Световое излучение что представляет собой

Световое излучение (поражающий фактор)

Световое излучение — один из поражающих факторов при взрыве ядерного боеприпаса, представляющий собой тепловое излучение от светящейся области взрыва. В зависимости от мощности боеприпаса, время действия колеблется от долей секунды до нескольких десятков секунд. Вызывает у людей и животных ожоги различной степени и ослепление; оплавление, обугливание и возгорание различных материалов.

Содержание

Механизм формирования

Световое излучение представляет собой тепловое излучение, испускаемое нагретыми до высокой температуры (

10 7 К) продуктами ядерного взрыва. Вследствие большой плотности вещества поглощательная способность огненного шара оказывается близка к 1, поэтому спектр светового излучения ядерного взрыва достаточно близок к спектру абсолютно черного тела. В спектре преобладает ультрафиолетовое и рентгеновское излучения.

Защита гражданского населения

Особую опасность световое излучение представляет по той причине, что действует непосредственно во время взрыва и времени на укрытие в убежищах у людей нет.

От светового излучения могут защитить любые непрозрачные объекты — стены домов, автомобильная и прочая техника, крутые склоны оврагов и холмов. Защитить может даже плотная одежда — но в этом случае возможно её возгорание.

Защита военной техники

Бомбардировщики, предназначенные для нанесения ядерных ударов (тактические Су-24, стратегические Ту-160) для защиты от светового излучения частично или полностью покрывают белой краской, отражающей значительную часть излучения. Бронетехника предоставляет полную защиту экипажа от светового излучения.

Тени Хиросимы

Одним из наиболее пугающих свидетельств поражающего эффекта светового излучения являются так называемые тени Хиросимы (чаще всего упоминается применительно к людям) — тень от человека или другого препятствия на выгоревшем от излучения фоне. Люди после этого быстро (обычно в течение одного дня) погибали от ожогов, травм и лучевого поражения, многие сгорели в пожарах и огненном шторме, разразившемся после взрыва.

Источник

Световое излучение

Световое излучение

Видимое излучение — это электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок [1] [2] спектра

Интервал видимого излучения является малой частью интервала электромагнитного излучения вообще.

За пределами этой ограниченной области электромагнитное излучение не вызывает у человека зрительных ощущений или, другими словами, является для него невидимым.

Также видимое излучение принято называть светом в узком смысле этого слова. [3]

Характеристики границ видимого излучения

См. также

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Световое излучение» в других словарях:

Световое излучение — см. Излучение световое. EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций

СВЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — 1) то же, что свет.2) Один из поражающих факторов при взрыве ядерного боеприпаса, наносящий поражение облучением от светящейся области взрыва. Вызывает у людей и животных ожоги различной степени и ослепление; оплавление, обугливание и возгорание… … Большой Энциклопедический словарь

световое излучение — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN light … Справочник технического переводчика

световое излучение — 1) то же, что свет. 2) Один из поражающих факторов при взрыве ядерного боеприпаса, наносящий поражение облучением от светящейся области взрыва. Вызывает у людей и животных ожоги различной степени и ослепление, а также оплавление, обугливание и… … Энциклопедический словарь

световое излучение — šviesos spinduliavimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vyksmas, kurio metu spinduliuojamos optinio diapazono elektromagnetinės bangos. atitikmenys: angl. light emission vok. Lichtausstrahlung, f; Lichtemission, f rus.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

СВЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — ядерного взрыва оптическое излучение светящейся области ядерного взрыва, состоящей из раскалённых газов и имеющей вид огненного шара. С. и. один из осн. поражающих факторов ядерного взрыва, вызывает ожоги, обугливание и воспламенение горючих… … Большой энциклопедический политехнический словарь

световое излучение — Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на средний человеческий глаз … Политехнический терминологический толковый словарь

Световое излучение (поражающий фактор) — Японец, пострадавший от светового излучения во время ядерной бомбардировки Хиросимы. Хорошо видна разница в повреждениях верхней (открытой во время взрыва) и нижней (находившейся в тени) частей тела Световое излучение один из поражающих… … Википедия

Источник

Что такое свет? Типы и свойства света, характеристики

Свет в православном храме — это образ небесного, Божественного света. Первым христианским писателем, объявившим, что «Бог есть свет», был святой апостол и евангелист Иоанн Богослов. Эту истину, по его словам, он услышал от Самого Иисуса Христа: И вот благовестив, которое мы слышали от Него и возвещаем вам: Бог есть свет, и нет в Нем никакой тьмы (1 Ин 1, 5).

