти лучи поставляют энергию для процесса фотосинтеза, а также «отвечают» за процессы, влияющие на скорость развития растения. Например, пигменты с пиком чувствительности в красной области спектра отвечают за развитие корневой системы, созревание плодов, цветение растений. Для этого в теплицах используются натриевые лампы, у которых большая часть излучения приходится на красную область спектра. 

Так, к примеру, слишком большое количество красных и оранжевых лучей могут задержать цветение растения.

Также в фотосинтезе непосредственное участие принимают и синие, а также фиолетовые лучи (490-380нм). Кроме того, в их функции входит стимулирование образования  белков и регулирование скорости роста растения. Те растения, которые растут в природных условиях короткого дня, быстрее зацветают именно под воздействием этих лучей.

Пигменты с пиком поглощения в синей области отвечают за развитие листьев, рост растения и т.д. Растения, выросшие с недостаточным количеством синего света, например, под лампой накаливания, более высокие — они тянутся вверх, чтобы получить побольше «синего света». Пигмент, который отвечает за ориентацию растения к свету, также чувствителен к синим лучам.

Лучи, которые имеют длинную волну (315-380 нм), не позволяют растению чрезмерно «вытягиваться» и отвечают за синтез ряда витаминов. В то же время  ультрафиолетовые лучи, которые имеют длину волны 280-315 нм, могут повышать холодостойкость растений.

Таким образом, жизненно важными для развития растений не являются только желтые и зеленые лучи (565-490 нм).

Следовательно, при организации искусственного осветления растений необходимо в первую очередь учитывать их потребность в особенном спектре света.

Данный спектр, нужный растению выдаю специльно разработанные лампы для досветки растений, которые вы можете приобрести в нашем магазине в разделе свет

Если рассматривать растения с точки зрения их «отношения» к свету, то их принято делить на три категории:

— светолюбивые

— теневыносливые

— тенеиндифферентные. 

Для выращивания растений круглый год в условиях своей квартиры приобретайте — Фитосветильники для растений.

Какой свет нужен для растений в домашних условиях

В хорошем освещении нуждается не только зимний сад, но и обычные домашние цветы, а также выращиваемая на подоконниках рассада. Правильно оформленная досветка обеспечит им фотосинтез в любое время года, что гарантирует им нормальный рост и развитие, в том числе и корневой системы. Если света для выращиваемых цветов в доме будет недостаточно, то сразу же остановится их развитие и значительно ухудшится внешний вид.

И наоборот, слишком яркая досветка может сжечь листья, что приведет растение к их потере и последующей гибели. Именно поэтому с выбором подходящего светильника нельзя ошибиться. Современный рынок осветительных приборов предлагает пользователям огромное количество моделей, подходящих для освещения оранжерей и зимнего сада, а также для подсветки подоконников и этажерок с рассадой. Какое освещение подойдет лучше всего для растений в домашних условиях – тема нашей статьи.

Подходящий растению свет для стабильного роста

Солнечный свет оптимален для цветов, но требуемое его к ним поступление сложно обеспечить, особенно в холодное время года. Поэтому выбирая для досветки оранжереи или зимнего сада светильники, выбирать нужно те модели, в излучении которых присутствует весь спектр солнечного света, а именно:

• Ультрафиолетовый – растениям этот свет необходим для нормального роста. При его недостатке стебли цветов становятся длинными и тонкими – они как бы тянутся к солнцу, которого нет. Достаточное количество ультрафиолета сделает их мощными и в меру толстыми. Это свечение благотворно сказывается и на общем внешнем виде растений.
• Инфракрасный – он необходим растениям для цветения. Увеличение этого типа свечения используется и при недостатке их роста или при выраженной задержке развития.

Кроме того, всем растениям нужен не только инфракрасный и ультрафиолетовый свет, но и тот, который находится на другом конце его видимого спектра и немного за его пределами.

Все без исключения комнатные растения не любят много тепла, именно поэтому выбирать светильники стоит с низкой тепловой отдачей. Дополнительно снизить ее можно с помощью обычного вентилятора или специальных охлаждающих систем. И, самое главное, свет растениям круглосуточно не нужен. Достаточно включать досветку на 6 – 8 часов. Для этого рекомендуется воспользоваться специальными таймерами, которые есть в нашем интернет-магазине.

Какой свет нужен растениям, мы уже разобрались и в наших следующих разделах поговорим о том, как его правильно организовать и какие осветительные приборы использовать для этого.

Оформляем оптимальное освещение

Как мы уже разобрались в предыдущем разделе, при недостатке солнечного света для роста и развития комнатных растений используют искусственный свет, который излучают специальные светильники, установленные в оранжереях и зимних садах. Правильное освещение гарантирует им интенсивное развитие, не замедляющееся даже в холодное время года. Те, растения, которым нужна подсветка постоянно, при ее нехватке останавливаются в росте. Более того, они становятся вялыми, безжизненными, у них опадают листья и существенно страдает внешний вид. Именно поэтому в оформлении зимних садов и оранжерей организация искусственного освещения всегда стоит на первом месте. Для этого используются те осветительные приборы, которые дают ассимиляционный поток света, требуемый для растений, выращиваемых в домашних условиях.

Что касается оптимальных схем освещения, то чаще всего используется:

• Полная схема замены естественного света искусственным, позволяющая следить за ростом растений;
• Периодическая схема досветки, позволяющая удлинять световой день;
• Дополнительная схема, при которой искусственный свет дополняет естественный, что гарантирует повышение эффективности фотосинтеза в любое время года.

