Светлина

Източници на светлина

Знаем, че Слънцето, звездите, огънят и други тела излъчват светлина. Те се наричат източници на светлина.

Различните източници на светлина се различават по процеса, който предизвиква излъчването на светлинна енергия.

Това е много важно свойство на светлината – за своето разпространение тя не се нуждае от присъствието на вещество.

Праволинейно разпространение на светлината

Скорост на светлината

Светлина

Светлината играе огромна роля в света, в който живеем. Още от древността хората са се опитвали да разберат тайните ѝ и са си задавали въпроси като една и съща ли е светлината, която идва от Слънцето и от огъня, защо телата имат различен цвят, защо някои излъчват светлина, а други – не.

Източници на светлина

Знаем, че Слънцето, звездите, огънят и други тела излъчват светлина. Те се наричат източници на светлина.

Обикновено източниците излъчват светлина, когато са нагрети. Следователно при тях топлинната енергия се превръща в светлинна.

Но това невинаги е така: например някои живи организми като светулките излъчват светлина, но не са топли. Има особени източници на светлина, създадени от физиците, наречени лазери. Светлината, която излъчват, е много ярка, но за тяхното действие не е необходима топлина.

Различните източници на светлина се различават по процеса, който предизвиква излъчването на светлинна енергия.

За нас особено важна е слънчевата светлина, защото тя има най-голямо значение за живота на Земята. Светлината на Слънцето идва до нас от милиони километри разстояние и се разпространява в Космоса, преди да навлезе в атмосферата на Земята. Ние виждаме звездите, защото излъчената от тях светлинна енергия се разпространява в празното космическо пространство.

Това е много важно свойство на светлината – за своето разпространение тя не се нуждае от присъствието на вещество.

Праволинейно разпространение на светлината

Всички сме виждали красивата гледка на процеждащи се слънчеви лъчи през дърветата, както и светлината пред запалените фарове на автомобил в мъгливо време.

Ако запалим свещ, светлината се разпространява във всички посоки (фиг. 1а). Ако обаче на пътя на светлината се постави преграда, зад нея светлината не се разпространява. Получава се сянка (фиг. 1б).

От 5. клас знаете, че телата, зад които се образува сянка, се наричат непрозрачни. Непрозрачните тела са съставени от непрозрачни вещества, например метал, керамика, пластмаса и др.

Получаването на сянка зад непрозрачни тела се дължи на праволинейното разпространение на светлината.

Има и други вещества като въздух, вода и стъкло, които пропускат светлината. Те се наричат прозрачни вещества.

За да опишем свойствата на светлината, можем да я представим като сноп от лъчи.

Наблюдавайте опита

На пътя на светлината от един източник поставяме екран с отвор. Част от излъчваната светлина преминава през отвора на екрана. Тази светлина наричаме светлинен сноп. Ако започнем да намаляваме размерите на отвора, светлинният сноп ще става все по-тънък. Много тънък светлинен сноп се нарича светлинен лъч.

Представата за лъчи е свързана с нашия опит, който показва, че светлината се движи по права линия.

Скорост на светлината

Още в древността хората са забелязали, че светлината сякаш се разпространява мигновено. Не може да се отдели моментът на запалването на свещта от момента на възприятието на светлината. Следователно нейната скорост на разпространение е огромна.

За първи път скоростта на разпространение на светлината е измерена през ХVІІ в. Днес ние знаем, че скоростта на светлината е [latex]300 \;000\text{ km/s}[/latex] във вакуум. Това е най-голямата скорост в природата. Означава се с [latex]c[/latex].

В Космоса светлинните лъчи не срещат никакво препятствие и се движат с тази висока скорост. Когато обаче светлината се разпространява в прозрачно вещество като въздух, вода или стъкло, нейната скорост е по-малка. Причина за това е, че градивните частици на веществото взаимодействат със светлината и нейната скорост намалява.

Прозрачните вещества намаляват скоростта на светлината по различен начин, защото имат различен строеж. При едни вещества градивните частици са разположени на по-големи разстояния една от друга, при други – на по-близки. Колкото градивните частици са разположени по-близко една до друга, толкова по-трудно светлинните лъчи преминават през веществото и толкова по-малка е скоростта на светлината. Казваме, че едни вещества са оптически по-плътни, а други – оптически по-редки.

Албърт Майкелсън

Пример: В таблица 1 е представена скоростта на светлината в различни вещества. Кое вещество е оптически най-плътно?

Решение: Скоростта на светлината в диамант е най-малка и следователно диамантът е оптически най-плътен.

НаСа

Неотдавна физиците спряха светлината! Те успяха да намалят скоростта на светлината до скоростта на бърз влак, а впоследствие и да спират разпространението ѝ за известно време!

В този експеримент са използвани два лазерни лъча – единият променя веществото, като разтрептява градивните му частици така, че те се разполагат много близо една до друга. Другият лазерен лъч „чувства“ променена- та среда, забавя се и спира. Когато първият лъч престане да действа, вторият се „освобождава“ и продължава разпространението си.