Как найти частоту света в воздухе

Волновая оптика – раздел учения о свете, в котором свет распространяется как электромагнитная волна, занимающая определённый интервал на шкале электромагнитных волн. Различные электромагнитные волны отличаются друг от друга длиной волны  и частотой .

Оптический спектр занимает диапазон от  мм,  Гц до  см,  Гц.

Соотношение между длиной волны и частотой:

• в вакууме (воздухе):

(1)

(2)

• где
  • — скорость электромагнитных волн в исследуемой среде.

При переходе из вакуума/воздуха в среду частота световой волны не изменяется (), а длина волны претерпевает изменения:

(3)

Глубокое рассмотрение раздела волновой оптики достаточно трудоёмко, и в курсе школьной физики изучается только часть простейших эффектов:

• интерференция
• дифракция
• дисперсия

Задания

Версия для печати и копирования в MS Word

Фотон

Фотон — это частица света или квант света; частица с которой можно делать расчёты.

Фотоны всегда находятся в движении и в вакууме движутся с постоянной скоростью 2,998 x 10^8 м/с (это называется скоростью света и обозначается буквой c).

В марте 1905 года Эйнштейн создал квантовую теорию света, это была идея о том, что свет существует в виде крошечных частиц, которые он назвал фотонами.

Позже в том же году была расширена специальная теория относительности, в которой Эйнштейн доказал, что энергия (E) и материя (масса – m) связаны, и это соотношение стало самым знаменитым в физике: E=mc²; (напомним: c — скорость света).

Формулы фотона

Эти формулы являются наиболее важными.

Формула энергии кванта/фотона (формула Планка или Энергия кванта)

Энергия — это постоянная Планка, умноженная на частоту колебаний

Где:

• E — энергия фотона/кванта (в Дж – джоуль),
• h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
• ν — частота колебаний света (в Гц – герц).

Масса фотона

Где:

• m — масса фотона (в кг),
• h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
• ν — частота колебаний света (в Гц – герц),
• c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
• λ — длина световой волны (в метрах).

Фотоны всегда движутся со скоростью света. В состоянии покоя фотоны не существуют (т.е. можно сказать, что масса покоя равна нулю).

Формула массы фотона (m = h/cλ) была выведена из формулы эквивалентности массы и энергии (E = mc²), при этом было использовано также равенство с энергией Кванта (E = h×v).

Импульс фотона

Где:

• p — импульс фотона (в Н•с – ньютон-секунда),
• h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
• ν — частота колебаний света (в Гц – герц),
• c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
• λ — длина световой волны (в метрах).

Длина волны света, период и частота

Это ещё одно соотношение, которое может быть полезным в расчётах.

Где:

• λ — длина световой волны (в метрах),
• c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
• T — период световых колебаний (в секундах),
• ν — частота колебаний света (в Гц – герц).

Пример решения задачи с данными формулами

Определите энергию фотонов красного (λк = 0,76 мкм) света.

λк = 0,76 мкм = 0,76 × 10^(–6) м

Формула энергии фотонов: E = h×v

h — постоянная Планка,

v — частота света; из равенства λ = c/v выходит, что v = с/λ.

Таким образом, составляем равенство:

E = h × (с/λ) = hc / λ

Вспоминаем другие данные:

c = 3.10^8 (это скорость света в м/с)

h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду)

E = hc / λ = ((6,6.10^(–34) Дж.с) × (3.10^8 м/с)) / (0,76 × 10^(–6) м) = 2,6 × 10^(–19) Дж

Фотон является волной?

Фотон является одновременно частицей и волной. Согласно квантовой теории света Эйнштейна, энергия фотонов (E) равняется их частоте колебаний (v), умноженной на постоянную Планка (h); т.е. эта формула выглядит так: E = h×v.

Так он доказал, что:

• свет — это поток фотонов,
• энергия этих фотонов — это высота их частоты колебаний,
• интенсивность света соответствует количеству фотонов.

Таким образом, учёный объяснил, что поток фотонов действует и как волна, и как частица.

Видимый свет: свойства, диапазон, спектр, источники

Видимый свет – это видимая часть электромагнитного излучения, т.е. видимое излучение, воспринимаемое сетчаткой человеческого глаза.

Видимый свет – единственный тип электромагнитных волн, известный людям с незапамятных времен, хотя его природа была неизвестна до 1860-х годов. Люди были очарованы оптическими явлениями, такими как радуга, видимая на фотографии. На протяжении веков спорили о том, имеет ли свет конечную скорость или распространяется мгновенно.

Из этой статьи вы узнаете, как стала понятна природа света и почему мы видим мир в цветах.

В 1861 году Джеймс Максвелл опубликовал уравнения, в которых доказал, что электричество и магнетизм являются двумя видами одного и того же явления – электромагнетизма. Уравнения Максвелла не только связно объяснили все электрические и магнитные явления, но и предсказали существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света c = 3 * 10 8 м / с. Естественным выводом было предположить, что свет – это электромагнитная волна.