При организации искусственного освещения зимних садов и оранжерей необходимо учитывать не только, какой свет нужен растениям, но и какие лампы для него будут оптимальными. Ведь на современном рынке осветительных приборов представлено несколько их видов.

Виды светильников для искусственного освещения зимних садов и оранжерей

Для дополнительного поступления искусственного света комнатным растениям используются различные осветительные приборы, которые условно можно разделить на следующие группы:

• Светодиодные фитолампы. Этот вид осветительных приборов считается оптимальным, не только для зимнего сада, но и для досветки рассады, выращиваемой на подоконнике.
  К преимуществам этих осветительных приборов можно отнести небольшую мощность свечения, низкую теплоотдачу, энергоэкономность и долгий срок службы. И, самое главное, используемые в этих светильниках полупроводниковые светодиоды сочетают в себе несколько цветовых спектров, а значит могут использоваться для одновременного покрытия нескольких фитоучастков.
• Энергосберегающие лампы. Этот тип источника света подходит для профессионального использования. Эти лампы бывают холодного, теплого и дневного свечения. А это значит, что модели, дающие холодный свет, ускорят рост растений, дающие теплый световой поток – будут благоприятствовать их цветению, а те, которые имеют дневной свет – продлят длительность светового дня, что может быть необходимо для роста рассады.
• Люминесцентные. Их главной особенностью будет низкая тепловая отдача, что делает их полностью безопасными для растений, которым крайне необходимо освещение. Те модели, в которых присутствуют синие лучи, будут способствовать активизации фотосинтеза.
• Натриевые. Эти осветительные приборы дают подходящий свет плодоносящим растениям. Их чаще всего используют в профессиональных оранжереях и теплицах, где требуется скорейшее созревание плодов.
• Галогенные. Свечение этих ламп максимально приближено к дневному свету, поэтому их рекомендуется использовать в том числе для досветки рассады и комнатных цветов. Этот свет комнатным растениям обеспечит великолепный внешний вид, который сделает их неотличимыми от тех, которые выращены на улице.

В одном зимнем саду или оранжерее рекомендуется использовать несколько видов фитоламп для цветов. Это обеспечит им беспрерывный рост и развитие. А их безупречным внешним видом вы, по праву, будете гордиться.

Правила использования фитосвета

Решив использовать фитолампы для искусственной досветки своих комнатных растений, при их установке следует придерживаться следующих нехитрых правил:

• Лампу следует располагать от растений так, чтобы их стебель и листья не пострадали от слишком сильного излучения тепла.
• Количество осветительных приборов должно соответствовать распределению света из расчета 70 Вт на 1 кв.м.
• При сокращении светового дня пропорционально ему нужно увеличивать период искусственной досветки зимнего сада.
• Световой поток используемых фитоламп должен быть направлен прямо на растения.

Знание этих правил, равно как и того, как расположить свет, позволят вам организовать такое искусственную подсветку сада, которая будет способствовать их росту и развитию в любое время года.

Правила выбора фитоламп

Большой выбор фитоламп ТМ Paulmann, SLV, Philips по доступной цене можно приобрести в нашем интернет-магазине. Сделать это можно не выходя из дома, оформив на нашем сайте онлайн заказ.

А если вы не знаете, какое количество осветительных приборов необходимо вам для полноценного искусственного освещения зимнего сада, предлагаем вам воспользоваться нашей новой услугой – вызвать нашего технического консультанта на объект. Он не только точно подсчитает, сколько фитоламп вам нужно для стабильного роста и развития растений, но и назовет примерную стоимость проекта.

Свет | Определение, свойства, физика, характеристики, типы и факты

видимый спектр света

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Исаак Ньютон Альберт Эйнштейн Джеймс Клерк Максвелл Птолемей Роджер Бэкон

Похожие темы:

цвет Солнечный лучик фотон интенсивность света скорость света

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Что такое свет в физике?

Свет — это электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Электромагнитное излучение возникает в чрезвычайно широком диапазоне длин волн, от гамма-лучей с длиной волны менее примерно 1 × 10 ⁻¹¹ метров до радиоволн, измеряемых в метрах.

Какова скорость света?

Скорость света в вакууме является фундаментальной физической константой, и в настоящее время принято значение 29.

9 792 458 метров в секунду, или около 186 282 миль в секунду.

Что такое радуга?

Радуга образуется при преломлении солнечного света сферическими каплями воды в атмосфере; два преломления и одно отражение в сочетании с хроматической дисперсией воды создают первичные цветовые дуги.

Почему свет важен для жизни на Земле?

Свет является основным инструментом восприятия мира и взаимодействия с ним для многих организмов. Солнечный свет согревает Землю, определяет глобальные погодные условия и запускает поддерживающий жизнь процесс фотосинтеза; около 10 ²² джоулей солнечной лучистой энергии достигает Земли каждый день. Взаимодействие света с материей также помогло сформировать структуру Вселенной.

Каково отношение цвета к свету?

В физике цвет ассоциируется именно с электромагнитным излучением определенного диапазона длин волн, видимым человеческому глазу. Излучение таких длин волн составляет часть электромагнитного спектра, известную как видимый спектр, т. е. свет.

