Czym jest światło, jak się rozprzestrzenia i jakie są jego rodzaje
Dodane: 31.10.2021 16:00.55
31 Październik 2021
Większość życia na Ziemi nie mogłaby bez niego istnieć i czerpiemy z niego 95% naszych informacji o otaczającym nas świecie, a jednak prawie nikt nie wie, czym tak naprawdę jest światło. Ten artykuł temu zaradzi - wyjaśni jego naturę, sposób rozchodzenia się, a także przedstawi wszystkie rodzaje nie tylko klasycznego światła widzialnego, ale także innych rodzajów promieniowania elektromagnetycznego. I nie martw się, będziemy się streszczać. Przelecimy przez nią niemal z prędkością światła.
Co to jest światło?
Natura światła jest bardzo złożona. Nic więc dziwnego, że najwięksi uczeni swoich czasów nie mogli się co do tego zgodzić. René Descartes i Isaac Newton uważali, że jest to strumień cząsteczek mniejszych niż atomy. Robert Hooke i Christiaan Huygens postrzegali ją jako falę. W końcu oba obozy miały rację. Światło jest jednym i drugim w tym samym czasie.
Czasami zachowuje się jak blok maleńkich cząstek, które nazywamy fotonami. Nie mają one masy i są jedynymi cząstkami we wszechświecie, które mogą poruszać się z największą możliwą prędkością. Prędkość światła. Innym razem jest to jak fala o własnej częstotliwości i długości fali. Zjawisko to znane jest jako dualizm światła.
Tak więc, z fizycznego punktu widzenia, światło jest poprzeczną falą elektromagnetyczną o wąskim zakresie długości fali, która również przejawia się jako przepływ fotonów. A ponieważ fotony umożliwiają przenoszenie sił elektrycznych i magnetycznych, światło możemy również nazywać promieniowaniem elektromagnetycznym.
Jak rozchodzi się światło?
Ostateczne rozstrzygnięcie kwestii rozchodzenia się światła z punktu widzenia fizyki klasycznej nastąpiło jednak dopiero w XIX wieku, kiedy to weszła w życie tzw. zasada Huygensa. Zgodnie z tą zasadą, światło rozchodzi się za pomocą fal. Każde miejsce, do którego dociera fala, staje się centrum elementarnej fali kulistej. A powstałe w ten sposób czoło fali jest obwiednią elementarnych czół fali.
Źródła światła
Światło jest rozprzestrzeniane przez źródła światła. Jest to nazwa nadana każdemu ciału, w którym światło ma swój początek i z którego emanuje do otoczenia. Dzielimy je na naturalne i sztuczne.
Naturalne źródła to na przykład słońce, gwiazdy, księżyc, ogień, błyskawice i żarząca się lawa. Sztuczne, tj. wytworzone przez człowieka, obejmują żarówki, lampy fluorescencyjne, lampy wyładowcze lub diody emitujące światło.
Środowisko optyczne
Na rozchodzenie się światła mają również wpływ właściwości środowiska optycznego, czyli ośrodka, w którym ono występuje. Może to być:
- Przezroczysta
Przezroczysty środek optyczny transmituje światło bez znaczącego tłumienia, dzięki czemu możemy przez niego widzieć. - Nieprzezroczysta
Nieprzezroczyste środowisko nie przepuszcza światła, lecz je pochłania lub odbija, dlatego nie możemy go zobaczyć. - Translucent
Półprzezroczyste środowisko przepuszcza światło, ale rozprasza je we wszystkich kierunkach, powodując, że widzimy tylko jego część.
Jakie są rodzaje światła?
Światło jest czymś więcej niż tylko tym, co widzimy naszymi oczami. Jakie formy może ona przybrać? A do czego się nadają? Zróbmy jeden krok na raz. Zaczynając od najdłuższej fali.
