Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

φως (2)

254 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

φως (2)

  1. 1. ΦΩΣ Η πιο διαδεδομζνθ άποψθ για τθν όραςθ ςτθν αρχαιότθτα ιταν ότι μποροφμε να διακρίνουμε ζνα αντικείμενο όταν ρεφμα φωτόσ εξζρχεται από τα μάτια μασ και πζφτει πάνω ςτο αντικείμενο. Δθμόκριτοσ και Αριςτοτζλθσ Η άποψι τουσ ιταν πιο κοντά ςτθν πραγματικότθτα ! Θεωροφςαν ότι κάκε ςωματίδιο εκπζμπει ςωματίδια τα οποία μπαίνουν ςτο μάτι μασ και διεγείρουν τθν όραςθ. ιςτοςελίδα :
  2. 2. Σφγχρονεσ αντιλιψεισ για το φωσ • Ένα αντικείμενο για να είναι ορατό πρζπει να φωτίηεται . Κατά τθ διάρκεια τθσ θμζρασ βλζπουμε επειδι υπάρχει φωσ από τον Ήλιο ,ενϊ ςτο ςκοτάδι δε βλζπουμε γιατί δεν υπάρχει φωσ. • Από τουσ αρχαιότατουσ χρόνουσ, φιλόςοφοι και φυςιοδίφεσ προςπακοφςαν να κατανοιςουν και να ερμθνεφςουν τθ «φφςθ» του φωτόσ. Για πολλά χρόνια ιταν αντικείμενο μακρϊν ςυηθτιςεων, διαφωνιϊν, επιχειρθμάτων και αντεπιχειρθμάτων. • Το φωσ ιταν και είναι μια βαςικι αιτία τθσ φπαρξθσ ηωισ ςτον πλανιτθ μασ. Ασ μθν ξεχνάμε ότι τα φυτά, με τθ φωτοςφνκεςθ, μετατρζπουν τθν ενζργεια που παρζχει το φωσ του Ήλιου ςε χθμικι ενζργεια, τθν οποία χρθςιμοποιοφν ςτθ ςυνζχεια για τθν ανάπτυξθ τουσ. Το φωσ είναι αυτό που κάνει ορατά τα αντικείμενα που βρίςκονται ςτον πλανιτθ μασ, τθ Γθ, και ςτο Σφμπαν. Με τθ βοικεια του φωτόσ «επικοινωνοφμε» με τα άςτρα και τουσ πλανιτεσ του θλιακοφ μασ ςυςτιματοσ αντλϊντασ χιλιάδεσ πλθροφορίεσ για τθ ςφςταςθ τουσ (φαςματοςκοπικι μζκοδοσ). • Πρϊτοι οι αρχαίοι Έλλθνεσ είχαν αντιλθφκεί και διατυπϊςει αυτό που εμείσ ςιμερα ονομάηουμε «ςωματιδιακι φφςθ» του φωτόσ. Πίςτευαν δθλαδι ότι το φωσ που εκπζμπει ο 'Ηλιος, αλλά και κάκε φωτοβολοφςα πθγι, αποτελείται από μικρά ςωματίδια τα οποία κινοφ­νται με πολφ μεγάλθ ταχφτθτα και, όταν πζφτουν ςτο μάτι του παρατθρθτι, διεγείρουν το αιςκθτιριο όργανο τθσ όραςθσ. • Σ' αυτι ακριβϊσ τθ ςκζψθ, δθλαδι τθ ςωματιδιακι φφςθ του φωτόσ, ςτθρίχτθκε, πολφ μεταγενζςτερα, ο Newton, για να διατυπϊςει, με βάςθ τισ αρχζσ τθσ διατιρθςθσ τθσ ενζργειασ και τθσ ορμισ, το νόμο τθσ ανάκλαςθσ του φωτόσ, δθλαδι:
  3. 3. Σωματίδιο ι κφμα ; • Δφο ςθμαντικά φαινόμενα, θ περίκλαςθ και θ ςυμβολι του φωτόσ, απαςχόλθςαν τουσ φυςικοφσ C. Huygens (1629-1695) και T. Young (1773-1829). Αυτοί μζςα από πειραματικζσ διαδικαςίεσ πάνω ςτα φαινόμενα αυτά, απζδειξαν ότι το φωσ ζχει κυματικι φφςθ και ςυγκεκριμζνα ότι είναι εγκάρςια κφματα. • Το αποκορφφωμα τθσ ζρευνασ για τθ φφςθ του φωτόσ ιρκε το 1865, όταν ο Maxwell αναπτφςςοντασ τθ μεγαλειϊδθ κεωρία του, απζδειξε ότι το φωσ είναι εγκάρςια θλεκτρομαγνθτικά κφματα. • Συνεχίηοντασ τθν ιςτορικι αναδρομι ςυναντάμε ςτισ αρχζσ του 20οφ αιϊνα τον Max Planck (1858- 1947), ο οποίοσ χρθςιμοποίθςε τθ ςωματιδιακι φφςθ του φωτόσ, για να ερμθνεφςει τθν ακτινοβολία που εκπζμπουν τα κερμά ςϊματα. • Στθν πιο ςφγχρονθ εποχι ο Einstein χρθςιμοποιϊντασ τθ ςωματιδιακι φφςθ του φωτόσ ερμινευςε το φωτοθλεκτρικό φαινόμενο (εκπομπι θλεκτρονίων από μζταλλα, όταν πάνω ς' αυτά προςπίπτει θλεκτρομαγνθτικι ακτινοβολία). • Σιμερα πιςτεφουμε ςτθ διπλι φφςθ του φωτόσ, δθλαδι ότι το φωσ ςυμπεριφζρεται ωσ κφμα και ωσ ςωματίδιο που ονομάηεται φωτόνιο. Σε φαινόμενα όπωσ θ ςυμβολι, θ περίκλαςθ και θ πόλωςθ εκδθλϊνεται θ κυματικι φφςθ του φωτόσ (θλεκτρομαγνθτικό κφμα), ενϊ ςε φαινόμενα που ςχετίηονται με τθν αλλθλεπίδραςθ του φωτόσ με τθν φλθ (απορρόφθςθ - εκπομπι), όπωσ το φωτοθλεκτρικό φαινόμενο, εκδθλϊνεται θ ςωματιδιακι φφςθ του φωτόσ. Τα φαινόμενα τθσ ανάκλαςθσ και τθσ διάκλαςθσ ερμθνεφονται και με τισ δφο φφςεισ του. • Η ερϊτθςθ λοιπόν «τι είναι το φωσ, ςωματίδιο ι κφμα;» είναι εςφαλμζνθ, γιατί το φωσ ςυμπεριφζρεται ωσ κφμα και ωσ ςωματίδιο.
  4. 4. Εγκάρςια θλεκτρομαγνθτικά κφματα • Η κυματική φύση του φωτός • Η πιο ςθμαντικι εξζλιξθ του 19ου αιϊνα ςτθ μελζτθ παραγω­γισ και διάδοςθσ του φωτόσ υπιρξε το ζργο του Maxwell ο οποίοσ το 1873 διατφπωςε τθ κεωρία τθσ θλεκτρομαγνθτικισ ακτινοβολίασ. Σφμφωνα με τθ κεωρία αυτι, • το φωσ είναι εγκάρςια θλεκτρομαγνθτικά κφματα, τα οποία ξεκινοφν από τθ φωτεινι πθγι και διαδίδονται προσ όλεσ τισ κατευκφνςεισ. • Ο Maxwell απζδειξε ότι, όταν ζνα θλεκτρικό φορτίο ταλαντϊνεται, παράγει θλεκτρομαγνθτικό κφμα. Το θλεκτρομαγνθτικό κφμα αποτελείται από ζνα θλεκτρικό και ζνα μαγνθτικό κφμα. Δθλαδι είναι ζνα πεδίο με δφο χαρακτθριςτικά, τθν ζνταςθ E του θλεκτρικοφ πεδίου και τθν ζνταςθ Β του μαγνθτικοφ πεδίου, των οποίων τα διανφςματα είναι κάκετα μεταξφ τουσ και μεταβάλλονται από κζςθ ςε κζςθ και από ςτιγμι ςε ςτιγμι. Γι' αυτό το λόγο χαρακτθρίηονται ωσ δφο τοπικά και χρονικά μεταβαλλόμενα μεγζκθ. Οι εντάςεισ των πεδίων παίρνουν ταυτόχρονα τθ μζγιςτθ και ελάχιςτθ τιμι, δθλαδι ζχουν τθν ίδια φάςθ και διαδίδονται με τθν ίδια ταχφτθτα. Η ταχφτθτα διάδοςθσ ςτο κενό είναι για όλα τα θλεκτρομαγνθτικά κφματα ςτακερι 3.108m/s. • Οι ςυνθκιςμζνεσ πθγζσ ορατοφ φωτόσ δίνουν τζτοιεσ ςυχνότθτεσ (ι μικθ κφματοσ) θλεκτρομαγνθτικϊν κυμάτων, ϊςτε να γίνονται αντιλθπτά από το μάτι. Το μικοσ κφματοσ των κυμάτων αυτϊν κυμαίνεται από 400nm ζωσ και 700nm περίπου. http://www.youtube.com/watch?v=cfXzwh3KadE