свет , электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Электромагнитное излучение возникает в чрезвычайно широком диапазоне длин волн, от гамма-лучей с длиной волны менее примерно 1 × 10 ⁻¹¹ метров до радиоволн, измеряемых в метрах. В этом широком спектре длины волн, видимые человеку, занимают очень узкую полосу, от примерно 700 нанометров (нм; миллиардных долей метра) для красного света до примерно 400 нм для фиолетового света. Области спектра, примыкающие к видимому диапазону, часто также называют световыми, инфракрасными с одной стороны и ультрафиолетовыми с другой. Скорость света в вакууме — фундаментальная физическая константа, принятое в настоящее время значение которой равно ровно 299 792 458 метров в секунду, или около 186 282 миль в секунду.

Нет однозначного ответа на вопрос «Что такое свет?» удовлетворяет множеству контекстов, в которых свет воспринимается, исследуется и используется. Физик интересуется физическими свойствами света, художник — эстетической оценкой визуального мира. Благодаря зрению свет является основным инструментом восприятия мира и общения в нем. Солнечный свет согревает Землю, определяет глобальные погодные условия и запускает поддерживающий жизнь процесс фотосинтеза. В самом большом масштабе взаимодействие света с материей помогло сформировать структуру Вселенной. Действительно, свет дает окно во Вселенную, от космологических до атомных масштабов. Почти вся информация об остальной Вселенной достигает Земли в виде электромагнитного излучения. Интерпретируя это излучение, астрономы могут заглянуть в самые ранние эпохи Вселенной, измерить общее расширение Вселенной и определить химический состав звезд и межзвездной среды. Подобно тому, как изобретение телескопа значительно расширило возможности исследования Вселенной, так и изобретение микроскопа открыло сложный мир клетки. Анализ частот света, испускаемого и поглощаемого атомами, явился основным толчком к развитию квантовой механики. Атомная и молекулярная спектроскопия по-прежнему остается основным инструментом для исследования структуры вещества, обеспечивая сверхчувствительные тесты атомных и молекулярных моделей и способствуя изучению фундаментальных фотохимических реакций.

Свет передает пространственную и временную информацию. Это свойство лежит в основе областей оптики и оптических коммуникаций, а также множества связанных с ними технологий, как зрелых, так и развивающихся. Технологические приложения, основанные на манипулировании светом, включают лазеры, голографию и волоконно-оптические телекоммуникационные системы.

В большинстве повседневных обстоятельств свойства света можно вывести из теории классического электромагнетизма, в которой свет описывается как связанные электрические и магнитные поля, распространяющиеся в пространстве в виде бегущей волны. Однако эта волновая теория, разработанная в середине 19 в.го века недостаточно для объяснения свойств света при очень низкой интенсивности. На этом уровне квантовая теория необходима для объяснения характеристик света и взаимодействия света с атомами и молекулами. В своей простейшей форме квантовая теория описывает свет как состоящий из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Однако ни классическая волновая модель, ни классическая модель частиц не описывают свет правильно; свет имеет двойственную природу, которая раскрывается только в квантовой механике. Этот удивительный корпускулярно-волновой дуализм характерен для всех первичных составляющих природы (например, электроны имеют как корпускулярный, так и волновой аспекты). С середины 20-го века физики считали законченной более полную теорию света, известную как квантовая электродинамика (КЭД). КЭД объединяет идеи классического электромагнетизма, квантовой механики и специальной теории относительности.

Britannica Quiz

27 правильных или неверных вопросов из самых сложных научных викторин Britannica

В этой статье основное внимание уделяется физическим характеристикам света и теоретическим моделям, описывающим природу света. Его основные темы включают введение в основы геометрической оптики, классические электромагнитные волны и эффекты интерференции, связанные с этими волнами, а также основные идеи квантовой теории света. Более подробные и технические презентации этих тем можно найти в статьях «Оптика, электромагнитное излучение, квантовая механика и квантовая электродинамика». См. также относительность для получения подробной информации о том, как рассмотрение скорости света, измеренной в различных системах отсчета, сыграло решающую роль в развитии специальной теории относительности Альберта Эйнштейна в 1905 году. world

Хотя есть явные свидетельства того, что ряд ранних цивилизаций использовали простые оптические инструменты, такие как плоские и криволинейные зеркала и выпуклые линзы, древнегреческим философам обычно приписывают первые формальные рассуждения о природе света. Концептуальное препятствие, заключающееся в том, чтобы отличить человеческое восприятие визуальных эффектов от физической природы света, препятствовало развитию теорий света. В этих ранних исследованиях преобладало созерцание механизма зрения. Пифагор ( с. 500 г. до н.э.) предположил, что зрение вызывается зрительными лучами, исходящими из глаза и поражающими объекты, тогда как Эмпедокл ( г. ок. 450 г. до н.э.), по-видимому, разработал модель зрения, в которой свет излучался как объектами, так и глазом. Эпикур ( г. ок. г. 300 г. до н.э.) считал, что свет излучается другими источниками, помимо глаза, и что зрение возникает, когда свет отражается от объектов и попадает в глаз. Евклид ( г. ок. г. 300 г. до н.э.) в своей книге «Оптика » представил закон отражения и обсудил распространение световых лучей по прямым линиям. Птолемей ( с. 100 н.э.) предпринял одно из первых количественных исследований преломления света при переходе из одной прозрачной среды в другую, сведя в таблицы пары углов падения и пропускания для комбинаций нескольких сред.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подписаться

