ฟิสิกส์สาขาไหนเรียนเรื่องแสง. “ ปรากฏการณ์แสง”

แสงคืออะไร? ธรรมชาติของแสงคืออะไร? ทำไมแสงสีขาวจึงสลายตัวเป็นสี? เจ็ดหรือล้านมีกี่สี? คำถามดังกล่าวกระตุ้นความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์ในทางปฏิบัติตลอดประวัติศาสตร์ของเขาตั้งแต่นักคิดคนแรกจนถึงศตวรรษที่ 20 แต่เพื่อที่จะตอบคำถามเหล่านี้และคำถามอื่น ๆ คุณต้องเข้าใจธรรมชาติของแสงซึ่งมันซับซ้อนมาก ในบทเรียนนี้คุณจะได้ทำความคุ้นเคยกับแนวคิดพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับธรรมชาติของแสงเรียนรู้ข้อโต้แย้งของผู้สนับสนุนทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ

เลนส์

ธรรมชาติของแสง ความเร็วแสง

ทัศนศาสตร์เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่ศึกษาเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางแสงและกฎที่กำหนดขึ้นสำหรับพวกเขาตลอดจนปฏิสัมพันธ์ของแสงกับสสารธรรมชาติของแสง

ข้อมูลเกี่ยวกับโลกมาถึงบุคคลผ่านการมองเห็น ด้วยความช่วยเหลือของแสงเราได้รับข้อมูลส่วนใหญ่เกี่ยวกับโลกรอบตัวเรา

ข้อมูลแรกเกี่ยวกับแสงปรากฏขึ้นเมื่อ 2.5 พันปีก่อน

Pythagoras เป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกที่ให้สมมติฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับธรรมชาติของแสง (ดูรูปที่ 1) เขาเป็นคนแรกที่ไม่เพียง แต่เดา แต่ยังพิสูจน์ด้วยว่าแสงแพร่กระจายเป็นเส้นตรง เขาและเรขาคณิตอื่น ๆ จนถึงยุคลิดใช้ปรากฏการณ์แสงของการสะท้อนและการหักเหของแสงเพื่อสร้างรากฐานของรูปทรงเรขาคณิต ไม่น่าแปลกใจที่ส่วนหนึ่งของทัศนศาสตร์เรียกว่าทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต

รูป: 1. พีทาโกรัส

Pythagoras: "แสงเป็นกระแสของอนุภาคที่ปล่อยวัตถุทะลุเข้าไปในดวงตาของมนุษย์พวกมันนำข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา"

ในศตวรรษที่ 17 ไอแซกนิวตันกลายเป็นผู้สนับสนุนทฤษฎีนี้ (ดูรูปที่ 2) เขาอธิบายปรากฏการณ์แสงหลายอย่างโดยอาศัยความจริงที่ว่าแสงเป็นกระแสของอนุภาคพิเศษ

รูป: 2. ไอแซกนิวตัน

"Corpuscle" มาจาก lat. corpusculum เป็นอนุภาค ดังนั้นทฤษฎีของนิวตันจึงเริ่มถูกเรียกว่าทฤษฎีร่างกายของแสง

1. การแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง

2. กฎแห่งการสะท้อน.

3. กฎของการเกิดเงาจากวัตถุ.

ในเวลาเดียวกันทฤษฎีอื่นก็ปรากฏขึ้น - ทฤษฎีคลื่นของแสง

ผู้สนับสนุนทฤษฎีนี้คือ Christian Huygens (ดูรูปที่ 3) เขาพยายามอธิบายปรากฏการณ์แบบเดียวกับนิวตันเฉพาะจากตำแหน่งที่แสงเป็นคลื่น

รูป: 3. คริสเตียน Huygens

Huygens สร้างทฤษฎีคลื่นของแสงโดยการเปรียบเทียบกับกระบวนการคลื่นในน้ำและในอากาศดังนั้นจึงเชื่อว่าคลื่นแสงควรแพร่กระจายในตัวกลางยืดหยุ่นบางชนิดซึ่งเขาเรียกว่าอีเธอร์แสง แนวคิดนี้ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับเลนส์คลื่นจนถึงต้นศตวรรษที่ 20

ในสมัยนั้นมีการสังเกตแล้วว่าแสงไม่ได้แพร่กระจายเป็นเส้นตรงเท่านั้น

1. แสงสามารถโค้งงอรอบ ๆ สิ่งกีดขวาง - การเลี้ยวเบน (ดูรูปที่ 4)

รูป: 4. การเลี้ยวเบน

2. คลื่นสามารถเพิ่มสัญญาณรบกวนได้ (ดูรูปที่ 5)

รูป: 5. การรบกวน

ปรากฏการณ์เหล่านี้มีความแปลกประหลาดเฉพาะกับคลื่นดังนั้น Huygens จึงเชื่อว่าแสงเป็นคลื่น

