LYSENDE KROPPE: EGENSKABER OG HVORDAN DE GENERERER DERES EGET LYS - FYSISK - 2025

En lysende krop kaldes ethvert naturligt eller unaturligt objekt, der udsender sit eget lys, hvilket er den del af det elektromagnetiske spektrum, der er synligt af menneskelige øjne. Det modsatte af et lysende objekt er et ikke-lysende objekt.

Ikke-lysende genstande er synlige, fordi de er belyst af det lys, der udsendes af lysende genstande. Ikke-lysende kroppe kaldes også belyste kroppe, skønt de ikke altid er i denne tilstand.

Solen, et lysende legeme, der oplyser himlen og havet. Kilde: pixabay

Lysende objekter er primære lyskilder, da de udsender det, mens ikke-lysende objekter er sekundære lyskilder, fordi de reflekterer den, der er produceret af førstnævnte.

Eksempler på lysende og ikke-lysende kropper

Lysende genstande

Der er objekter i naturen, der er i stand til at udsende lys. Disse inkluderer:

- Sol.

- Stjernerne.

- Selvlysende insekter, såsom ildfluer og andre.

- Strålene.

- Aurora borealis eller nordlys.

Følgende er menneskeskabte lysende objekter:

- Glødelamper eller pærer.

- Et stearinlys flamme.

- Lysstofrør.

- Led lys.

- Skærmen på en mobiltelefon.

Ikke-lysende genstande

I naturen er der mange objekter, der ikke udsender lys af sig selv, men som kan oplyses:

- Månen, der reflekterer sollys.

- Planeterne og deres satellitter, der også reflekterer sollys.

- Træer, bjerge, dyr reflekterer lyset fra himlen og solen.

- Den blå himmel og skyer. De er synlige på grund af spredning af sollys.

Den kunstige lysende kropspære, der oplyser vores nætter. Kilde: pixabay

Karakteristika ved lysende kroppe og deres lys

Det vigtigste kendetegn ved lysende kropper er, at lyset, som vi kan se dem med, produceres af selve objektet.

Vi kan se mennesker og genstande takket være det lys, der udsendes fra lysende kroppe, hvad enten det er naturligt eller kunstigt. Og også fordi naturen har givet os synets organer.

I fravær af lysende kropper er det umuligt at se alt, der omgiver os. Hvis du nogensinde har oplevet total mørke, ved du vigtigheden af ​​lysende kroppe.

Det vil sige, uden lys er der ingen vision. Mennesker og dyr syn er samspillet mellem det lys, der udsendes fra lysende kropper, og det, der reflekteres af ikke-lysende kropper med vores lyssensorer i øjet og med vores hjerne, hvor billedet endelig er konstrueret og fortolket.

Vision er mulig, fordi det lys, der udsendes eller reflekteres af genstande, bevæger sig gennem rummet og når vores øjne.

fotoner

En foton er den mindste mængde lys, som en lysende krop kan udsende. Fotoner udsendes af atomer fra lysende kropper og reflekteres eller spredes af ikke-lysende.

Vision er kun mulig, når nogle af disse fotoner, der udsendes, spredes eller reflekteres, når vores øjne, hvor de producerer en elektronisk ophidselse i endene af synsnerven, der bærer en elektrisk puls til hjernen.

Hvordan genererer lysende kroppe lys?

Fotonerne udsendes af atomerne i de lysende legemer, når de er blevet begejstret på en sådan måde, at elektronerne fra de atomiske orbitaler går til tilstande med højere energi, som senere henfalder til tilstande med lavere energi med den deraf følgende emission af fotoner.

Hver krop, hvis temperaturen øges, bliver en lysemitter. Et stykke metal ved stuetemperatur er et ikke-lysende legeme, men ved 1000 grader celsius er det et lysende legeme, fordi elektroner optager højere niveauer, og når de nedbrydes til lavere niveauer, de udsender fotoner i området for det synlige spektrum.

Dette er, hvad der sker på atomniveau med alle lysende kropper, det være sig solen, et stearinlys flamme, glødetråden i en glødepære, atomerne i det lysbesparende lyspulvers atomer eller atomerne i LED-dioden, som er det nyeste kunstige lyslegeme.

Det, der varierer fra et tilfælde til et andet, er excitationsmekanismen for at elektroner overgår til atomare niveauer med højere energi og derefter henfalder og udsender fotoner.

Alt, hvad vi ser, er fortiden

Synet er ikke øjeblikkeligt, da lyset kører med en begrænset hastighed. Lysets hastighed i luft og i et vakuum er i størrelsesordenen 300 tusinde kilometer i sekundet.

Fotoner af lys, der forlader solens overflade, tager 8 minutter og 19 sekunder at nå vores øjne. Og de fotoner, der udsendes af Alpha Centauri, vores nærmeste stjerne, tager 4,37 år at nå vores øjne, hvis vi ser på himlen.

De fotoner, som vi kan se med det blotte øje eller gennem et teleskop i Andromeda-galaksen, tættest på vores egne, vil være kommet derfra for 2,5 millioner år siden.