С упадком греко-римского царства научный прогресс переместился в исламский мир. В частности, аль-Махмун, седьмой аббасидский халиф Багдада, основал Дом Мудрости (Байт аль-Хикма) в 830 г. н.э. для перевода, изучения и улучшения эллинистических научных и философских трудов. Среди первых ученых были аль-Хорезми и аль-Кинди. Известный как «философ арабов», аль-Кинди расширил концепцию прямолинейно распространяющихся световых лучей и обсудил механизм зрения. К 1000 году от пифагорейской модели света отказались, и появилась лучевая модель, содержащая основные концептуальные элементы того, что сейчас известно как геометрическая оптика. В частности, Ибн аль-Хайтам (латинизированный как Альхазен) в Китаб аль-маназир ( ок. 1038; «Оптика») правильно приписывал зрение пассивному восприятию световых лучей, отраженных от предметов, а не активному излучению световых лучей глазами. Он также изучал математические свойства отражения света от сферических и параболических зеркал и нарисовал подробные изображения оптических компонентов человеческого глаза. Работа Ибн аль-Хайтама была переведена на латынь в 13 веке и оказала побудительное влияние на францисканского монаха и естествоиспытателя Роджера Бэкона. Бэкон изучал распространение света через простые линзы и считается одним из первых, кто описал использование линз для коррекции зрения.

Световедение для детей. Простое введение в оптику

Световедение для детей. Простое введение в оптику

Вы здесь: Домашняя страница > Наука > Свет

• Дом
• Индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 15 декабря 2021 г.

Вы когда-нибудь боялись темноты? Неудивительно, если вы были или остаетесь сегодня, потому что люди — создания света, глубоко запрограммировано миллионами лет истории, чтобы избежать темные опасности ночи. Свет жизненно важен для нас, но мы не всегда утруждайте себя его пониманием. Почему это делает некоторые вещи кажутся разными цветами по сравнению с другими? Он путешествует как частицы или волны? Почему он движется так быстро? давайте возьмем присмотритесь к некоторым из этих вопросов — давайте прольем свет на свет!

Фото: Обычный свет кажется белым, но если посветить на него через Призму (клин) из стекла видно, что она действительно сделана из целого спектра цветов.

Содержание

1. Что такое свет?
2. Свет — это частица или волна?
3. Как ведет себя свет
   • Отражение
   • Преломление
   • Дифракция
   • Помехи
4. Откуда берется свет?
5. Как атомы создают свет
6. Как на самом деле работает свет
7. Горячий свет и холодный свет
8. Многоцветный свет
9. Дело не в том, как есть, а в том, как ты это видишь
10. Узнать больше

Что такое свет?

Когда мы очень молоды, у нас есть очень простое представление о свете: мир либо светлый, либо темный, и мы можем переходить от одного к другому просто щелкнув выключателем на стене. Но вскоре мы узнаем, что свет сложнее, чем это.

Свет прибывает на нашу планету после быстрого путешествия от Солнца, 149миллионов км (93 миллиона миль). Свет путешествует в 186 000 миль (300 000 км) в секунду, так что свет, который вы видите сейчас был все еще спрятан на Солнце около восьми минут назад. Положи это с другой стороны, свету требуется примерно в два раза больше времени, чтобы добраться от Солнца до Земля, как она делает, чтобы сделать чашку кофе!

Свет — это вид энергии

Но почему свет вообще совершает это путешествие? Как вы, наверное, знаете, Солнце — это ядерный огненный шар, извергающий энергию во всех направлениях. свет, который мы видим, это просто та часть энергии, которую Солнце делает то, что наши глаза могут обнаружить. Когда свет проходит между двумя местами (от Солнца до Земли или от фонарика до тротуара в перед вами темной ночью), энергия совершает путешествие между этими двумя точки. Энергия распространяется в виде волн (аналогично волнам на море, но примерно в 100 миллионов раз меньше) — вибрирующий образец электричества и магнетизма, который мы называем электромагнитным энергия. Если бы наши глаза могли видеть электричество и магнетизм, мы могли бы видеть каждый луч света как волну электричества, вибрирующую в одном направление и волна магнетизма, вибрирующая под прямым углом к ​​нему. Эти две волны будут двигаться синхронно и со скоростью света.

Изображение: Энергия света любит путешествовать наружу! Большая часть естественного света проникает в наш мир от Солнца, показанного здесь крупным планом. испуская взрыв радиации, называемый солнечной вспышкой. Фото предоставлено Обсерваторией солнечной динамики НАСА (SDO).

Свет — это частица или волна?

В течение сотен лет ученые спорили о том, является ли свет вообще волна. Еще в 17 веке блестящий английский ученый сэр Исаак Ньютон (1642–1727) — один из первых людей, изучавших дело в деталях — мысленный свет был потоком «корпускул» или частиц. Но его великий соперник, не менее блестящий голландец по имени Кристиан Гюйгенс (1629 г.–1695), был совершенно непреклонен в том, что свет состоит из волн.

Фото: Исаак Ньютон утверждал, что свет представляет собой поток частиц. Фотография Уильяма Томаса Фрая предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Так началась полемика, которая не утихает и по сей день. чтобы понять почему. В некотором смысле свет ведет себя точно так же, как волна: свет отражается от зеркала, например, точно так же, как волны врезаясь в море, «отражаются» от волноломов и снова выходят наружу. Другими словами, свет ведет себя гораздо больше как поток частиц — как пули, стреляющие в быстрой последовательности из ружья. В 20 веке физики пришли к выводу, что свет может быть и частица, и волна одновременно. (Эта идея звучит довольно просто, но носит довольно сложное название корпускулярно-волнового дуализма.)

Реальный ответ на эту проблему больше зависит от философии и психология, чем физика. Наше понимание мира основано на как наши глаза и мозг интерпретируют это. Иногда нам кажется, что свет ведет себя как волна; Иногда кажется, что свет поток частиц. У нас есть два ментальных ящика, а свет — нет. вполне вписывается в любой из них. Это как стекло тапочка, которая не подходит ни к одной из уродливых сестер (частица или волна). Мы можем притвориться, что это почти подходит им обоим, иногда. Но в по правде говоря, свет — это просто то, что он есть — форма энергии, которая не соответствовать нашей мысленной схеме того, как все должно быть. Однажды кто-то будет придумать лучший способ описания и объяснения того, что делает совершенное чувство во всех ситуациях.

Рекламные ссылки

Как ведет себя свет

Световые волны (давайте пока предположим, что это действительно волны) ведут себя в четыре особенно интересных и полезных способа, которые мы описываем как отражение, преломление, дифракция и интерференция.

Отражение

Самое очевидное, что свет отражается вещи. Единственная причина, по которой мы можем видеть окружающие нас вещи, — это свет, то ли от Солнца, то ли от чего-то вроде электрической лампы здесь на Земля, отражается от них в наши глаза. Отрезать источник света или помешать ему достичь ваших глаз, и эти объекты исчезнут. Они не перестают существовать, но вы больше не можете их видеть.

Фото: Вот это я называю зеркалом! На самом деле это шесть сегментов огромного зеркала космического телескопа Джеймса Уэбба. Изображение предоставлено НАСА.

Отражение может происходить двумя совершенно разными способами. Если у тебя есть гладкая, хорошо отполированная поверхность, и вы направляете узкий луч света на вы получаете узкий луч света, отраженный от него. Это называется зеркальным отражением, и это то, что происходит, если вы освещаете фонарик или лазер в зеркало: вы получаете четко определенный пучок света отскакивает обратно к вам. Большинство объектов не являются гладкими и сильно полированные: они довольно грубые. Итак, когда вы проливаете на них свет, это разбросаны повсюду. Это называется диффузным отражением и так мы видим большинство объектов вокруг нас, когда они рассеивают свет падение на них.

Если вы видите свое лицо в чем-то, то это зеркальное отражение; если Вы не можете видеть свое лицо, это рассеянное отражение. Отшлифовать чайную ложку и вы можете видеть свое лицо совершенно ясно. Но если ложка грязная, все кусочки грязи и пыли рассеивают свет во все стороны и твое лицо исчезает.

Подробнее об этом читайте в нашей статье о том, как работают зеркала.>

Преломление

Фото: Изгиб (преломление) лазерных лучей через кристалл. Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Световые волны распространяются прямолинейно через пустое пространство (вакуум), но более интересные вещи происходят с ними, когда они путешествуют по другие материалы, особенно когда они переходят из одного материала в другой. В этом нет ничего необычного: мы сами делаем то же самое.

Вы замечали, как ваше тело замедляется, когда вы пытаетесь ходить? через воду? Вы мчитесь по пляжу на максимальной скорости, но как только когда вы попадаете в море, вы сразу же замедляетесь. Как бы ты ни старался, вы не можете бежать так же быстро по воде, как по воздуху. Плотный жидкость труднее оттолкнуть, поэтому она замедляет вас. Точно то же самое происходит со светом, если посветить им в воду, стекло, пластик или другой более плотный материал: он очень сильно тормозит. Это имеет тенденцию создавать легкие волны изгиб — то, что мы обычно называем преломлением.

Как работает рефракция

Фото: Преломление делает соломинку для питья согнутой (верхняя и нижняя части кажутся несоединенными) когда стоит в кувшине с водой..

Вы, наверное, замечали, что вода может преломлять свет. Вы можете видеть это для себя, положив соломинку в стакан с водой. Обратите внимание, как солома кажется перегнутой в месте, где вода встречается с воздухом наверху это. Изгиб происходит не в самой воде, а на стыке воздух и вода. Вы можете видеть, что то же самое происходит в этом фотография лучей лазерного света, сияющих между двумя кристаллами наверху. При пересечении стыка балки довольно заметно изгибаются.

Почему это происходит? Возможно, вы узнали, что скорость света всегда одно и то же, но это верно только тогда, когда свет распространяется в вакуум. На самом деле свет в некоторых материалах распространяется медленнее, чем другие. В воде он движется медленнее, чем в воздухе. Или, говоря иначе Кстати, свет замедляется при переходе из воздуха в воду и ускоряется при переходе из воды в воздух. Вот что заставляет соломинку выглядеть согнутый. Давайте посмотрим на это немного подробнее.

Представьте луч света, летящий по воздуху под углом немного воды. А теперь представьте, что луч света на самом деле представляет собой линию людей. плывут строем, бок о бок, по воздуху. пловцы с одной стороны войдут в воду быстрее, чем пловцов с другой стороны, и при этом они замедлят вниз — потому что в воде люди передвигаются медленнее, чем в воздухе. Это значит вся очередь начнет замедляться, начиная с пловцов на одной стороне и заканчивая пловцами на другая сторона через некоторое время. Это приведет к тому, что вся линия согнуть под углом. Именно так ведет себя свет, когда входит вода — и почему из-за воды соломинка выглядит согнутой.

Рефракция невероятно полезна. Если вы носите очки, вы, вероятно, знать, что линзы, которые они содержат, представляют собой изогнутые кусочки стекла или пластик, который изгибает (преломляет) свет от предметов, на которые вы смотрите в. Изгиб света создает впечатление, что он исходит ближе или дальше (в зависимости от типа ваших объективов), что устраняет проблему своим взглядом. Другими словами, ваши очки исправляют ваше зрение. замедляя входящий свет, чтобы он немного менял направление. Бинокли, телескопы, фотоаппараты, очки ночного видения и многое другое. остальные вещи с линзами работают точно так же (коллективно мы называть это оптическим оборудованием).