Свойства

Электромагнитная волна характеризуется:

• частотой ν, которая представляет собой число полных циклов изменения магнитного или электрического поля в секунду, выраженное в герцах (Гц), 1 Гц = 1 с -1 .
• длиной волны λ, которая является расстоянием между ближайшими точками, где электрическое или магнитное поле находится в одной и той же фазе цикла.

Эти величины связаны между собой: чем выше частота, тем короче длина волны: ν = c / λ , где где c – скорость света.

Диапазон.

Видимый свет охватывает очень узкий диапазон в спектре электромагнитных волн, от 380 до 780 нм. Излучение меньшей длины волны является ультрафиолетовым, а излучение большей длины волны – инфракрасным.

Поэтому мы видим только очень ограниченную часть электромагнитного спектра, для остальной части электромагнитного спектра у нас нет сенсорных клеток, и мы вынуждены прибегать к техническим средствам. Часто информация, которую мы регистрируем с помощью технических средств, таких как инфракрасные камеры, затем “переводится” в цвета, которые мы видим.

Спектр

Человеческий глаз воспринимает свет разной длины волны как впечатление различных цветов (рис. 1).

• фиолетовый от 380 нм до 436 нм;
• синий от 436 нм до 495 нм;
• зеленый от 495 нм до 566 нм;
• желтый, от 566 нм до 589 нм;
• оранжевый 589 нм – 627 нм;
• красный от 627 нм до 780 нм.

Белый свет – это смесь всех цветов. Вы можете увидеть это, разложив свет в призме или посмотрев на радугу, которая возникает в результате дисперсии белого света на капельках воды в облаках.

Как получается, что мы видим мир в красках? Когда белый свет падает на тело, часть излучения поглощается, а часть отражается от его поверхности. Если тело поглощает свет от красного до зеленого и отражает синий и фиолетовый свет, то при рассмотрении в белом свете оно будет иметь оттенок синего или фиолетового, в зависимости от соотношения этих цветов в отраженном свете.

Видимый свет лишь слегка поглощается как атмосферой Земли, так и водой. Эта особенность чрезвычайно важна для жизни на Земле. Ему мы обязаны не только способностью видеть окружающее нас пространство, но и самим происхождением жизни на Земле. Жизнь не могла бы существовать без фотосинтеза, для которого необходим свет.

Свет имеет волновую природу, т.е. он подвержен различным физическим явлениям, характерным для волн, таким как дифракция или интерференция. Но в то же время он имеет корпускулярную природу – он состоит из фотонов, элементарных частиц с нулевым зарядом и массой покоя. Отсутствие массы покоя означает, что фотон не существует в состоянии покоя, он может двигаться только со скоростью света.

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте волны и обратно пропорциональна длине электромагнитной волны:

E = h * ν = ( h * c ) / λ, где

где ν – частота волны, λ – длина волны, c = 3 * 10 8 – скорость света, h – постоянная Планка, h = 6,63*10- 34 Дж*с = 4,14*10 -15 эВ·c.

Смешивая вместе красные, синие и зеленые лучи света, можно получить любой цвет. Смешивание света равной интенсивности этих трех цветов дает белый свет (рис. 2). Изменяя пропорцию каждого цвета, можно получить другой цвет. Явление создания новых цветов путем наложения лучей видимого света разной длины называется аддитивным синтезом.

Рис. 2. Аддитивный синтез цвета

Чувствительность человеческого глаза к цветам обусловлена наличием в сетчатке трех типов фоторецепторов, называемых колбочками. Каждый тип колбочек чувствителен к разным цветам света: красному, зеленому и синему. В зависимости от соотношения этих трех цветов, регистрируемых колбочками, в мозге формируется впечатление о полученном цвете.

Центр области видимого света находится на длине волны около 555 нм, что соответствует желто-зеленому цвету. К свету этого цвета чувствительность глаза наиболее высока. Кривая чувствительности глаза стремится к нулю как на длинноволновой, так и на коротковолновой стороне (рис. 3).

Рис. 3. Чувствительность глаз к свету разной длины волны

Все современные мониторы, телевизоры, цифровые камеры и подобные устройства работают по принципу аддитивного смешивания цветов. Комбинируя цвета RGB (красный, зеленый, синий) в любом количестве комбинаций, можно получить широкий спектр производных цветов на экране.

Источники.

Источником видимого света может быть пламя свечи, газ в люминесцентной лампе или зажженная лампочка, а также отражающий солнечный свет объект.

Спектр частот света или спектр волн света?

Прежде чем читать и разбираться с этой статьёй, необходимо ознакомиться со статьёй ”Что такое волна?“.
http://samlib.ru/n/nikolaew_s_a/chtotakoewolna.shtml
Эта статья Ссылки находятся внизу в разделе РЕЦЕНЗИИ

А теперь давайте разбираться, что такое частотный спектр света и как в данном вопросе нас специально дурачат? В астрономии от светящегося объекта наблюдатель принимает спектр частот. Вот пример. Солнечный луч света – это множество цветных линий, которые мы наблюдаем как радугу. Каждая тоненькая линия – это монохроматическая частота (одна частота). Каждую монохроматическую частоту приносят частицы фотоны, обладающие этой одной частотой. Вы заметили, что наблюдать можно только линии частот (радуга), а наблюдать длину волны невозможно потому, что её у фотонов просто нет. Фотоны – это частицы, а у частиц волн нет. Частицы могут только совершать колебания. А это не одно и тоже. У фотонов нет также и характеристики длина волны. У фотонов речь может идти только о частотах или спектрах частот.
Необходимо понимать, что эффект зрения основан на частотах, которые переносятся частицами фотонами и которые колеблются, а не волнуются.
Но везде, где речь заходит о частотах света или спектрах частот, то обязательно сразу в качестве единиц измерения применяют единицы длины волны.
Например. Для человека видимый спектр: от 380нм — фиолетовый цвет до 760нм — красный цвет. Вне этого диапазона наше зрение не видит. Но задумайтесь, ведь глаза видят частоты в виде монохроматических частот, либо смеси частот в виде спектра. А никаких длин волн глаза не видят.
Вот ещё пример. Везде, где графики со спектрами частот, размерность должна быть в Гц. Однако Вас везде обманывают и специально вместо частот всегда пишут размерность длины волны, которой на самом деле у фотонов нет. Например, график солнечного спектра частот, а по оси абсцисс пишут размерность длин волн. Кроме того, одна из главных характеристик солнечного спектра специально называется максимальная длина волны (л) излучения (формула Вина л = b/T) вместо максимальной частоты излучения.
ПРИМЕЧАНИЕ. Назовите прибор, который измеряет длину волны? Таких приборов нет, даже для акустических измерений. В акустике и электромеханике измеряется только частота. Затем все обязаны по акустической формуле V=лv рассчитать длину волны и для акустики и для электромеханики, где V — скорость звука, а л — длина волны. Применение формулы С=лv для излучения, где C — скорость света. Это обман и просто невежественно. Сжимается только акустическая волна V=лv. Фотон – это частица с поперечными колебаниями, и сжать фотон невозможно.
Фотон – частица света. Характеристиками фотонов являются: масса, частота, амплитуда и инерция (энергия).
На рисунке изображена спектральная кривая солнечного излучения. Рисунок взят из справочника. Во всех остальных справочниках и учебниках то же самое. Вы нигде не найдёте рисунок спектра с единицами измерения частоты в Гц, везде по оси абсцисс будут единицы измерения в единицах длины.

Этот обман нужен для того, чтобы подтверждались математические теории Эйнштейна, в которых свет (фотоны) является волной. И, чтобы Вы не забывали, везде Вас обманывают. Где только можно. Везде, где излучение упоминание о частотах будет исключено. Например, микроволновка и так далее.
ПРИМЕЧАНИЕ. На всех графиках, где изображаются частотные спектры, в данном случае, частотный спектр Солнца, по оси абсцисс пишут вместо частот размерность длины волны, которой на самом деле у фотонов нет. Это делается всегда и везде (с 1905 года, года вы-хода в свет СТО Эйнштейна) и специально, чтобы этим подтверждались математические теории Эйнштейна, в которых свет (фотоны) является волной. А свет не волна и пересчитывать всегда частоту в длину волны по акустической формуле С=лv просто обман. Спектр частотный, а не волновой. Спектр частот, но не волн.
Посмотрите на частоты видимого света от 750 ТГц (380нм) до 385 ТГц (760нм). Некоторые видят их впервые потому, что негласно их писать запрещено. Зато в единицах длины все помнят. Как это делается. В утверждённой программе образования можно писать только длины волн и это обязательно для всех. Подумайте, нужна Вам такая утверждённая про-грамма образования?
Не разрешайте себя зомбировать утверждённой программой образования, думайте о том, что Вас заставляют заучивать. Там очень много ошибочного, специально для Вас под-сунутого.
Об ошибках в физике здесь более 100 статей
http://samlib.ru/n/nikolaew_s_a/

Документы по борьбе с инакомыслием в науке.
1. Постановление ЦК ВКП(б) от 25.01.1931г.
Запрещение рассмотрения проблем физических взаимодействий на механической, ма-териалистической основе.
2. Специальное постановление ЦК ВКП(б) от 1934г.
О дискуссии о релятивизме.
Жертвами этого постановления стали Н.А.Козырев и Н.П.Бронштейн.
3. Постановление ЦК ВКП(б) от 05.12.1942г.
4. Постановление Президиума АН от 1964г.
В этом постановлении предписывалось объявлять параноиками всех, кто критикует теории относительности Эйнштейна.
Сразу было выявлено 24 параноика среди учёных.
5. Постановление Президиума РАН от 1998г.
О создании комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификации научных исследований во главе с академиком Э.П.Кругляковым.
Комиссия исправно функционирует.
Комиссия не скрывает, что следует принципу: ”Всё, что противоречит теориям Эйнштейна и теории ”Большого Взрыва“, является лженаукой“.
Главные идеологи этого мракобесия С.И.Вавилов, А.Ф.Иоффе, В.Л.Гинзбург.

