אנו מסבירים הכל על האור, ההיסטוריה של המחקר שלו, איך הוא מתפשט ומאפיינים אחרים. בנוסף, אור טבעי ומלאכותי.
מה זה אור
מה שאנו מכנים אור הוא החלק של הספקטרום האלקטרומגנטי שניתן לתפוס על ידי העין האנושית. יש, מלבד אור, צורות שונות של קרינה אלקטרומגנטית ב עוֹלָם, שמתפשט דרך ה מֶרחָב והובלות אֵנֶרְגִיָה ממקום אחד למשנהו (כגון קרינה אולטרה סגולה או קרני רנטגן), אך אף אחד מהם אינו יכול להיתפס באופן טבעי.
אור נראה מורכב מפוטונים (מהמילה היוונית phos, "אור"), סוג של חלקיקים יסודות חסרים מסה. פוטונים מתנהגים בצורה כפולה: כגלים וכחלקיקים. הדואליות הזו מעניקה לאור תכונות פיזיקליות ייחודיות.
ה אוֹפְּטִיקָה הוא הסניף של ה גוּפָנִי החוקר את האור, תכונותיו, התנהגותו, האינטראקציה וההשפעות שלו על חוֹמֶר. עם זאת, האור הוא מחקרם של רבים אחרים דיסציפלינות בתור ה כִּימִיָה, תורת היחסות הכללית או פיזיקה קוונטי, בין השאר.
היסטוריה של האור
טבעו של האור סיקרן את המין האנושי לנצח. בימי קדם זה נחשב לתכונה של חומר, משהו שנבע מהדברים. זה היה קשור גם ל שמש, המלך הכוכב ברובם דתות י תפיסות עולם של ה אֶנוֹשִׁיוּת פרימיטיבי ולכן גם עם ה חוֹם ועם ה חַיִים.
היוונים הקדמונים הבינו את האור כמשהו קרוב ל אֶמֶת של דברים. הוא נחקר על ידי פילוסופים כמו אמפדוקלס ואוקלידס, שכבר גילו כמה מתכונותיו הפיזיקליות. מ רֵנֵסַנס באירופה, במאה החמש עשרה המחקר והיישום שלה בחיי אדם קיבלו דחיפה גדולה, עם התפתחות הפיזיקה המודרנית אוֹפְּטִיקָה.
לאחר מכן, הנהלת ה חַשְׁמַל מותר תאורה מלאכותית של בתים ו ערים, מפסיק להיות תלוי בשמש או בוער דלקים (מנורות דיזל או נפט). כך נזרעו יסודות ההנדסה האופטית שהתפתחה במאה העשרים.
הודות לאלקטרוניקה ואופטיקה ניתן היה לפתח יישומים לאור שלפני מאות שנים לא היה מתקבל על הדעת. הבנתנו את פעולתו הפיזיקלית גדלה, בין השאר הודות לתיאוריות הקוונטים וההתקדמות העצומה בפיזיקה ובכימיה שהתרחשה בזכותן.
בזכות האור ולימודו קיימים טכנולוגיות שונות כמו לייזרים, אולם קולנוע, ה צילום, צילום או לוחות פוטו - וולטאים.
מאפייני האור
אור הוא פליטה גלית וגופית של פוטונים, כלומר בו זמנית הוא מתנהג כאילו הוא עשוי ממנו. גלים וחומר.
הוא נוסע תמיד בקו ישר, במהירות מוגדרת וקבועה. ה תדירות של גלי אור קובע את רמת אנרגיית אור, וזה מה שמבדיל את האור הנראה מצורות אחרות של קרינה.
למרות שאור באופן כללי (הן מהשמש והן מנורה) נראה לבן, הוא מכיל גלים בעלי אורכי גל התואמים לכל צבע בספקטרום הנראה.
ניתן להעיד על כך על ידי הפנייתו למנסרה ופירוקה לצלילי ה- קשת בענן. זה שלאובייקט יש צבע מסוים הוא תוצאה של הפיגמנט של האובייקט סופג אורכי גל מסוימים ומחזיר אחרים, משקף את אורך הגל של האובייקט. צֶבַע מה שאנחנו רואים.
אם אנחנו רואים עצם לבן, זה בגלל שהפיגמנט מחזיר את כל האור שנפלט עליו, את כל אורכי הגל. אם, לעומת זאת, אנחנו רואים אותו שחור, זה בגלל שהוא סופג את כל האור ושום דבר לא מוחזר, אנחנו לא רואים כלום, כלומר אנחנו רואים שחור.צבעי הספקטרום המורגשים על ידי העין שלנו נעים בין אדום (700 ננומטר של אורך גל) לסגול (400 ננומטר של אורך גל).