Хотя обычно свет распространяется прямолинейно, вы можете заставить его сгибать углы, стреляя по тонким стеклянным или пластиковым трубам называются оптоволоконными кабелями. Отражение и преломление работают внутри этих «световых трубок», создавая лучи свет следуют необычным путем, по которому они обычно не идут.

Дифракция

Мы слышим звуки, огибающие дверные проемы, но не видим их углы — зачем? Подобно свету, звук распространяется в виде волн (это очень разные виды волн, но идея энергии движение по волновой схеме в целом такое же). Звуковые волны стремятся размером от нескольких сантиметров до нескольких метров, и они распространяются, когда они подходят к отверстию примерно одинакового размера как они есть — что-то вроде дверного проема, например. Если звук торопится по коридору в вашем общем направлении и там открывается дверной проем в комнату, где вы сидите, звуковые волны будут распространяться в через дверной проем и путешествие к вашим ушам.

То же самое не происходит со светом. Но свет будет распространяться точно так же, если вы посветите им на крошечное отверстие примерно такого же размера, как его длина волны. Вы могли заметить этот эффект, который называется дифракцией. если зажмурить глаза и посмотреть на уличный фонарь в темноте. Как глаза закрываются, кажется, что свет растекается странными полосами по мере того, как он протискивается сквозь узкие щели между веками и ресницами. Чем плотнее вы закрываете глаза, тем больше распространяется свет (пока он не исчезнет когда вы полностью закрываете глаза).

Художественное произведение: Когда свет от лазера (1) проходит через узкую щель (2), волны распространяются (3) и образуют дифракционную картину из светлых и темных полос (4). Различное количество, формы и размеры щелей создают более сложные дифракционные картины.

Помехи

Если вы стоите над спокойным прудом (или ванной, полной воды) и окунаете пальцем (или позвольте одной капле капнуть в воду поверхность с высоты), вы увидите волны энергии, распространяющиеся наружу с точки удара. Если вы сделаете это в двух разных местах, два набора ряби будут двигаться навстречу друг другу, сталкиваться друг с другом, и образуют новый узор ряби, называемый интерференцией. шаблон. Свет ведет себя точно так же. Если два источника света производить волны света, которые движутся вместе и встречаются, волны будут мешают друг другу там, где пересекаются. В некоторых местах гребни волны будут усиливаться и увеличиваться, но в других местах гребень одной волны встретится с впадиной другой волны, и две отменяет.

Фото: Тонкопленочная интерференция заставляет цвета, которые вы видите, кружиться на поверхности мыльных пузырей.

Интерференция вызывает такие эффекты, как вихревой цветной спектр узоры на поверхности мыльных пузырей и тому подобный эффект радуги вы можете видеть, если вы подносите компакт-диск к свету. Что происходит что две отраженные световые волны интерферируют. Одна световая волна отражается от внешний слой мыльной пленки, оборачивающий воздушный пузырь, в то время как вторая световая волна проходит через мыло только для того, чтобы отразить от его внутреннего слоя. Две световые волны распространяются немного по-разному. расстояния, чтобы они сбились с шага. Когда они снова встретятся на пути назад из пузыря, они мешают. Это делает цвет изменения света в зависимости от толщины мыльного пузыря. По мере того, как мыло постепенно разжижается, количество помех меняется и меняется и цвет отраженного света. Подробнее об этом читайте в наша статья о тонкопленочной интерференции.

Интерференция очень красочна, но у нее есть и практическое применение. Техника под названием интерферометрия может использовать мешающие лазерные лучи для измерения невероятно малые расстояния.

Откуда берется свет?

Фото: Дуговая сварка излучает свет при сварке металлов. расплавляются электрическим током. Атомы здесь сильно возбуждены! Фотография Мартина Райта, предоставлена ​​ВМС США.

Если вы читали нашу статью об энергетике, вы узнаете, что энергия — это нечто такое, что не возникает просто так. синий: он должен откуда-то появиться. Есть фиксированная сумма энергии во Вселенной, и ни один процесс никогда не создает и не разрушает энергии — он просто превращает часть существующей энергии в одну или несколько другие формы. Эта идея представляет собой основной закон физики, называемый законом сохранения энергии, и это применимо к свету так же, как ко всему остальному. Так откуда же тогда берется свет? Как именно вы «делаете» свет?

Оказывается, свет создается внутри атомов когда они «возбуждаются». Это не взволнован в глупом, хихикающем смысле слова, а в более узком научном смысле. Думать о электроны внутри атомов немного напоминают светлячков, сидящих на лестнице. Когда атом по той или иной причине поглощает энергию, электроны перейти на более высокий энергетический уровень. Визуализируйте одного из светлячков переход на более высокую ступеньку лестницы. К сожалению, лестница не так уж и устойчив, когда там наверху качается светлячок, так что муху очень легко уговорить прыгнуть туда, где она была до. При этом он должен отдавать поглощенную энергию — и это делает это, мигая хвостом.

Примерно так и происходит, когда атом поглощает энергию. Ан электрон внутри него перескакивает на более высокий энергетический уровень, но заставляет атом нестабильный. Когда электрон возвращается на исходный уровень, он отдает энергия в виде вспышки света называется фотоном.

