La llum es considera qualsevol tipus de radiació òptica. En altres paraules, es tracta d'ones electromagnètiques, la longitud de les quals està en el rang d'unitats de nanòmetres.
Definicions generals
Des del punt de vista de l'òptica, la llum és una radiació electromagnètica que és percebuda per l'ull humà. És habitual prendre una àrea en un buit de 750 THz com a unitat de canvi. Aquesta és la vora de longitud d'ona curta de l'espectre. La seva longitud és de 400 nm. Pel que fa al límit de les ones amples, es pren com a unitat de mesura una secció de 760 nm, és a dir, 390 THz.
En física, la llum es considera un conjunt de partícules direccionals anomenades fotons. La velocitat de distribució de les ones en el buit és constant. Els fotons tenen un cert impuls, energia, massa zero. En un sentit més ampli, la llum és radiació ultraviolada visible. Les ones també poden ser infrarojes.
Des del punt de vista de l'ontologia, la llum és l'inici de l'ésser. Això és el que diuen els filòsofs i religiosos. En geografia, aquest terme s'utilitza per referir-se a determinades zones del planeta. La llum mateixa és un concepte social. No obstant això, en ciència té propietats, trets i lleis específiques.
Natura i fonts de llum
La radiació electromagnètica es crea en el procés d'interacció de partícules carregades. La condició òptima per a això serà la calor, que té un espectre continu. La radiació màxima depèn de la temperatura de la font. Un gran exemple de procés és el sol. La seva radiació és propera a la d'un cos completament negre. La naturalesa de la llum al Sol ve determinada per la temperatura d'escalfament fins a 6000 K. Al mateix temps, al voltant del 40% de la radiació es troba dins de la visibilitat. L'espectre de potència màxima es troba a prop dels 550 nm.
Les fonts de llum també poden ser:
- Capes electròniques de molècules i àtoms durant la transició d'un nivell a un altre. Aquests processos permeten aconseguir un espectre lineal. Alguns exemples són els LED i les làmpades de descàrrega de gas.
- Radiació de Cherenkov, que es forma quan les partícules carregades es mouen a la velocitat de fase de la llum.
- Processos de desacceleració de fotons. Com a resultat, es produeix radiació de sincronisme o ciclotró.
La naturalesa de la llum també es pot associar amb la luminescència. Això s'aplica tant a les fonts artificials com a les orgàniques. Exemple: quimioluminescència, centelleig, fosforescència, etc.
Al seu torn, les fonts de llum es divideixen en grups segons els indicadors de temperatura: A, B, C, D65. L'espectre més complex s'observa en un cos completament negre.
Característiques de la llum
L'ull humà percep subjectivament la radiació electromagnètica com un color. Per tant, la llum pot emetre matisos blancs, grocs, vermells i verds. És noméssensació visual, que s'associa amb la freqüència de la radiació, ja sigui espectral o monocromàtica en composició. S'ha demostrat que els fotons es propaguen fins i tot en el buit. En absència de matèria, la velocitat del flux és de 300.000 km/s. Aquest descobriment es va fer a principis de la dècada de 1970.
Al límit dels mitjans, un corrent de llum experimenta reflex o refracció. Durant la propagació, es dissipa a través de la matèria. Es pot dir que els índexs òptics del medi es caracteritzen per un valor de refracció igual a la relació de les velocitats en el buit i l'absorció. En les substàncies isòtropes, la propagació del flux no depèn de la direcció. Aquí, l'índex de refracció es representa per una quantitat escalar determinada per coordenades i temps. En un medi anisòtrop, els fotons apareixen com a tensor.
A més, la llum es pot polaritzar i no. En el primer cas, la magnitud principal de la definició serà el vector d'ona. Si el flux no està polaritzat, consisteix en un conjunt de partícules dirigides en direccions aleatòries.
La característica més important de la llum és la seva intensitat. Està determinat per quantitats fotomètriques com potència i energia.