ทฤษฎีเกี่ยวกับกล้ามเนื้อไม่สามารถอธิบายได้ว่ารังสีหนึ่งผ่านอีกรังสีหนึ่งได้อย่างไร ถ้าเราถือว่าแสงเป็นกระแสของอนุภาคควรสังเกตปฏิสัมพันธ์ แต่ก็ไม่ได้สังเกตและสิ่งนี้กล่าวถึงความจริงที่ว่าแสงเป็นคลื่น

ในกลางศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีของ Maxwell ถูกสร้างขึ้น เขาพิสูจน์ให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายด้วยความเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

จากผลการทดลองพบว่าแสงแพร่กระจายด้วยความเร็วเช่นกัน

แสงเป็นกรณีพิเศษของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ศตวรรษที่สิบแปด - Roemer นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์กได้ทำการทดลองโดยพบว่าความเร็วของการแพร่กระจายแสงอยู่ที่ประมาณ 300,000 กม. ต่อวินาที

1848 - Hippolyte Fizeau พิสูจน์แล้วว่าความเร็วของแสงคือ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ทั้งหมดนี้ยืนยันความจริงที่ว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ในศตวรรษที่ 19 Heinrich Hertz (ดูรูปที่ 6) ได้ศึกษาคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและแสดงให้เห็นว่าแสงสามารถเป็นอนุภาคได้ เฮิรตซ์ค้นพบปรากฏการณ์ของเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก

รูป: 6. ไฮน์ริชเฮิร์ทซ์

Heinrich Hertz ศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยในตอนแรกเชื่อว่าไม่มีอยู่จริงและแสดงความกล้าหาญอย่างแท้จริงโดยเป็นคนแรกที่รับรู้ถึงความเป็นจริงในฐานะวัตถุธรรมชาติ

เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก: ภายใต้อิทธิพลของแสงอิเล็กตรอนจะหลุดออกจากแผ่นโลหะที่มีประจุลบ

สิ่งนี้จะทำได้ก็ต่อเมื่อแสงเป็นกระแสของอนุภาค

ในศตวรรษที่ XX พวกเขามาถึงการตัดสินใจขั้นสุดท้ายโดยนำเสนอแนวคิดเรื่องการเป็นคู่ของแสงอนุภาคคลื่น

ในระหว่างการแพร่กระจายแสงจะทำงานเหมือนคลื่น (คุณสมบัติของคลื่น) และในระหว่างการปล่อยและการดูดซับ - เหมือนอนุภาค (ที่มีคุณสมบัติทั้งหมดของอนุภาค) นั่นคือแสงมีลักษณะสองเท่า

ดังนั้นปรากฏการณ์ทั้งหมดจึงพิจารณาจากจุดยืนของสองทฤษฎีนี้

1. ฟิสิกส์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11: หนังสือเรียนการศึกษาทั่วไป. สถาบันและโรงเรียน ด้วยความลึกซึ้ง การศึกษาฟิสิกส์: ระดับโปรไฟล์ / A.T. กลาซูนอฟ, O.F. Kabardin, A.N. Malinin et al. เอ็ด อ. Pinsky, O.F. Kabardina เติบโต. เอแคด. วิทยาศาสตร์, รส. เอแคด. การศึกษา. - ม.: การศึกษา, 2552.
2. Kasyanov V.A. ฟิสิกส์. เกรด 11: หนังสือเรียน สำหรับการศึกษาทั่วไป สถาบัน - ม.: บัสตาร์ด, 2548
3. Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์: หนังสือเรียน. เป็นเวลา 11 cl. การศึกษาทั่วไป. สถาบัน - ม.: การศึกษา, 2553.

1. โรงเรียนเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ().
2. Realphys.com ()
3. JSC "Energia" ().

เอ. พี. เรมเควิช ฟิสิกส์. หนังสือปัญหา. 10-11 cl. - M .: บัสตาร์ด, 2553 - เลขที่ 1019, 1021

1. ผู้สนับสนุนทฤษฎีร่างกายเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงใช้ข้อเท็จจริงใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของแสง
2. ผลกระทบจากภาพถ่ายยืนยันแนวคิดของคลื่นหรืออนุภาคเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงหรือไม่?
3. แนวคิดเรื่องธรรมชาติคู่ของแสงเรียกว่าอะไร?
4. เมื่อใดควรถือว่าแสงเป็นกระแสของอนุภาค

• เรามาจำกันว่าการถ่ายเทความร้อน 3 ประเภทที่เราศึกษาในปีนี้คืออะไร

• การพาความร้อน;

• การนำความร้อน

• รังสี

• แสงคือรังสี แต่เป็นเพียงส่วนที่รับรู้ด้วยตา

แหล่งกำเนิดแสง

- คุณติดตามเธอ - เธอจากคุณคุณจากเธอ - เธอตามคุณหรือเปล่า?

