SVETLEČA TELESA: ZNAČILNOSTI IN NAČIN USTVARJANJA LASTNE SVETLOBE - FIZIČNO - 2026

Svetlobna telesa je lahko vsaka fizična ali nenaravni objekt, ki oddaja svojo svetlobo, saj je to del elektromagnetnega spektra vidne s človeškimi očmi. Nasprotno od svetlobnega predmeta je nesvetleč.

Nesvetleči predmeti so vidni, ker jih osvetljujejo svetloba, ki jo oddajajo svetlobni predmeti. Nesvetleča telesa imenujemo tudi osvetljena telesa, čeprav niso vedno v tem stanju.

Sonce, svetleče telo, ki osvetljuje nebo in morje. Vir: pixabay

Svetlobni predmeti so primarni viri svetlobe, saj jo oddajajo, nesvetleči predmeti pa so sekundarni viri svetlobe, ker odražajo tisto, ki jo proizvaja prvi.

Primeri svetlobnih in nesvetlečih teles

Svetlobni predmeti

V naravi so predmeti, ki lahko oddajajo svetlobo. Tej vključujejo:

- Sonce.

- Zvezde.

- luminiscentne žuželke, kot so kresnice in druge.

- Žarki.

- aurora borealis ali severna luč.

Sledijo umetni svetleči predmeti:

- žarnice ali žarnice.

- Plamen sveče.

- Fluorescentne sijalke.

- Led luči.

- Zaslon mobilnega telefona.

Nesvetleči predmeti

V naravi je veliko predmetov, ki sami ne oddajajo svetlobe, vendar jih je mogoče osvetliti:

- Luna, ki odseva sončno svetlobo.

- Planeti in njihovi sateliti, ki odsevajo tudi sončno svetlobo.

- Drevesa, gore, živali odražajo svetlobo neba in Sonca.

- Modro nebo in oblaki. Vidni so zaradi razprševanja sončne svetlobe.

Umetna svetleča telesna žarnica, ki osvetljuje naše noči. Vir: pixabay

Značilnosti svetlobnih teles in njihova svetloba

Glavna značilnost svetlobnih teles je, da svetlobo, s katero jih lahko vidimo, proizvaja sam objekt.

Ljudi in predmete lahko vidimo zahvaljujoč svetlobi, ki jo oddajajo svetlobna telesa, bodisi naravna ali umetna. In tudi zato, ker nas je narava obdarila z vidnimi organi.

V odsotnosti svetlečih teles je nemogoče videti vse, kar nas obdaja. Če ste kdaj doživeli popolno temo, potem veste, kako pomembna so svetlobna telesa.

Se pravi, brez svetlobe ni vizije. Človeški in živalski vid je interakcija med svetlobo, ki jo oddajajo svetlobna telesa, in svetlobo, ki jo odsevajo nesvetleča telesa s svetlobnimi senzorji v očesu in z našimi možgani, kjer je slika končno konstruirana in interpretirana.

Vid je možen, ker se svetloba, ki jo oddajajo ali odbijajo predmeti, giblje skozi prostor in sega do naših oči.

Fotoni

Foton je najmanjša količina svetlobe, ki jo lahko oddaja svetleče telo. Fotone oddajajo atomi svetlobnih teles, odbijajo ali razpršijo nesvetleča.

Vid je mogoč le, ko nekateri od teh fotonov, ki se oddajajo, razpršijo ali odsevajo, dosežejo naše oči, kjer proizvedejo elektronsko vzbujanje na koncih optičnega živca, ki v možgane prenašajo električni impulz.

Kako svetlobna telesa ustvarjajo svetlobo?

Fotone oddajajo atomi svetlobnih teles, ko so bili vzbujeni tako, da elektroni atomskih orbital preidejo v stanja višje energije, ki kasneje razpadejo v stanja nižje energije s posledičnim oddajanjem fotonov.

Vsako telo, če se njegova temperatura poveča, postane svetlobni oddajnik. Košček kovine pri sobni temperaturi je nesvetleče telo, toda pri 1000 stopinjah Celzija je svetlobno telo, saj elektroni zasedajo višje ravni in ko razpadejo na nižje ravni, oddajajo fotone v območju vidnega spektra.

To se dogaja na atomski ravni z vsemi svetlobnimi telesi, pa naj bo to Sonce, plamen sveče, žarnice žarnice, atomi fluorescentnega praška energijsko varčne žarnice ali atomi LED diode, ki je najnovejše umetno svetlobno telo.

Od primera do primera se razlikuje mehanizem vzbujanja, da elektroni preidejo na višje atomske ravni energije in nato razpadejo in oddajajo fotone.

Vse, kar vidimo, je preteklost

Vizija ni trenutna, saj svetloba potuje s končno hitrostjo. Hitrost svetlobe v zraku in v vakuumu je približno 300 tisoč kilometrov na sekundo.

Fotoni svetlobe, ki zapustijo površino Sonca, trajajo 8 minut in 19 sekund, da dosežejo naše oči. In fotonom, ki jih oddaja naša najbližja zvezda Alpha Centauri, traja 4,37 leta, da pogledamo v nebo.

Fotoni, ki jih lahko opazujemo s prostim očesom ali s teleskopom v galaksiji Andromeda, najbližji naši, bodo od tam nastali pred 2,5 milijona let.