Полезные статьи:

История изучения свойств света

В ранней истории науки свет было принято описывать как поток крошечных частиц, что соответствовало геометрической оптике. Однако было собрано все больше свидетельств волновой природы света, что привело к появлению волновой теории Христиана Гюйгенса, опубликованной в 1690 году, как основы волновой оптики.

Дальнейшие систематические эксперименты, в частности наблюдение Домиником-Франсуа-Жаном Араго привели к научной работе и термину «пятно Араго». Начало всеобщему признанию волновой оптики как правильного описания света.

В 1860-х годах Джеймс Клерк Максвелл отождествил оптические волны с электромагнитными волнами, что еще раз подтвердило их природу. К большому удивлению научного сообщества, значительные новые доказательства в природе частиц был найден в начале 20-го века Альбертом Эйнштейном.

В конце концов, квантовая теория стала определяющей, охватывающая как волновую, так и корпускулярную природу света. Свет теперь понимается как электромагнитное излучение. В большинстве случаев его описывают с помощью классической теории, однако со ссылкой на квантовую оптику.

Видимый и невидимый свет

В узком смысле свет понимается как электромагнитное излучение в диапазоне длин волн, в котором он виден людям, то есть там, где он может возбуждать сетчатку человеческого глаза для создания визуального впечатления.

Дальнейшее расширение концепции света является результатом рассмотрения того, что электромагнитное излучение более или менее сильно взаимодействует с прозрачными средами (например, с оптическими стеклами). В частности, в случаях с сильными такими взаимодействиями, детали среды играют большую роль в наблюдаемых явлениях. Например, при определенных обстоятельствах наблюдается «медленный» свет со скоростью намного меньшей скорости света в вакууме. Затем можно рассматривать свет как явление, которое включает в себя как электромагнитное поле, так и взаимодействующую с ним материю, где оба играют важную роль.

Типы света, характеристики

Монохроматический свет

Свет с одной оптической частотой, в котором оптический спектр содержит только одну оптическуйю частоту. Например, соответствующая напряженность электрического поля в определенной точке пространства, которая демонстрирует синусоидальные колебания с постоянной мгновенной частотой и нулевой полосой пропускания.

Термин «монохромный» изначально означает одного цвета. Разные длины оптических волн видимого света связаны с разными воспринимаемыми цветами. Однако на практике светлые цвета редко являются критерием монохроматичности, и немонохроматический свет также может иметь определенные цвета. Кроме того, этот термин применяется к инфракрасному и ультрафиолетовому свету, а также к видимому.

Полихроматический свет

Свет с несколькими оптическими частотами называется полихроматическим. Он имеет несколько оптических частот. В некоторых случаях полихроматический свет представляет собой смесь некоторого количества компонентов с дискретной длиной волны, в то время как в других случаях его оптический спектр является непрерывным.

Типичным примером полихроматического света является жизнь, созданная как тепловое излучение. Например, в лампе накаливания свет имеет широкий диапазон оптических частот.

Белый свет

Однако для некоторых приложений человеческое восприятие не является интересующим аспектом, и требования к свойствам оптического спектра белого света могут быть разными. Белый свет бывает теплым, нейтральным белым и холодным и зависит от температуры цвета.

Инфракрасное излучение

Такой свет может быть вредным для глаз, даже если он не воспринимается как очень яркий. Верхний предел инфракрасной спектральной области по длине волны также точно не определен; обычно считается, что он составляет примерно 1 мм.

Ультрафиолетовый свет

Для различения разных спектральных областей используются разные определения:

Однако точные определения этих спектральных областей различаются в литературе.

УФ-свет находит широкое применение в дезинфекцию воды и инструментов, контроль качества многих материалов и возбуждение флуоресценции в аналитических целях. Во время кризиса Covid-19 способность технологии ультрафиолетового света дезактивировать вирусы привлекла повышенное внимание.