• เงาคือพื้นที่ว่างที่ไม่ได้รับแสงจากแหล่งกำเนิด

เงามัว

• เงามัว- พื้นที่ของช่องว่างที่แสงจากแหล่งกำเนิดตกบางส่วน

Eclipse ถูกอธิบายโดยกฎของการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง

จันทรุปราคา

• เป็นที่น่าสนใจว่าหนอนทะเลช่วยชีวิต

• เมื่อปูแทะมันด้านหลังของตัวหนอนจะลุกเป็นไฟ ปูวิ่งเข้าหามันหนอนที่ได้รับบาดเจ็บจะซ่อนตัวและหลังจากนั้นไม่นานตัวใหม่ก็เติบโตขึ้นแทนที่ส่วนที่หายไป

• ในบราซิลและอุรุกวัยมีหิ่งห้อยสีน้ำตาลแดงที่มีแสงสีเขียวสว่างเป็นแถวตามลำตัวและมี "หลอดไฟ" สีแดงสดบนหัว

• มีหลายกรณีที่หลอดไฟธรรมชาติเหล่านี้ซึ่งเป็นผู้อาศัยอยู่ในป่าได้ช่วยชีวิต: ในช่วงสงครามสเปน - อเมริกาแพทย์ได้ทำการผ่าตัดผู้บาดเจ็บภายใต้แสงหิ่งห้อยเทลงในขวด

• ในศตวรรษที่ 18 ชาวอังกฤษขึ้นฝั่งที่ชายฝั่งคิวบาและในเวลากลางคืนพวกเขาเห็นแสงไฟในป่าที่น่าอัศจรรย์ พวกเขาคิดว่ามีชาวเกาะมากเกินไปและถอยกลับไป แต่แท้จริงแล้วพวกมันคือหิ่งห้อย

• ทิศทางไปทางทิศเหนือในซีกโลกเหนือกำหนดโดยการยืนตอนเที่ยงโดยหันหลังให้ดวงอาทิตย์ เงาของบุคคลเช่นลูกศรจะชี้ไปทางทิศเหนือ ในซีกโลกใต้เงาจะชี้ไปทางทิศใต้

แบรนด์นักเล่นแร่แปรธาตุฮัมบูร์กใช้เวลาทั้งชีวิตเพื่อค้นหาความลับในการได้รับ "ศิลานักปราชญ์" ซึ่งจะเปลี่ยนทุกอย่างให้กลายเป็นทองคำ เมื่อเขาเทปัสสาวะลงในภาชนะและเริ่มอุ่นเครื่อง เมื่อของเหลวระเหยออกไปตะกอนสีดำยังคงอยู่ที่ด้านล่าง แบรนด์ตัดสินใจจุดไฟ สารสีขาวคล้ายกับขี้ผึ้งเริ่มสะสมที่ผนังของเรือ มันส่อง! นักเล่นแร่แปรธาตุคิดว่าเขาทำความฝันให้เป็นจริง ในความเป็นจริงเขาได้รับ องค์ประกอบทางเคมีที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ - ฟอสฟอรัส (แบกแสง)

แสงคืออะไร? นักปรัชญาของกรีกโบราณไม่ทราบคำตอบ แม้แต่อาร์คิมิดีสก็ไม่ได้ให้คำอธิบายแม้ว่าเขาจะรู้เกี่ยวกับกฎแห่งการไตร่ตรองและนำไปใช้ได้สำเร็จก็ตาม จนถึงศตวรรษที่ 16 นักปรัชญาหลายคนเชื่อว่าการมองเห็นเป็นสิ่งที่เล็ดลอดออกมาจากตาและเหมือนกับการสัมผัสวัตถุ

แต่มีทฤษฎีอื่น ๆ ตามที่แสงเป็นกระแสของสสารที่เล็ดลอดออกมาจากวัตถุที่มองเห็นได้ ในบรรดาสมมติฐานเหล่านี้มุมมองของ Democritus ใกล้เคียงกับแนวคิดสมัยใหม่มากที่สุด เขาเชื่อว่าแสงเป็นกระแสของอนุภาคที่มีคุณสมบัติทางกายภาพบางประการ เขาเขียนว่า:“ ความหวานมีอยู่ในรูปแบบการประชุมความขมขื่น - ตามแบบแผนสี - เป็นแบบแผนในความเป็นจริงมีเพียงอะตอมและความว่างเปล่าเท่านั้น”

Huygens Christian () Newton Isaac นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ () ในที่สุดปรากฎว่าสองทฤษฎีอธิบายธรรมชาติของแสงได้ในเวลาเดียวกัน ยิ่งไปกว่านั้นทฤษฎีทั้งสองได้รับการพิสูจน์ทางกายภาพและยืนยันโดยการทดลอง

1690: บทความเกี่ยวกับแสง แสง - คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถโค้งงอได้รอบปีอุปสรรค: "เลนส์" แสงเป็นกระแสของอนุภาค

รังสีที่ชัดเจนในเวลากลางคืนกะพริบคืออะไร? เปลวไฟบาง ๆ กระทบพื้นท้องฟ้าคืออะไร? ฟ้าแลบโดยไม่มีเมฆที่น่าเกรงขามโจมตีจากโลกสู่จุดสุดยอดได้อย่างไร? จะเป็นไปได้อย่างไรที่ไอน้ำเยือกแข็งในกลางฤดูหนาวจะก่อให้เกิดไฟ? M. Lomonosov Lomonosov เขียนเกี่ยวกับอะไร? มีปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับแสงในธรรมชาติ