La lumière est considérée comme tout type de rayonnement optique. En d'autres termes, il s'agit d'ondes électromagnétiques dont la longueur est de l'ordre du nanomètre.
Définitions générales
Du point de vue de l'optique, la lumière est un rayonnement électromagnétique perçu par l'œil humain. Il est d'usage de prendre une zone dans le vide de 750 THz comme unité de variation. C'est le bord à courte longueur d'onde du spectre. Sa longueur est de 400 nm. Quant à la frontière des ondes larges, une section de 760 nm, soit 390 THz, est prise comme unité de mesure.
En physique, la lumière est considérée comme un ensemble de particules directionnelles appelées photons. La vitesse de distribution des ondes dans le vide est constante. Les photons ont une certaine quantité de mouvement, énergie, masse nulle. Dans un sens plus large, la lumière est un rayonnement ultraviolet visible. Les ondes peuvent également être infrarouges.
Du point de vue de l'ontologie, la lumière est le commencement de l'être. C'est ce que disent les philosophes et les érudits religieux. En géographie, ce terme est utilisé pour désigner certaines zones de la planète. La lumière elle-même est un concept social. Néanmoins, en science, il a des propriétés, des traits et des lois spécifiques.
Nature et sources lumineuses
Le rayonnement électromagnétique est créé lors du processus d'interaction de particules chargées. La condition optimale pour cela sera la chaleur, qui a un spectre continu. Le rayonnement maximal dépend de la température de la source. Un bon exemple de processus est le soleil. Son rayonnement est proche de celui d'un corps entièrement noir. La nature de la lumière sur le Soleil est déterminée par la température de chauffage jusqu'à 6000 K. Dans le même temps, environ 40% du rayonnement est visible. Le spectre de puissance maximum se situe vers 550 nm.
Les sources lumineuses peuvent également être:
- Coquilles électroniques de molécules et d'atomes lors du passage d'un niveau à un autre. De tels procédés permettent d'obtenir un spectre linéaire. Des exemples sont les LED et les lampes à décharge de gaz.
- Le rayonnement Cherenkov, qui se forme lorsque des particules chargées se déplacent à la vitesse de phase de la lumière.
- Processus de décélération de photons. En conséquence, un rayonnement synchro ou cyclotron est produit.
La nature de la lumière peut également être associée à la luminescence. Cela s'applique à la fois aux sources artificielles et aux sources organiques. Exemple: chimiluminescence, scintillation, phosphorescence, etc.
À leur tour, les sources lumineuses sont divisées en groupes en fonction des indicateurs de température: A, B, C, D65. Le spectre le plus complexe est observé dans un corps complètement noir.
Caractéristiques lumineuses
L'œil humain perçoit subjectivement le rayonnement électromagnétique comme une couleur. Ainsi, la lumière peut dégager des teintes blanches, jaunes, rouges, vertes. C'est seulementla sensation visuelle, qui est associée à la fréquence du rayonnement, qu'il soit de composition spectrale ou monochromatique. Il a été prouvé que les photons se propagent même dans le vide. En l'absence de matière, la vitesse d'écoulement est de 300 000 km/s. Cette découverte a été faite au début des années 1970.
À la limite des médias, un flux de lumière subit soit une réflexion, soit une réfraction. Lors de sa propagation, il se dissipe dans la matière. On peut dire que les indices optiques du milieu sont caractérisés par une valeur de réfraction égale au rapport des vitesses dans le vide et en absorption. Dans les substances isotropes, la propagation de l'écoulement ne dépend pas de la direction. Ici, l'indice de réfraction est représenté par une quantité scalaire déterminée par les coordonnées et le temps. Dans un milieu anisotrope, les photons apparaissent comme un tenseur.
De plus, la lumière peut être polarisée ou non. Dans le premier cas, la grandeur principale de la définition sera le vecteur d'onde. Si le flux n'est pas polarisé, alors il consiste en un ensemble de particules dirigées dans des directions aléatoires.
La caractéristique la plus importante de la lumière est son intensité. Elle est déterminée par des grandeurs photométriques telles que la puissance et l'énergie.
Propriétés de base de la lumière
Les photons peuvent non seulement interagir les uns avec les autres, mais aussi avoir une direction. À la suite d'un contact avec un milieu étranger, le flux subit une réflexion et une réfraction. Ce sont les deux propriétés fondamentales de la lumière. Avec la réflexion, tout est plus ou moins clair: cela dépend de la densité de matière et de l'angle d'incidence des rayons. Cependant, avec la réfraction, la situation est loinplus dur.
Pour commencer, nous pouvons considérer un exemple simple: si vous abaissez une paille dans l'eau, alors de côté, elle semblera courbée et raccourcie. C'est la réfraction de la lumière, qui se produit à la frontière du milieu liquide et de l'air. Ce processus est déterminé par la direction de distribution des rayons lors du passage à travers la frontière de la matière.
Lorsqu'un flux de lumière touche la frontière entre les médias, sa longueur d'onde change de manière significative. Cependant, la fréquence de propagation reste la même. Si le faisceau n'est pas orthogonal à la limite, la longueur d'onde et sa direction changeront.
La réfraction artificielle de la lumière est souvent utilisée à des fins de recherche (microscopes, lentilles, loupes). Les points appartiennent également à de telles sources de changements dans les caractéristiques des vagues.
Classification de la lumière
Actuellement, une distinction est faite entre la lumière artificielle et la lumière naturelle. Chacune de ces espèces est définie par une source de rayonnement caractéristique.
La lumière naturelle est un ensemble de particules chargées avec une direction chaotique et changeant rapidement. Un tel champ électromagnétique est provoqué par une fluctuation variable des intensités. Les sources naturelles incluent les corps chauds, le soleil, les gaz polarisés.
La lumière artificielle est des types suivants:
- Local. Il est utilisé sur le lieu de travail, dans la cuisine, les murs, etc. Un tel éclairage joue un rôle important dans la décoration intérieure.
- Général. Il s'agit d'un éclairage uniforme de toute la zone. Les sources sont des lustres, des lampadaires.
- Combiné. Un mélange des premier et deuxième types pour obtenir l'éclairage idéal de la pièce.
- Urgence. Il est extrêmement utile pendant les pannes de courant. L'alimentation est le plus souvent fournie par des piles.
Soleil
Aujourd'hui, c'est la principale source d'énergie sur Terre. Il ne serait pas exagéré de dire que la lumière du soleil affecte toutes les questions importantes. C'est une constante de quantité qui définit l'énergie.
Les couches supérieures de l'atmosphère terrestre contiennent environ 50 % de rayonnement infrarouge et 10 % de rayonnement ultraviolet. Par conséquent, la quantité de lumière visible n'est que de 40 %.
L'énergie solaire est utilisée dans des processus synthétiques et naturels. C'est la photosynthèse, et la transformation des formes chimiques, et le chauffage, et bien plus encore. Grâce au soleil, l'humanité peut utiliser l'électricité. À leur tour, les flux de lumière peuvent être directs et diffus s'ils traversent les nuages.
Trois lois principales
Depuis l'Antiquité, les scientifiques étudient l'optique géométrique. Aujourd'hui, les lois suivantes de la lumière sont fondamentales:
- La loi de la distribution. Il stipule que dans un milieu optique homogène, la lumière sera distribuée en ligne droite.
- La loi de la réfraction. Un rayon lumineux incident à la limite de deux milieux et sa projection à partir du point d'intersection se trouvent sur le même plan. Ceci s'applique également à la perpendiculaire abaissée au point de contact. Dans ce cas, le rapport des sinus des angles d'incidence et de réfraction sera la valeurconstante.
- La loi de la réflexion. Un rayon de lumière descendant sur la limite du support et sa projection se trouvent sur le même plan. Dans ce cas, les angles de réflexion et d'incidence sont égaux.
Perception lumineuse
Le monde environnant est visible pour une personne en raison de la capacité de ses yeux à interagir avec le rayonnement électromagnétique. La lumière est perçue par les récepteurs rétiniens, qui peuvent détecter et répondre à la gamme spectrale des particules chargées.
Une personne a 2 types de cellules sensibles dans l'œil: les cônes et les bâtonnets. Les premiers déterminent le mécanisme de la vision de jour avec un niveau d'éclairement élevé. Les bâtonnets sont plus sensibles aux radiations. Ils permettent à une personne de voir la nuit.
Les nuances visuelles de la lumière sont déterminées par la longueur d'onde et sa directionnalité.