ДОПОЛНЕНИЕ. Кроме того, частоту собственных колебаний фотонов невозможно экспериментально измерить ни в одном диапазоне.
Во-первых, нет эффектов, позволяющих измерить собственную частоту фотонов (света).
Во-вторых, нет таких частотомеров, которые могли бы измерить, например, собственную частоту фотонов видимого света, которая равна 10 в 15 степени Гц.
Есть только прибор пирометр, который определяет электрическим способом цвет, а да-лее по цвету и выдуманной фальшивой формуле Вина, пожалуйста, Вам и частота.
Все частоты в шкале электромагнитных излучений фальшивые. Например, в радиодиапазоне вместо собственной частоты радиофотонов подсунута частота следования фотонов. Однако это не одно и то же.
Это очень ёмкий вопрос и он изложен в книге С.А.Николаева “Ложь об электромагнит-ной волне и шкале электромагнитных излучений”, СПб, 2014г.
А также в 8 издании книги С.А.Николаева “Эволюционный круговорот материи во Вселенной”, СПб, 2015г.

Содержание:

1. Распространение света
2. Источники света
3. Закон прямолинейного распространения света
4. Скорость света
5. Световой поток. Точечный источник света
6. Сила света
7. Освещённость
8. Единицы светотехнических величин
9. Законы освещённости
10. Сравнение силы света двух источников

Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380−400 нм (750−790 ТГц).

На странице -> решение задач по физике собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам физики.

Распространение света

Оптика – раздел физики, в котором изучаются природа света, законы его распространения и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества. Свет – это электромагнитные волны, вызывающие у человека зрительные ощущения.

Источники света

«Свет — необходимое условие для работы глаза, самого тонкого, универсального и могучего органа чувств,— писал академик С. И. Вавилов.— Ночь лишает человека этого органа, превращая жизнь из активной в пассивную.

Роль искусственного света — поддерживать деятельное, бодрствующее сознание. Свет фактически удлиняет сознательное существование человека, и в этом прежде всего его великое значение. Не удивительно поэтому, что в наше время вопрос о количестве света вырастает в очень большую технико-экономическую проблему».

Мы видим различные тела, когда от них исходит свет и попадает к нам в глаза. Одни тела мы видим независимо оттого, светло вокруг нас или темно. Они сами излучают свет в окружающее пространство, такие тела называются источниками света.

Большинство же тел мы видим только тогда, когда они освещены источниками света.

Источники света можно разделить на естественные и искусственные. Из естественных источников света главное значение имеет для нас Солнце, так как свет, излучаемый Солнцем, является первоисточником большинства энергетических запасов, которыми располагает человечество в настоящее время. Солнечный свет является источником жизни для всех живых организмов на земле — растений, животных, человека.

Искусственные источники света, которыми человечество овладевало по мере своего развития и с которыми каждый из нас до сих пор встречается (костры, спички, свечи, керосиновые и электрические лампы), как и Солнце, всегда горячие.

Все названные выше источники испускают свет в нагретом состоянии, поэтому они называются тепловыми источниками света.

Наряду с тепловыми источниками в настоящее время всё шире и шире начинают проникать в технику и быт новые виды источников света, в которых используется свечение газов под действием проходящих через них электрических токов. Температура газа в таких лампах при свечении почти не меняется, поэтому их называют иногда источниками «холодного света». Они, как мы увидим далее (§ 189), значительно экономичнее электрических ламп накаливания. Кроме того, в некоторых из них можно получить свет, одинаковый по своему составу с солнечным светом. Такие лампы «дневного света» сейчас используются во многих производствах; они, в частности, служат источником света на некоторых подземных станциях метро.

Солнце находится от Земли на расстоянии 150 млн. км. Расстояние от Земли до звёзд значительно больше. Каким же образом свет, излучаемый Солнцем, звёздами и другими светящимися телами, распространяется в пространстве? Что такое свет? — Все эти вопросы издавна занимали человечество. В настоящее время наукой выяснено многое о природе света и законах его распространения.

В учении о свете, как, впрочем, и в любой другой области научного знания, широким теоретическим обобщениям предшествовало изучение и накопление опытных фактов и установление на основании их законов явлений. Отчётливое знание этих законов необходимо для того, чтобы глубже понять сущность учений о природе и свойствах света.

К числу основных законов оптических явлений относятся:

1. Закон прямолинейного распространения света.
2. Закон отражения света.
3. Закон преломления света.