Как атомы излучают свет

Атомы — это мельчайшие частицы, из которых состоят все вещи. Сильно упрощая, атом немного похож на нашу солнечную систему, которая имеет Солнце в центре и планеты, вращающиеся вокруг него.

Большая часть массы атома сосредоточена в ядре в центре (красный), сделанный из протонов и нейтронов, упакованных вместе.

Электроны (синие) расположены вокруг ядра в оболочках (иногда называются орбиталями или энергетическими уровнями). Чем больше энергии у электрона, тем дальше он от ядра.

Атомы излучают свет в трехэтапном процессе:

1. Сначала они находятся в стабильном «основном состоянии» с электронами на своих обычных местах.
2. Когда они поглощают энергию, один или несколько электронов выбрасываются дальше от ядра на более высокие энергетические уровни. Мы говорим, что атом теперь «в восторге».
3. Однако возбужденный атом нестабилен и быстро пытается вернуться в свое стабильное основное состояние. Так он отдает лишнюю энергию первоначально полученный как фотон энергии (волнистая линия): пакет света.

Как на самом деле работает свет

Как только вы поймете, как атомы поглощают и отдают энергию, наука о свете обретает смысл в очень интересный новый способ. Например, подумайте о зеркалах. Когда ты посмотри в зеркало и увидишь свое лицо в отражении, что на самом деле происходит? Свет (может быть, из окна) бьет вам в лицо и отражается в зеркало. Внутри зеркала атомы серебра (или другого сильно отражающего металл) улавливают поступающую световую энергию и возбуждаются. Это делает их нестабильными, поэтому они испускают новые фотоны света, которые вернуться из зеркала к вам. По сути, зеркало играя с вами в броски и ловлю, используя фотоны света в качестве мячей!

Та же идея может помочь нам объяснить такие вещи, как копировальные аппараты и солнечные батареи (плоские листы). химического элемента кремния, превращающего солнечный свет в электричество). Вы когда-нибудь задумывались, почему солнечные панели выглядят черными, даже когда они полный солнечный свет? Это потому, что они мало или совсем не отражают свет, который падает на них и вместо этого поглощает всю энергию. (Черные предметы поглощают свет и практически не отражают его, в то время как белые вещи отражают практически весь свет, падающий на их и поглощают мало или совсем не поглощают. Вот почему лучше носить белое одежду в палящий жаркий день.) Куда девается энергия в солнечной панель, если она не отражена? Если вы посветите солнечным светом на солнечные элементы в солнечной панели, атомы кремний в клетках улавливает энергию солнечного света. Тогда вместо производства новых фотонов, вместо этого они производят поток электричества. через то, что известно как фотоэлектрический (или фотоэлектрический) эффект. Другими словами, поступающая солнечная энергия (от Солнца) преобразуется в уходящую. электричество.

Горячий свет и холодный свет

Что в первую очередь заставляет атом поглощать энергию? Ты мог бы дать ему немного энергии, нагревая его. Если положить железный прут в пылающий огонь, бар в конечном итоге нагревался так сильно, что светился красный горячий. Происходит то, что вы снабжаете железом энергией атомы внутри стержня и возбуждая их. Их электроны продвигается на более высокие энергетические уровни и делает атомы нестабильными. Когда электроны возвращаются на более низкие уровни, они отдают свою энергию как фотоны красного света — и поэтому кажется, что полоса светится красным. огонь испускает свет точно по той же причине.

Старые электрические лампы работают так же. Они освещают пропуская электричество через очень тонкую проволочную нить, поэтому она получает невероятно жарко. Возбужденные атомы внутри горячей нити поворачивают электрическая энергия, проходящая через них в свет, который вы можете увидеть постоянно излучает фотоны. Когда мы делаем свет, нагревая вещи, это называется накал. Поэтому лампы старого образца иногда называют лампами накаливания.

Фото: Светящаяся палочка излучает «холодный свет» с помощью люминесценции. фото Деметриус Кеннон, любезно предоставленный ВМС США.

Вы также можете возбуждать атомы другими способами. Энергосберегающие лампочки которые используют флуоресценцию, более энергоэффективны, потому что они заставлять атомы разбиваться и сталкиваться, излучая много света, не создавая нагревать. По сути, они излучают холодный свет, а не горячий. производится старыми энергосберегающими лампочками. Такие существа, как светлячки, излучают свет посредством химического процесса. с помощью вещества под названием люциферин. Широкое название различных способов получения света путем возбуждения атомы внутри вещей — это люминесценция.

(Отметим попутно, что свет имеет некоторые другие интересные эффекты, когда он участвует в химии. Так работают фотохромные линзы солнцезащитных очков.)

Многоцветный свет

Фото: Радуга расщепляет солнечный свет («белый» свет ) в его составляющие цвета, потому что он изгибает разные цвета (длины волн света) в разной степени. Более короткие волны изгибаются больше чем более длинные волны, поэтому синий свет преломляется больше, чем красный. Вот почему синий цвет всегда внутри радуги и красного снаружи.

Цвет (в Великобритании пишется «color») — одна из самых странных вещей, связанных со светом. Вот один очевидная загадка: если мы видим вещи, потому что солнечный свет отражается от они, почему все не одного цвета? Почему не все цвет солнечного света? Вы, наверное, уже знаете ответ на этот вопрос. Солнечный свет — это не свет одного цвета — это то, что мы называем белым светом, составленный из всех различных цветов, смешанных вместе. Мы знаем это потому что мы можем видеть радугу, те красочные кривые, которые появляются в небе, когда капли воды расщепляют солнечный свет на составные цвета, преломляя (изгибая) разные цвета света с помощью разные суммы.