התפשטות האור
האור נע בקו ישר ובמהירות של 299,792,4458 מטר לשנייה בוואקום. אם הוא צריך לעבור דרך מדיה צפופה או מורכבת, הוא נע במהירויות איטיות יותר.
האסטרונום הדני אולה רומר ערך את המדידה הגסה הראשונה של ה- מהירות האור בשנת 1676. מאז, הפיזיקה כיוונה מאוד את המנגנונים של מדידה.
תופעת הצללים קשורה גם בהתפשטות האור: כאשר פוגעים באובייקט אטום, האור מקרין את הצללית שלו על הרקע, ומתווה את החלק שנחסם על ידי האובייקט. ישנן שתי דרגות של צל: בהיר יותר, הנקרא penumbra; ועוד כהה יותר, הנקרא אומברה.
גיאומטריה הייתה כלי חשוב בעת לימוד התפשטות האור או תכנון חפצים כדי להשיג אפקטים מסוימים, למשל, טֵלֶסקוֹפּ וה מִיקרוֹסקוֹפּ.
תופעות של אור
תופעות האור הן שינויים שהוא חווה כאשר הוא נתון למדיה מסוימת או לתנאים פיזיים מסוימים. רבים מהם נראים ביומיום, גם אם אנחנו לא ממש יודעים איך הם פועלים.
- הִשׁתַקְפוּת. כאשר פוגעים במשטחים מסוימים, האור מסוגל "לקפוץ", כלומר לשנות את מסלולו בזוויות מסוימות וניתנות לחיזוי. לדוגמה, אם העצם עליו הוא פוגע בזווית מסוימת הוא חלק ובעל תכונות מחזירות (כמו פני השטח של מראה), האור ישתקף בזווית השווה לאירוע, אך בכיוון ההפוך. כך פועלות מראות.
- שבירה. כאשר האור עובר ממדיום שקוף אחד למשנהו, עם שונה צפיפות יש תופעה המכונה "שבירה". הדוגמה הקלאסית היא מעבר האור בין ה אוויר (פחות צפוף) ואת מים (צפוף יותר), שניתן להעיד על כך על ידי הנחת סכו"ם בכוס מים ושימו לב כיצד נדמה שתמונת הסכו"ם מופרעת ומשכפלת, כאילו הייתה "שגיאה" בתמונה. הסיבה לכך היא שהמים משנים את כיוון ההתפשטות כאשר הם עוברים ממדיום אחד למשנהו.
- הִשׁתַבְּרוּת. כאשר קרני האור מקיפות חפץ או עוברות דרך פתחים בגוף אטום, הן יחוו שינוי במסלול שלהן, וייצור אפקט פתיחה, כפי שמתרחש עם פנסי רכב בלילה. תופעה זו אופיינית לכל הגלים.
- הפיזור. תכונה זו של האור היא המאפשרת לנו להשיג את ספקטרום הצבע המלא על ידי פיזור אלומת האור, כלומר, זה מה שקורה כשאנחנו גורמים לו לעבור דרך פריזמה, או מה שקורה כשאור עובר דרך טיפות הגשם אַטמוֹספֵרָה וכך מייצר קשת בענן.
- קיטוב. האור מורכב מתנודות של שדה חשמלי י מַגנֶטִי שיכולות להיות להן כתובות שונות. הקיטוב של האור הוא תופעה המתרחשת כאשר, למשל, באמצעות מקטב (כמו משקפי שמש) כיווני התנודה מופחתים כך שהאור מתפשט בעוצמה פחותה.
אור שמש ואור מלאכותי
מקור האור המסורתי של האנושות היה זה שמגיע מהשמש, אשר מקרינה ללא הרף אור נראה, חום, אור אולטרה סגול וסוגים אחרים של קרינה.
ה אוֹר שֶׁמֶשׁ זה חיוני עבור פוטוסינתזה וכדי לשמור על טֶמפֶּרָטוּרָה של כדור הארץ בטווחים התואמים לחיים. זה דומה לאור שאנו צופים מהאחר כוכבים של ה גָלַקסִיָה, למרות שהם מרוחקים מיליארדי קילומטרים זה מזה.
מימים מוקדמים מאוד בן אדם ניסתה לחקות את מקור האור הטבעי הזה. בתחילה היא עשתה זאת על ידי שליטה באש, עם לפידים ומדורות שדרשו חומרים דליקים ולא היו עמידים במיוחד.
מאוחר יותר הוא השתמש בנרות שעווה שנשרפו בצורה מבוקרת, והרבה מאוחר יותר יצר פנסי רחוב ששרפו שמן או אחר פחמימנים, שהולידה את רשת התאורה העירונית הראשונה, שהוחלפה מאוחר יותר ב גז טבעי. בסופו של דבר זה הגיע לשימוש בחשמל, הגרסה הבטוחה והיעילה שלו.