Fale radiowe i mikrofale
Fale elektromagnetyczne większe niż 1 mm są określane jako fale radiowe i mikrofale. Pierwsze z nich przesyłają np. sygnały telewizyjne, radiowe lub wi-fi, natomiast drugie są stosowane w piecach i radarach. Sieci Wi-Fi i kuchenki mikrofalowe mają prawie taką samą częstotliwość, dlatego internet może czasami zwolnić podczas podgrzewania jedzenia.
Promieniowanie podczerwone
Promieniowanie podczerwone ma fale mniejsze niż 1 mm. Jest on emitowany przez wszystkie źródła ciepła. Tak samo jak ludzie. Dlatego dzięki kamerze na podczerwień można zobaczyć wszystkie żywe istoty nawet w całkowitej ciemności. Światło bliskiej podczerwieni w zakresie 700 do 1000 nm jest szeroko stosowane w regeneracji. Wnika głębiej w ciało i ma leczniczy wpływ na tkanki, wspierając w ten sposób zdrowie mięśni i procesy regeneracji organizmu. Światło średniej i dalekiej podczerwieni jest zawarte w saunach na podczerwień.
Światło widzialne
Fale o długości w zakresie 380-740 nm nazywane są światłem widzialnym. Ta część spektrum elektromagnetycznego wywołuje wrażenia wzrokowe, gdy trafia na fotoreceptory ludzkiego oka. Są to tak zwane kolory spektralne - czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, cyjan, niebieski, fioletowy.
Ten sam kolor co tęcza. A nawet w tej samej kolejności, ponieważ deszcz rozkłada światło słoneczne na poszczególne kolory według długości fali. Istnieją jednak również kolory niespektralne (biały, szary, czarny, różowy, turkusowy), które powstają przez zmieszanie kolorów spektralnych.
Promieniowanie UV
Nie widzimy już fal poniżej 380 nm. Kolor fioletowy płynnie przechodzi w UV, przy czym UltraViolet oznacza "ponad fioletowy". To światło może być już w większym stopniu niebezpieczne. Dlatego stosujemy krem z filtrem przeciwsłonecznym i chronimy oczy okularami przeciwsłonecznymi z filtrem UV. Co ciekawe, ptaki i gady widzą to światło, dzięki czemu mogą z łatwością odczytać wiadomości napisane niewidzialnym atramentem. :-) Ale reszta z nas potrzebuje do tego specjalnych narzędzi.
Zdjęcia rentgenowskie
Fale elektromagnetyczne o długości poniżej 10 nm znane są jako promieniowanie rentgenowskie, które wykorzystuje się do prześwietlania ludzkiego ciała w poszukiwaniu ewentualnych złamań i pęknięć. Powód tego jest prosty - zawiera dużo energii, co oznacza, że może przenikać przez rzeczy, przez które zwykłe światło nie może. Jak tkanka miękka. Uderza ona w kości i odbija się od nich, dzięki czemu na otrzymanych obrazach możemy zobaczyć szczegóły szkieletu.
Promienie gamma
Fale o natężeniu mniejszym niż 10 pm nazywane są promieniami gamma. Ich częstotliwość jest niewiele mniejsza od średnicy atomów i powstają one np. podczas rozpadu promieniotwórczego, kiedy jądro atomu musi pozbyć się nadmiaru energii. Promienie gamma są niezwykle niebezpieczne i tylko naprawdę gruba warstwa ołowiu zapewni wystarczającą ochronę przed nimi. Dotyczy to również promieniowania kosmicznego, które może powstać podczas wybuchu jądrowego, ale na szczęście to zagrożenie jest pacyfikowane przez atmosferę, więc nic nam nie grozi.
Odkryj piękno światła
Często uważamy światło za coś oczywistego, mimo że jest ono jednym z najcenniejszych dóbr we wszechświecie. Daje nam życie, zdrowie, informacje, rozrywkę, szczęście i możliwość doświadczania piękna otaczającego nas świata. Odkryj to dla siebie. W swojej krystalicznie czystej formie.
Tomáš Feix
