Источники света в физике - виды, определения с примерами

Кто из нас не испытывал восторга от новогодней елки, сияющей разноцветными огнями (рис. 207)? А от чуда природы — полярного сияния (см. рис. 188)?

Свет очаровывает человека, дает возможность ему лучше понять окружающий мир.

Однако роль света не сводится только к получению информации о явлениях природы.

Сам свет вызывает различные явления: химическую реакцию (на этом основана
фотография, а также фотосинтез и др.), электрический ток (это явление легло в основу работы солнечных батарей, которые особенно важны для космических полетов) и т. д. Без света невозможна сама жизнь на Земле.

Что же такое свет? Вопрос о природе света представляется одним из наиболее сложных. Раздел физики, изучающий свойства света, называется оптикой.
 

Источники света

Древние греки считали свет особым веществом, истекающим из глаз. Согласно этим представлениям, человек видит тела, прощупывая их направленным потоком этого вещества. Но тогда почему ночью человек не может видеть? Ответить на этот вопрос было невозможно. Позже И. Ньютоном была выдвинута гипотеза: свет — это поток частиц (корпускул), испускаемых светящимся телом. Корпускулярная теория объясняла возможность видеть предмет попаданием в глаз частиц, излучаемых этим предметом. Эта теория хорошо объясняла образование тени за непрозрачным телом. Однако и она не могла объяснить многие явления, например, такие как интерференция, дифракция (о них вы узнаете в старших классах).

Все тела, излучающие свет, называются источниками света. К ним относятся Солнце и другие звезды, зажженные свечи (рис. 208), лампочки, костры (рис. 209). Это тепловые источники света.

Источниками света являются различные светящиеся организмы: рачки, рыбы (рис. 210), жуки, грибы (рис. 211). Их называют источниками холодного свечения.

Существует много веществ, которые становятся источниками света только после того, как через них пропустят свет. Такие вещества называются фотолюминофорами, а их свечение — фотолюминесценцией.

Рассмотрим опыт. Растворим в воде немного флуоресцеина (рис. 212, а) и пропустим через раствор пучок белого света. Раствор начнет светиться зеленым светом (рис. 212, б).

Способность веществ светиться при их облучении используют в рекламе (рис. 213). В новогоднюю ночь вы наблюдали, как светятся елочные игрушки, покрытые такими веществами. Дорожные знаки (рис. 214), в краску которых добавлен люминофор, при облучении светом фар светятся и хорошо видны водителю. Это делает движение на дороге безопасным.

Уникальным источником света является лазер, нашедший эффективное практическое применение в телевидении, связи, медицине (рис. 215), машино- и приборостроении, метрологии. Именно лазер позволил ответить на вопрос: «Сколько сантиметров (заметьте, не километров, а сантиметров) от Земли до Луны?». Лазерные часы дают ошибку в 1 с за 300 млн лет. Большой вклад в развитие лазеров внес белорусский ученый Б. И. Степанов.
Большинство видимых нами тел нс излучают, а отражают падающий на них свет. Такими телами являются Луна, деревья, здания (рис. 216), люди, фликеры и т. д.

Отметим, что во всех источниках света в световую энергию превращается какой-либо вид энергии: тепловая, химическая, электрическая, световая (вспомните свечение раствора флуоресцеина) и т. д.

Источники излучения могут давать и невидимые лучи. Все вы, конечно, слышали об ультрафиолетовых лучах. Невидимыми лучами переносится энергия от тела к телу при теплопередаче излучением (см. § 5). Однако в этом пособии мы будем рассматривать лишь видимое излучение источников света, иначе говоря, свет, который, попадая в глаз, вызывает зрительные ощущения. Это белый свет и составляющие его цвета от красного до фиолетового (рис. 217). Все цвета одновременно можно наблюдать в радуге.

Если размерами источника света в данных условиях можно пренебречь, то его называют точечным. Точечными источниками света для нас, например, являются звезды, лампы уличного освещения и др.

Посмотрите на рисунок 218. Пламя свечи по отношению к экрану 2 можно считать точечным источником света, но его нельзя принять за точечный по отношению к экрану 1. Объясните сами причину этого. В дальнейшем точечный источник света мы будем обозначать буквой S. Любой точечный источник излучает свет по всем направлениям (рис. 219).

Наденем на горящую электрическую лампочку колпак, имеющий небольшое отверстие (рис. 220). Из отверстия выходит узкий пучок света. Линия, вдоль которой распространяется свет, называется световым лучом. Чем меньше отверстие, тем в большей степени пучок света можно моделировать лучом.

• Заказать решение задач по физике

Ничто в природе не было так неуловимо, ни один свой секрет природа не охраняла так тщательно, как секрет о том, что такое свет. Не случайно свет часто называли самым темным пятном в физике. Уже сам факт существования света вызывает ряд неизбежных вопросов. Например, имеет ли свет вес? Занимает ли он объем? Давит ли он на тело при падении на него? Горяч или холоден свет? Как быстро он распространяется? Почему свет не может пройти через тонкий лист картона, в то же время он легко проходит через толстое стекло? И целый ряд других вопросов, на которые мы будем искать ответы, изучая физику.
 

Главные выводы

1. Источники света — это тела, излучающие свет.
2. Источник света называется точечным, если его размерами в условиях данной задачи можно пренебречь.
3. Большинство окружающих нас тел мы видим благодаря отраженному свету.
4. Луч света — это линия, вдоль которой распространяется свет.