Propietats bàsiques de la llum
Els fotons no només poden interactuar entre ells, sinó que també poden tenir una direcció. Com a resultat del contacte amb un medi estrany, el flux experimenta reflex i refracció. Aquestes són les dues propietats fonamentals de la llum. Amb la reflexió, tot queda més o menys clar: depèn de la densitat de la matèria i de l'angle d'incidència dels raigs. Tanmateix, amb la refracció, la situació és llunyanamés difícil.
Per començar, podem considerar un exemple senzill: si baixes una palla a l'aigua, des del costat semblarà corbat i escurçat. Aquesta és la refracció de la llum, que es produeix al límit del medi líquid i l'aire. Aquest procés ve determinat per la direcció de distribució dels raigs durant el pas pel límit de la matèria.
Quan un corrent de llum toca el límit entre els mitjans, la seva longitud d'ona canvia significativament. Tanmateix, la freqüència de propagació segueix sent la mateixa. Si el feix no és ortogonal al límit, tant la longitud d'ona com la seva direcció canviaran.
La refracció artificial de la llum s'utilitza sovint amb finalitats d'investigació (microscopis, lents, lupes). Els punts també pertanyen a aquestes fonts de canvis en les característiques de les ones.
Classificació de la llum
En l'actualitat, es fa una distinció entre la llum artificial i la natural. Cadascuna d'aquestes espècies es defineix per una font de radiació característica.
La llum natural és un conjunt de partícules carregades amb una direcció caòtica i que canvia ràpidament. Aquest camp electromagnètic és causat per una fluctuació variable d'intensitats. Les fonts naturals inclouen cossos calents, el sol, gasos polaritzats.
La llum artificial és dels següents tipus:
- Local. S'utilitza al lloc de treball, a la cuina, parets, etc. Aquesta il·luminació té un paper important en el disseny d'interiors.
- General. Es tracta d'una il·luminació uniforme de tota la zona. Les fonts són canelobres, llums de peu.
- Combinat. Una barreja del primer i segon tipus per aconseguir la il·luminació ideal de l'habitació.
- Emergència. És molt útil durant els talls de llum. La majoria de les vegades s'alimenta amb piles.
Sunshine
Avui és la principal font d'energia a la Terra. No seria exagerat dir que la llum solar afecta tots els temes importants. Aquesta és una constant de quantitat que defineix l'energia.
Les capes superiors de l'atmosfera terrestre contenen aproximadament un 50% de radiació infraroja i un 10% de radiació ultraviolada. Per tant, la quantitat de llum visible és només del 40%.
L'energia solar s'utilitza en processos sintètics i naturals. Això és la fotosíntesi, la transformació de les formes químiques, l'escalfament i molt més. Gràcies al sol, la humanitat pot utilitzar l'electricitat. Al seu torn, els corrents de llum poden ser directes i difusos si travessen els núvols.
Tres lleis principals
Des de l'antiguitat, els científics han estat estudiant l'òptica geomètrica. Avui, les lleis de la llum següents són fonamentals:
- La llei de distribució. Afirma que en un medi òptic homogeni, la llum es distribuirà en línia recta.
- La llei de la refracció. Un raig de llum que incideix al límit de dos mitjans i la seva projecció des del punt d'intersecció es troben en el mateix pla. Això també s'aplica a la perpendicular baixada al punt de contacte. En aquest cas, la relació dels sinus dels angles d'incidència i refracció serà el valorconstant.
- La llei de la reflexió. Un raig de llum que descendeix al límit dels mitjans i la seva projecció es troben en el mateix pla. En aquest cas, els angles de reflexió i incidència són iguals.
Percepció de la llum
El món circumdant és visible per a una persona a causa de la capacitat dels seus ulls d'interaccionar amb la radiació electromagnètica. La llum és percebuda pels receptors de la retina, que poden detectar i respondre al rang espectral de partícules carregades.
Una persona té 2 tipus de cèl·lules sensibles a l'ull: cons i bastons. Els primers determinen el mecanisme de la visió durant el dia amb un alt nivell d'il·luminació. Els bastons són més sensibles a la radiació. Permeten que una persona vegi a la nit.
Els tons de llum visuals estan determinats per la longitud d'ona i la seva direccionalitat.