Selv når vi ser månen, ser vi en gammel måne, fordi det, vi ser på, er et billede fra 1,26 sekunder siden. Og billedet af spillerne i en fodboldkamp, ​​som vi ser på tribunerne 300 meter fra spillerne, er et gammelt billede en milliondel af et sekund tidligere.

Lys dualitet

I henhold til de mest accepterede teorier er lys en elektromagnetisk bølge, ligesom radiobølger, mikrobølger, som mad koges med, mikrobølger fra mobiltelefoner, røntgenstråler og ultraviolet stråling.

Lys er imidlertid en bølge, men det består også af partikler kaldet fotoner, som vi tidligere har sagt. Lys har denne dobbelte opførsel, der i fysik er kendt som bølge-partikel dualitet.

Alle de forskellige elektromagnetiske bølger er forskellige i deres bølgelængde. Den del af det elektromagnetiske spektrum, som det menneskelige øje er i stand til at opfatte, kaldes det synlige spektrum.

Det synlige spektrum svarer til et smalt interval af det elektromagnetiske spektrum mellem 0,390 mikron og 0,750 mikron. Dette er den karakteristiske størrelse på en protosoan (amøbe eller paramecium).

Under det synlige spektrum i bølgelængde har vi ultraviolet stråling, hvis bølgelængde er sammenlignelig med størrelsen på organiske molekyler.

Og over det synlige spektrum er infrarød stråling, hvis størrelse kan sammenlignes med spidsen af ​​en nål. På spidsen af ​​denne nål kan 10 til 100 protozoer passe, det vil sige 10 til 100 bølgelængder af det synlige spektrum.

I modsætning hertil har mikrobølger bølgelængder mellem centimeter og meter. Radiobølger har længder fra hundreder af meter til tusinder af meter. Røntgenstråler har bølgelængder, der kan sammenlignes med størrelsen på et atom, mens gammastråler har bølgelængder, der kan sammenlignes med atomkernen.

Farver og synligt spektrum

Det synlige spektrum inkluderer forskellige farver, der kan skelnes i en regnbue eller i sollys spredt på et glasprisme. Hver farve har en bølgelængde, der kan udtrykkes i nanometer, som er en milliontedel af en millimeter.

Lysspektret og dets bølgelængder i nanometer (nm), fra højeste til laveste, er som følger:

- Rød. Mellem 618 og 780 nm.

- Orange. Mellem 581 og 618 nm.

- Gul. Mellem 570 og 581 nm.

- Grøn. Mellem 497 og 570 nm.

- Cyan. Mellem 476 og 497 nm.

- Blå. Mellem 427 og 476 nm.

- Violet. Mellem 380 og 427 nm.

Den lysende sorte krop, energi og momentum

Lys har energi og momentum. Hver farve i det synlige spektrum svarer til fotoner med forskellig energi og forskelligt momentum eller momentum. Dette var kendt takket være pionererne inden for kvantefysik som Max Planck, Albert Einstein og Louis De Broglie.

Max Planck opdagede, at lysenergi kommer i pakker eller kvanta, hvis energi E måles i Joules og er lig med produktet af en grundlæggende naturkonstant kendt som Plancks konstant, der er betegnet med bogstavet h og frekvensen f i Hertz.

E = h ∙ f

Denne opdagelse blev foretaget af Planck for at forklare strålingsspektret for et lysende legeme, der kun udsender stråling, men ikke reflekterer nogen, kendt som den "sorte krop", og hvis emission spektrum ændres i henhold til temperaturen.

Plancks konstant er h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Men det var Albert Einstein, der uden tvivl bekræftede, at lys var fotoner med energi, der blev givet i henhold til Plancks formel, som den eneste måde at forklare et fænomen kendt som den fotoelektriske effekt, hvor et materiale, der er oplyst med lys, udsender elektroner. Det var for dette arbejde, Einstein modtog Nobelprisen.

Men fotonen har, ligesom hver partikel, og til trods for ikke at have masse, en drivkraft eller fremdrift, der er givet ved et forhold, der er opdaget af Louis De Broglie inden for rammerne af bølgepartikeldualiteten af ​​foton- og kvanteobjekter.

Relationen de Broglie siger, at fotonens momentum p er lig med kvotienten af ​​Plancks konstante h og fotonens bølgelængde λ.

P = h / λ

Farven rød har en bølgelængde på 618 × 10 ^ -9 m og en frekvens på 4,9 x 10 ^ 14 Hz, så energien i en foton er 3,2 × 10 ^ -19J og dens momentum er 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

I den anden ende af det synlige spektrum er violet med en bølgelængde på 400 × 10 ^ -9 m og en frekvens på 7,5 x 10 ^ 14 Hz, så energien i en foton er 4,9 × 10 ^ -19J og dens momentum er 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Fra disse beregninger konkluderer vi, at violet har mere energi og mere momentum end rød.

Referencer

1. Tippens, P. 2011. Fysik: koncepter og applikationer. 7. udgave. Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedia. Synligt spektrum. Gendannes fra wikipedia.com
3. Wikipedia. Elektromagnetiske spektrum. Gendannes fra wikipedia.com
4. Wikipedia. Lyskilde. Gendannes fra wikipedia.com
5. Wikibooks. Fysik, optik, lysets natur. Gendannet fra: es.wikibooks.org