  5. 5. http://www.youtube.com/watch?v=bjOGNVH3D4Y το θλεκτρομαγνθτικό φάςμα • http://www.youtube.com/watch?v=PfcWVmLuy4U • Ενζργεια του φωτόσ • http://phet.colorado.edu/el/simulation/discharge-lamps • Πθγζσ φωτόσ
  6. 6. Το φωσ διαδίδεται ευκφγραμμα • Τα ςϊματα διακρίνονται ςε διαφανι , αδιαφανι και θμιδιαφανι • Για τθ διάδοςθ του φωτόσ δεν είναι απαραίτθτθ θ φπαρξθ υλικοφ μζςου. • Η ςκιά δθμιουργείται από τθν ζλλειψθ του φωτόσ . Για τθ δθμιουργία τθσ είναι απαραίτθτθ θ φπαρξθ φωτόσ και ζνα αδιαφανζσ ςϊμα. • http://www.seilias.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=156&Itemid =32 • Ζκλειψθ Ηλίου – ςελινθσ
  7. 7. Το φωσ που εκπζμπουν τα ουράνια ςϊματα δε φτάνει ακαριαία ςτθ γθ. Η ταχφτθτα του φωτόσ ςτο κενό ιςοφται με c=3.108 m/sec • Ζνα αυτοκίνθτο που κινείται με 170Km/h για να φτάςει από τθ γθ ςτον Ήλιο χρειάηεται 100 χρόνια . • Το φϊσ για να ζλκει από τον Ήλιο ςτθ γθ χρειάηεται 8 λεπτά ! Ήλιοσ
  8. 8. Έτος φωτός ονομάηεται θ απόςταςθ που διανφει το φωσ ςε ζνα ζτοσ . • http://www.youtube.com/watch?v=jqCAlvbJN Pg • Ζνα αςτζρι γεννιζται ( ο υπερκαινοφανισ αςτζρασ 1987Α παρατθρικθκε το 1987 . Η απόςταςι του από τθ γθ είναι 169000 ζτθ φωτόσ , άρα τόςο χρονικό διάςτθμα χρειάςτθκε για να φτάςει το φωσ του ςτθ γθ.) Αρχι του Fermat ςτθ διάδοςθ του φωτόσ : Όταν το φωσ διαδίδεται από ζνα ςθμείο ςε ζνα άλλο , ακολουκεί τθν πορεία για τθν οποία απαιτείται ο ελάχιςτοσ χρόνοσ.
  9. 9. Αρχι τθσ αντίςτροφθσ πορείασ του φωτόσ • Όταν θ κζςθ τθσ πθγισ και του παρατθρθτι αλλάξουν αμοιβαία , τότε λόγω τθσ αρχισ του ελαχίςτου χρόνου , το φωσ διαδίδεται αντίςτροφα ακολουκϊντασ πάλι τθν ίδια διαδρομι. http://www.youtube.com/watch?v=74UZGvGiZjg Υπολογιςμοί ςτθριηόμενοι ςτθν αρχι του ελαχίςτου χρόνου (Fermat)
  10. 10. http://www.youtube.com/watch?v=mtVbb_MWNDg ανάκλαςθ •
  11. 11. διάχυςθ
  12. 12. http://www.slideshare.net/sarmeni/ss- 12242009 Περί ανάκλαςθσ,….
  13. 13. Προςομοίωςθ ανάκλαςθσ – διάκλαςθσ • http://www.seilias.gr/index.php?option=com_content&task= view&id=79&Itemid=32

×