Закон прямолинейного распространения света

Известно, что если поместить между глазом и каким-нибудь небольшим источником света непрозрачный предмет, то источник света делается невидимым. Объясняется это тем, что в однородной среде(например, в воздухе) свет распространяется по прямым, линиям. Прямолинейность распространения света представляет собой опытный факт, установленный ещё в глубокой древности. Так, например, закон о прямолинейности распространения света излагается уже в сочинении Евклида (300 лет до нашей эры), но, вероятно, он был известен гораздо раньше.

Прямолинейностью распространения света в однородной среде объясняется всем хорошо известное явление образования тени.

Пусть S (рис. 243) есть очень маленький по размеру источник света, а К — тело, преграждающее путь падающему на него от S свету.

Так как свет распространяется прямолинейно, то он задерживается телом К; в результате за этим телом образуется конус тени. Каждая точка внутри этого конуса не получает света от источника света S. Поэтому на экране, помещённом под прямым углом к оси такого конуса, и получается хорошо очерченная тень тела К.

Если размеры источника света велики по сравнению с расстоянием от него до препятствий, то свет от каждой точки тела даёт отдельный конус тени позади препятствия. Свет совершенно не попадает лишь в пространство, общее всем этим конусам тени. На рисунке 244 показано сечение конусов тени, образованных за телом В светом, распространяющимся из двух точек источника света S. В пространство ВС свет не попадает ни от одной из точек светящегося тела S. Каждая же точка пространства, окружающего конус ВС, получает свет только от некоторых точек тела S, от других же не получает. Если между В и С поместить экран NN, то на нём мы увидим тень, окружённую полутенью.

Образование тени при падении лучей от источника света на непрозрачный предмет объясняет нам такие явления, как затмение Солнца и Луны.

Свойство прямолинейности распространения света используется в землемерных работах при провешивании прямых линий на поверхности земли, при определении расстояний на земле, на море и в воздухе.

Широко используется прямолинейность распространения света в производстве при контроле по лучу зрения прямолинейности изделий и инструментов.

Весьма вероятно, что понятие о прямой линии возникло из факта прямолинейности распространения света.

Прямолинейностью распространения света объясняется возможность получения изображений с помощью малого отверстия.

Положим, что АВ представляет собой светящийся предмет, помещённый перед малым отверстием С в стенке камеры К (рис. 245). Так как свет распространяется прямолинейно, то от каждой точки предмета АВ через отверстие С будет проходить свет, который на стенке E камеры образует небольшое пятнышко. Совокупность таких пятнышек, полученных от разных точек, образует на стенке камеры Е изображение предмета, которое по отношению к предмету будет перевёрнутым.

Однако закон прямолинейности распространения света теряет свою силу при прохождении через очень малые отверстия. Познакомимся с этим явлением на опыте. Будем уменьшать отверстие С и наблюдать при этом за изображением . Мы заметим, что с уменьшением размера отверстия отчётливость изображения скачала возрастает, уменьшается только его яркость, так как при уменьшенном отверстии меньше поступает и света. Но когда размер отверстия становится очень малым (в нашем опыте ), изображение теряет подобие предмета и при дальнейшем уменьшении отверстия становится размытым, а при диаметре отверстия порядка 0,0005 мм совершенно исчезает. Экран E камеры становится при этом слабо, но равномерно освещённым. Объясняется это тем, что при прохождении светом очень малых отверстий прямолинейность распространения его нарушается.

Явление, при котором наблюдается нарушение прямолинейности распространения света, называется дифракцией света, оно будет рассмотрено в главе IX.

Скорость света

В пределах земной поверхности скорость света определялась разными методами. Чтобы уяснить идею

подобных измерений, опишем опыт американского учёного Майкельсона.

Для своих измерений Майкельсон воспользовался двумя горными вершинами: Антонио и Вильсон (в Калифорнии), расстояние между которыми (35,426 км) было тщательно измерено. На вершине горы Вильсон был установлен сильный источник S (рис. 246), свет от которого, проходя через щель, падал на восьмигранную зеркальную призму А. Отражённый от зеркальной грани призмы свет попадал на вогнутое зеркало В, установленное на вершине горы Антонио. Далее свет падал на зеркало т и, отражаясь от него, падал на другую точку зеркала В, после чего попадал на вторую грань зеркальной призмы А и отражался. Отражённый свет улавливался с помощью зрительной трубы С. Вышедший из щели свет мог попасть в зрительную трубу только при том условии, если за время распространения света с одной горы на другую и обратно в расположении зеркал ничего не изменилось.

Зеркальная призма А при помощи мотора приводилась во вращение, причём скорость мотора регулировалась так, чтобы через зрительную трубу щель S была видна непрерывно. Это могло быть только при том условии, если за время поворота призмы на  оборота свет проходил путь, равный двойному расстоянию между вершинами гор. Зная число оборотов зеркала в секунду и пройденный светом путь, Майкельсон нашёл, что скорость света в воздухе

Скорость света в различных веществах, как показывают опыты, неодинакова. В воде, например, скорость света около , в стекле около .

Световой поток. Точечный источник света

Энергия света оценивается по зрительному восприятию. Если на какую-либо площадку в течение времени t падает свет, энергия которого равна L, то величина называется световым потоком (Ф):

Количество энергии, излучаемой каким-либо источником света в единицу времени по всем направлениям, называется полным световым потоком источника .

Световой поток выражает собой величину мощности светового излучения.

Представим себе, что источником света является небольшой раскалённый шарик. Такой источник будет излучать свет по всем направлениям равномерно, а если действие света, излучаемого км, мы будем оценивать на расстоянии, значительном по сравнению с диаметром шарика, то размеры его но будут играть никакой роли. В этом случае источник света можно считать точечным.

Таким образом, точечным источником света называется источник, излучающий свет по всем направлениям равномерно и размерами которого по сравнению с расстоянием, на котором оценивается его действие, можно пренебречь.

На практике мы всегда имеем дело с протяжёнными телами, в том числе и с протяжёнными источниками света. Каждый из таких источников можно рассматривать как совокупность светящихся точек. Чем меньше размеры светящегося тела в сравнении с расстоянием, на котором мы оцениваем его действие, тем с меньшей погрешностью можно принимать его за светящуюся точку.

Сила света

Для характеристики источника света в светотехнике применяется величина, называемая силой света.

Представим себе точечный источник света и опишем вокруг него радиусом r шаровую поверхность. Вообразим внутри этого шара конус, вершина которого находится в центре шара. Такой конус вырезает на поверхности шара некоторую часть шаровой поверхности  (рис.247).

Пространство, ограниченное конической поверхностью, называется телесным углом.

Телесный угол измеряется отношением . Если то телесный угол равен единице и называется стерадианом. Так как величина шаровой поверхности равна то телесный угол вокруг течки равен стерадианам.

Силой света (I) источника называется величина, измеряемая отношением светового потока Ф к величине телесного угла , в котором этот поток распространяется:

Следовательно, сила света измеряется тем световым потоком, который распространяется в 1 стерадиане.

Из определения точечного источника следует, что сила света точечного источника одинакова по всем направлениям. Сила же света таких источников, как лампа накаливания, дуговой фонарь и т. п., различна по различным направлениям. Применяя соответствующую арматуру, мы можем излучаемый’ источником поток направить так, как нам желательно. Концентрируя полный поток источника в небольшом телесном угле, мы получаем громадную силу света в одном каком-нибудь направлении. На этом принципе основано устройство современных прожекторов.

Освещённость

Читаем ли мы книгу, пишем ли, работаем ли у какого-нибудь станка, всегда объект, над которым мы трудимся, должен быть так или иначе освещён. Всем известно, например, что чтение при слабом свете утомляет глаза. Также утомляются глаза при очень сильном свете. Но слабый и сильный — понятия относительные и субъективные. Для объективной оценки освещения в светотехнике введена величина освещённости. Освещённостью Е называется величина, измеряемая отношением светового потока Ф, падающего на какую-либо поверхность, к величине площади этой поверхности S:

При равномерном распределении потока на поверхности освещённость численно равна световому потоку, падающему на единицу площади.

Единицы светотехнических величин

Основной светотехнической величиной является световой поток. Однако на практике в качестве основной единицы принята единица силы света. По международному соглашению за единицу силы света принята свеча (св). Свеча — определённая часть силы света, даваемого эталонной лампой накаливания особого устройства (рис. 248) в строго определённом направлении.

Так как

то   

Полагая силы света угла, получим Ф=1 ед. светового потока.

За единицу светового потока принимается люмен (лм).

Люменом называется световой поток, излучаемый точечным источником света в 1 свечу внутри телесного угла в один стерадиан.

Если световой поток в 1 лм равномерно распределяется на единице площади поверхности, то освещённость равна единице.    

За единицу освещённости принимают люкс (лк); люкс — освещённость, создаваемая равномерно распределённым световым потоком в 1 лм на поверхности в :

Чрезвычайно важное значение для производительности труда и сохранения зрения имеет надлежащая освещённость места работы. Установлены различные нормы освещённости для разных видов работы.

В качестве примера ниже приводятся значения некоторых освещённостей, встречающихся на практике:

 

Законы освещённости

Свет, исходящий из точечного источника, будет различным образом освещать предметы, находящиеся на разных расстояниях от источника. Чем дальше освещаемая поверхность находится от источника S, тем меньший световой поток приходится на каждую единицу этой поверхности (рис. 249), а следовательно,

тем меньше её освещённость. Совершенно очевидно, что при одинаковых расстояниях от источника освещённость зависит также от силы света источника.

Установим эту зависимость. Пусть имеется точечный источник света силой I. Опишем вокруг него радиусом r шаровую поверхность S. Освещённость этой поверхности равна:

Если сила света источника I, то полный световой поток Подставляя это значение в формулу (1), получим:

В рассматриваемом случае лучи перпендикулярны к любому элементу освещаемой поверхности.

Итак, освещённость поверхности лунами, падающими на неё перпендикулярно, прямо пропорциональна силе света источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния его от освещаемой поверхности (это первый закон освещённости).

Этот закон строго выполняется в случае точечного источника света. На практике расчётные результаты, основанные на этом законе, тем ближе к опытным данным, чем меньших размеров источник и чем больше расстояние от него до освещаемой поверхности.

Кроме указанных факторов, освещённость зависит ещё и от угла, под которым свет падает на освещаемую поверхность.

Возьмём небольшой по размерам источник света S. Лучи, падающие от него на небольшую площадку б на достаточно большом расстоянии, будут практически параллельными (рис. 250). Если эту площадку наклонить, то на неё попадёт только часть светового потока.

На рисунке 251 один и тот же поток света падает на две прямоугольные площадки АС и АВ, расположенные перпендикулярно плоскости чертежа. Пусть высоты этих прямоугольных площадок равны 1 см, тогда площади их в квадратных сантиметрах численно будут равны длинам линий АС и АВ. На площадке АС, расположенной перпендикулярно к падающим лучам света, распределён световой поток Ф, тогда освещённость этой площадки будет:

Аналогично для площадки АВ:

Сравним освещённости

поэтому 

Освещённость поверхности пропорциональна косинусу угла падения лучей (второй закон освещённости).
Если — освещённость площадки перпендикулярными лучами света, то она равна ; тогда освещённость может быть вычислена по формуле:

Эта формула объединяет оба закона освещённости.

Сравнение силы света двух источников

Приборы для сравнения силы света называются фотометрами. Пусть — источники, сила света которых равна и L (рис. 252). Установим между ними экран А так, чтобы освещённости какой-нибудь небольшой поверхности экрана справа и слева были равны:

Отсюда на основании равенства (1) можно написать:

Если вместо одного источника света поместить эталонную лампу и, установив равенство освещённостей экрана, измерить расстояния то можно определить силу света второго источника.

Схема одного из простейших фотометров показана на рисунке 253. На белые грани ВС и АС треугольной призмы ABC падает свет от источников Перемещением фотометра между ними добиваются одинаковой освещённости граней ВС и АС, это будет тогда, когда при наблюдении обе грани окажутся слившимися в одну; граница между ними исчезает.

Услуги по физике:

1. Заказать физику
2. Заказать контрольную работу по физике
3. Помощь по физике

Лекции по физике:

1. Физические величины и их измерение
2. Основные законы механики
3. Прямолинейное равномерное движение
4. Прямолинейное равнопеременное движение
5. Сила
6. Масса
7. Взаимодействия тел
8. Механическая энергия
9. Импульс
10. Вращение твердого тела
11. Криволинейное движение тел
12. Колебания
13. Колебания и волны
14. Механические колебания и волны
15. Бегущая волна
16. Стоячие волны
17. Акустика
18. Звук
19. Звук и ультразвук
20. Движение жидкости и газа
21. Молекулярно-кинетическая теория
22. Молекулярно-кинетическая теория строения вещества
23. Молекулярно – кинетическая теория газообразного состояния вещества
24. Теплота и работа
25. Температура и теплота
26. Термодинамические процессы
27. Идеальный газ
28. Уравнение состояния идеального газа
29. Изменение внутренней энергии
30. Переход вещества из жидкого состояния в газообразное и обратно
31. Кипение, свойства паров, критическое состояние вещества
32. Водяной пар в атмосфере
33. Плавление и кристаллизация
34. Тепловое расширение тел
35. Энтропия
36. Процессы перехода из одного агрегатного состояния в другое
37. Тепловое расширение твердых и жидких тел
38. Свойства газов
39. Свойства жидкостей
40. Свойства твёрдых тел
41. Изменение агрегатного состояния вещества
42. Тепловые двигатели
43. Электрическое поле
44. Постоянный ток
45. Переменный ток
46. Магнитное поле
47. Электромагнитное поле
48. Электромагнитное излучение
49. Электрический заряд (Закон Кулона)
50. Электрический ток в металлах
51. Электрический ток в электролитах
52. Электрический ток в газах и в вакууме
53. Электрический ток в полупроводниках
54. Электромагнитная индукция
55. Работа, мощность и тепловое действие электрического тока
56. Термоэлектрические явления
57. Распространение электромагнитных волн
58. Интерференционные явления
59. Рассеяние
60. Дифракция рентгеновских лучей на кристалле
61. Двойное лучепреломление
62. Магнитное поле и электромагнитная индукция
63. Электромагнитные колебания и волны
64. Природа света
65. Отражение и преломление света
66. Оптические приборы и зрение
67. Волновые свойства света
68. Действия света
69. Линзы и получение изображений с помощью линз
70. Оптические приборы и глаз
71. Фотометрия
72. Излучение и спектры
73. Квантовые свойства излучения
74. Специальная теория относительности в физике
75. Теория относительности
76. Квантовая теория и природа поля
77. Строение и свойства вещества
78. Физика атомного ядра
79. Строение атома

Длина, скорость и частота электромагнитной волны.