Почему помидор красный? Когда солнечный свет падает на помидор, красная часть солнечного света снова отражается от кожицы помидора, в то время как все другие цвета света поглощаются (пропитываются) помидор, чтобы вы их не видели. Это так же верно для синей книги, который отражает только синюю часть солнечного света, но поглощает свет другие цвета.

Почему помидор кажется красным, а не синим или зеленым? Вспомните как атомы делают свет. Когда солнечный свет падает на помидор, входящий световая энергия возбуждает атомы в кожуре помидора. Электроны продвигаются на более высокие энергетические уровни, чтобы захватить энергию, но вскоре снова падают снова. При этом они испускают фотоны нового света — и это просто соответствует тому свету, который наши глаза воспринимают как красный. Помидоры, другими словами, подобны точным оптическим машинам, запрограммированным производить фотоны красного света, когда на них падает солнечный свет.

Если на помидоры направить свет другого цвета, что произойдет? Предположим, вы получили зеленый свет, пропустив солнечный свет через кусок зеленого пластика (то, что мы называем фильтром). Если вы если посветить этим на красный помидор, помидор будет казаться черным. Это потому что помидоры поглощают зеленый свет. Красного света просто нет их отражать.

Фото: Помидор отражает красную часть солнечного света и поглощает все остальные цвета.

Дело не в том, как есть, а в том, как ты это видишь

Многое из того, что мы считаем правдой о мире, оказывается правдой правда только о нас самих. Мы думаем, что помидоры красные, но на самом деле мы только видеть их такими. Если бы наши глаза были устроены по-другому, мы могли бы видеть световые фотоны, которые производят помидоры, как свет совершенно другого цвет. И никто из нас не может быть уверен, что то, что мы видим, поскольку «красный» — это то же самое, что любой другой видит красным: нет способа докажи, что мой красный такой же, как твой. Некоторые из самых интересных аспекты вещей, которые мы видим, сводятся к психологии восприятия (как наши глаза видят мир и как наш мозг это понимает), а не физика света. Дальтонизм и оптические иллюзии — два примеры этого.

Понимание света — блестящий пример того, что значит быть ученым. Наука не похож на другие предметы. Это не похоже на историю (сборник фактов о прошлых событиях) или закон (правильное и неправильное поведение людей). Это совершенно другой способ думать о мире и создавать смысл этого. Когда вы поймете науку о свете, ты чувствуешь, что вывернул часть мира наизнанку — ты смотришь из внутри, увидеть все совершенно по-новому и понять впервые, почему все это имеет смысл. Наука может пролить на мир совершенно иной свет — даже свет на самом свете!

Узнайте больше

На этом сайте

• Бинокль
• Электромагнитный спектр
• Энергия
• Волоконная оптика
• Лазеры
• Линзы
• Микроскопы
• Зеркала
• Термохромные материалы
• Тонкопленочная интерференция

На других веб-сайтах

• Оптика для детей: простой и увлекательный вводный сайт Оптического общества Америки.

Книги

Для младших читателей

• Освещающий мир света с Максом Аксиомой, суперученым Эмили Сон и Ника Дерингтона. Capstone, 2019. 32-страничный графический роман (в стиле комикса), связанный с приложением, для детей в возрасте 8–14 лет, направленный на привлечение упрямых читателей, которые могут не взять в руки обычный школьный учебник по естествознанию.
• Свет во вспышке автора Джорджия Амсон-Брэдшоу. Rosen, 2019/Franklin Watts, 2017. Факты, викторины и эксперименты облегчают это 32-страничное введение для детей в возрасте 7–9 лет..
• Путеводитель проекта по свету и Оптика Коллин Кесслер. Митчелл Лейн, 2012 г. Практическое практическое руководство по освещению для детей 9–12 лет.
• Научные пути: свет Криса Вудфорда. Rosen, 2013. Это одна из моих собственных книг, также предназначенная для детей от 9 до 12 лет, и в ней кратко представлена ​​история наших попыток понять свет (ранее опубликовано как Routes of Science: Light , Blackbirch, 2004.)
• Ужасная наука: пугающий свет автора Ник Арнольд. Учебная, 19 лет99. 160-страничный текст для чтения для детей от 8 до 12 лет.
• Свет Дэвида Берни. DK, 1998. Одна из известных книг DK Eyewitness, объединяющая науку, технологии и историю в легко усваиваемом объеме. Подходит для детей от 9 до 12 лет (хотя и для пожилых людей тоже интересно).

Для читателей постарше

Общие книги

• «Световые годы: необыкновенная история увлечения человечества светом» Брайана Клегга. Icon, 2015. Экскурсия по научной истории света.
• Свет: очень краткое введение Яна Уолмсли. Oxford, 2015. Солидное введение, которое проведет нас (по порядку) через световые лучи, волны, двойственность, теорию относительности и квантовую теорию. Довольно много сжато до чуть более 100 страниц, так что идти (для новичков) не всегда легко.
• QED: Странная теория света и материи Ричарда П. Фейнмана. Пингвин, 2007 г. (перепечатано многочисленными изданиями). Один из величайших физиков 20-го века объясняет взаимодействие между светом и электронами.

Учебники

• Оптика Юджина Хехта. Addison-Wesley, 2016. Классический учебник для студентов по свету и оптике, которым я сам пользовался несколько лет назад.
• Оптика K.K.Sharma. Academic Press, 2006. Альтернативный учебник для студентов, но с большим количеством оптических приложений.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.