Tudi ko vidimo Luno, vidimo staro Luno, kajti to, kar gledamo, je slika pred 1,26 sekunde. In podoba igralcev nogometne tekme, ki jo vidimo na tribunah 300 metrov od igralcev, je stara podoba, ki je bila v preteklosti ena milijoninka sekunde.

Dvojnost svetlobe

Po najbolj sprejetih teorijah je svetloba elektromagnetno valovanje, prav tako radijski valovi, mikrovalovne pečice, s katerimi kuhamo hrano, mikrovalovne pečice iz mobilnih telefonov, rentgenski žarki in ultravijolično sevanje.

Vendar je svetloba valovanje, vendar jo sestavljajo tudi delci, imenovani fotoni, kot smo že povedali. Svetloba ima to dvojno vedenje, ki je v fiziki znano kot dvojnost valovnih delcev.

Vse raznolikosti elektromagnetnih valov se razlikujejo po valovni dolžini. Del elektromagnetnega spektra, ki ga človeško oko lahko zazna, se imenuje vidni spekter.

Vidni spekter ustreza ozkemu območju elektromagnetnega spektra med 0,390 mikroni in 0,750 mikronov. To je značilna velikost protozoja (amebe ali parametra).

Pod vidnim spektrom v valovni dolžini imamo ultravijolično sevanje, katerega valovna dolžina je primerljiva z velikostjo organskih molekul.

Nad vidnim spektrom je infrardeče sevanje, katerega velikost je primerljiva s konico igle. Na konici te igle se lahko prilega 10 do 100 protozojev, to je 10 do 100 valovnih dolžin vidnega spektra.

Nasprotno imajo mikrovalovne pečice valovne dolžine med centimetri in metri. Radijski valovi so dolgi od sto metrov do tisoč metrov. X-žarki imajo valovne dolžine, primerljive z velikostjo atoma, gama žarki pa valovne dolžine, primerljive z atomskim jedrom.

Barve in vidni spekter

Vidni spekter vključuje raznolikost barv, ki jih je mogoče razlikovati v mavrici ali sončni svetlobi, raztreseni na stekleni prizmi. Vsaka barva ima valovno dolžino, ki jo lahko izrazimo v nanometrih, kar je milijon milimetra.

Svetlobni spekter in njegova valovna dolžina v nanometrih (nm), od najvišje do najnižje, sta naslednja:

- Rdeča. Med 618 in 780 nm.

- Oranžna. Med 581 in 618 nm.

- Rumena. Med 570 in 581 nm.

- Zelena. Med 497 in 570 nm.

- Cyan. Med 476 in 497 nm.

- Modra. Med 427 in 476 nm.

- Vijolična. Med 380 in 427 nm.

Svetleče črno telo, energija in zagon

Svetloba ima energijo in zagon. Vsaka barva v vidnem spektru ustreza fotonom z različno energijo in različnim zagonom ali zagonom. To se je poznalo po zaslugi pionirjev kvantne fizike, kot so Max Planck, Albert Einstein in Louis De Broglie.

Max Planck je odkril, da svetlobna energija prihaja v paketih ali kvantah, katerih energija E se meri v Joulesu in je enaka produktu osnovne naravne konstante, znane kot Planckova konstanta, ki jo označuje črka h in frekvenca f v Hertz.

E = h ∙ f

To odkritje je naredil Planck, da bi razložil spekter sevanja svetlečega telesa, ki oddaja le sevanje, vendar ne odraža nobenega, znanega kot "črno telo" in katerega emisijski spekter se spreminja glede na temperaturo.

Planckova konstanta je h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Toda Albert Einstein je nedvomno potrdil, da so svetloba fotoni z energijo, ki je dana po Planckovi formuli, kot edini način za razlago pojava, znanega kot fotoelektrični učinek, v katerem material, osvetljen s svetlobo, oddaja elektrone. Prav za to delo je Einstein prejel Nobelovo nagrado.

Toda foton ima, kot vsak delček in kljub temu, da nima mase, zagon ali zagon, ki ga daje odnos, ki ga je odkril Louis De Broglie v okviru dvojnosti valovnih delcev fotona in kvantnih predmetov.

Razmerje de Broglie pravi, da je moment p fotona enak količniku Planckove konstante h in valovni dolžini λ fotona.

P = h / λ

Rdeča barva ima valovno dolžino 618 × 10 ^ -9 m in frekvenco 4,9 x 10 ^ 14 Hz, zato je energija fotona 3,2 × 10 ^ -19J in njen zagon 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

Na drugem koncu vidnega spektra je vijolična z valovno dolžino 400 × 10 ^ -9 m in frekvenco 7,5 x 10 ^ 14 Hz, tako da je energija fotona 4,9 × 10 ^ -19J in njen zagon je 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Iz teh izračunov sklepamo, da ima vijolična energija več energije in zagon kot rdeča.

Reference

1. Tippens, P. 2011. Fizika: pojmi in aplikacije. 7. izdaja Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedija. Vidni spekter. Pridobljeno iz wikipedia.com
3. Wikipedija. Elektromagnetni spekter. Pridobljeno iz wikipedia.com
4. Wikipedija. Izvor svetlobe. Pridobljeno iz wikipedia.com
5. Wikibooks. Fizika, optika, narava svetlobe. Pridobljeno: es.wikibooks.org