Онлайн калькулятор перевода длины волны в частоту для широкого диапазона частот, включая радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение,
видимый свет, ультрафи- олетовое излучение, рентгеновские и гамма лучи.

Электромагнитные колебания – это взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей, проявляющиеся в периодическом изменении
напряжённости (E) и индукции (B) поля в электроцепи или пространстве. Эти поля перпендикулярны друг другу в направлении движения волны
(Рис.1) и, в зависимости от частоты, представляют собой: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое
излучение, рентгеновские либо гамма-лучи.

Рис.1

Длина волны, обозначаемая буквой λ и измеряемая в метрах –
это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе.
Другими словами, это расстояние, на котором фаза электромагнитной волны вдоль направления распространения меняется на 2π.

Время, за которое волна успевает преодолеть это расстояние (λ), т. е. интервал времени, за который периодический колебательный процесс
повторяется, называется периодом колебаний, обозначается буквой ፐ (тау) или Т и измеряется в метрах.

Частота электромагнитных колебаний связана с периодом простейшим соотношением:
f (Гц) = 1 / T (сек).

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (v) равна скорости
света и составляет величину:
v = С = 299792458 м/сек.
В среде эта скорость уменьшается: v = С / n, где
n > 1 – это показатель преломления среды.
Абсолютный показатель преломления любого газа (в том числе воздуха) при обычных условиях мало чем отличается от единицы, поэтому
с достаточной точностью его можно не учитывать в условиях распространения электромагнитных волн в воздушном пространстве.

Соотношение, связывающее длину волны со скоростью распространения в общем случае, выглядит следующим образом:
λ (м) = v (м/сек) *Т (сек) = v (м/сек) / f (Гц).

И окончательно для воздушной среды:

λ (м) = 299792458 *Т (сек) = 299792458 / f (Гц).

Прежде чем перейти к калькуляторам, давайте рассмотрим шкалу частот и длин волн непрерывного диапазона электромагнитных волн,
которая традиционно разбита на ряд поддиапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.

Диапазон	Полоса частот	Длина волны
Сверхдлинные радиоволны	3…30 кГц	100000…10000 м
Длинные радиоволны	30…300 кГц	10000…1000 м
Средние радиоволны	300…3000 кГц	1000…100 м
Короткие радиоволны	3…30 МГц	100…10 м
Метровый радиодиапазон	30…300 МГц	10…1 м
Дециметровый радиодиапазон	300…3000 МГц	1…0,1 м
Сантиметровый СВЧ диапазон	3…30 ГГц	10…1 см
Микроволновый СВЧ диапазон	30…300 ГГц	1…0,1 см
Инфракрасное излучение	0,3…405 ТГц	1000…0,74 мкм
Красный цвет	405…480 ТГц	740…625 нм
Оранжевый цвет	480…510 ТГц	625…590 нм
Жёлтый цвет	510…530 ТГц	590…565 нм
Зелёный цвет	530…600 ТГц	565…500 нм
Голубой цвет	600…620 ТГц	500…485 нм
Синий цвет	620…680 ТГц	485…440 нм
Фиолетовый цвет	680…790 ТГц	440…380 нм
Ультрафиолетовое излучение	480…30000 ТГц	400…10 нм
Рентгеновское излучение	30000…3000000 ТГц	10…0,1 нм
Гамма излучение	3000000…30000000 ТГц	0,1…0,01 нм

А теперь можно переходить к калькуляторам.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ДЛИНЫ ВОЛНЫ ПО ЧАСТОТЕ

Частота электромагнитных колебаний f
Показатель преломления среды (по умолч. 1)
Длина волны

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЧАСТОТЫ ПО ДЛИНЕ ВОЛНЫ

Длина электромагнитной волны в вакууме λ
Частота

В радиочастотной практике имеет распространение величина Kp, называемая коэффициентом укорочения. Однако здесь
существует некоторая путаница. Одни источники интерпретируют эту величину, как отношение длины волны в среде к длине волны в вакууме,
т. е. численно равной Kp = 1/n, где n – это, как мы помним, показатель преломления среды.
Другие, наоборот – как отношение длины волны в вакууме к длине волны в среде, т. е. Kp = n.
Поэтому надо иметь в виду – если Kp > 1, то значение показателя преломления среды, которое следует подставлять в калькулятор n = Kp, а
если Kp < 1, то n = 1/Kp.