Свет лазера

Лазерный свет обычно доставляется в виде лазерного луча, то есть он распространяется преимущественно в четко определенном направлении с умеренной расходимостью луча. Он имеет высокую (иногда чрезвычайно высокую) степень пространственной когерентности. Это означает, что электрические поля в разных местах по профилю луча колеблются с жестким фазовым соотношением.

Именно эта когерентность является причиной того, почему лазерный луч может распространяться на большие расстояния без значительного распространения в поперечных направлениях, и почему он может быть сфокусирован в очень маленькие точки.

Лазерный свет также имеет высокую степень временной когерентности, которая эквивалентна большой длине когерентности. Это означает, что жесткое фазовое соотношение также сохраняется в течение относительно длительных интервалов времени, соответствующих большим расстояниям распространения (часто многие километры) или огромному количеству циклов колебаний. В большинстве случаев лазерный свет имеет линейную поляризацию. Это означает, что электрическое поле колеблется в определенном пространственном направлении.

Флуоресценция

Например, в твердотельных лазерах и усилителях на легированных изоляторах, включая волоконные лазеры и усилители, в полупроводниковых лазерах с оптической накачкой. Получающееся в результате излучение называется флуоресцентным светом.

Тепловое излучение

Любой объект излучает некоторое количество электромагнитного излучения теплового характера, которое называется тепловым излучением или иногда тепловым излучением. Это означает, что часть тепловой энергии преобразуется в энергию электромагнитного излучения. Только при абсолютном нуле температуры, которая никогда не может быть достигнута точно, это тепловое излучение исчезнет.

В то же время предметы могут полгощать излучение и в результате нагреваться. Таким образом, тепловое излучение обеспечивает механизм обмена теплом между объектами.

Тепловое излучение хорошо известно, например, от лампочек и от солнца. Даже если температура недостаточно высока для генерации видимого теплового излучения, может наблюдаться сильное инфракрасное излучение, которое можно почувствовать, например, на коже.

Общие свойства света

В то время как некоторые источники излучают квазимонохроматический свет с четко определенной оптической частотой, другие могут иметь очень большую оптическую полосу пропускания в сотни терагерц. Оптические частоты слишком высоки для прямого измерения и, тем не менее, могут быть определены с необычайной точностью.

Оптические частоты слишком высоки, например, для прямого измерения с помощью электронных средств. Тем не менее, в настоящее время существуют сложные методы фазово-когерентной связи оптической частоты с частотой микроволн, например, от атомных часов. Это позволяет измерять оптические частоты с чрезвычайно высокой точностью. И наоборот, можно использовать высокоточные оптические стандарты честоты и точно получать из них электронные сигналы низкой частоты.

Скорость света

Свет обычно распространяется с чрезвычайно высокой скоростью. В вакууме фазовая и групповая скорость немного ниже 300 000 км / с. Согласно устоявшимся теориям физики, никакие частицы и никакая передача информации не могут быть быстрее этого.

При распространении в среде свет обычно имеет разную фазовую скорость и групповую скорость. В большинстве случаев, особенно для обычных оптических материалов, обе скорости существенно уменьшаются. Фазовая скорость уменьшается на показатель преломления, а групповая скорость уменьшается на групповой показатель.

Есть определенные ситуации, когда фазовая скорость света в среде даже больше, чем скорость света в вакууме ( быстрый свет → сверхсветовая передача). Иногда даже групповая скорость может быть выше, но без передачи информации со сверхсветовой скоростью. С другой стороны, бывают случаи, когда групповая скорость становится намного ниже, чем обычно (медленный свет).

Ультракороткие световые импульсы

Потенциал света иметь чрезвычайно широкую полосу пропускания является основой для возможности генерировать чрезвычайно короткие световые импульсы (вспышки света). Короткий импульс неизбежно имеет полосу пропускания, которая по крайней мере порядка обратной длительности импульса; поэтому не может быть очень коротких импульсов, не имеющих большой полосы пропускания, рассчитанной с помощью преобразования Фурье.) Для длительностей импульса не более несколько десятков пикосекунд, широко распространен термин ультракороткие импульсы. Самые короткие импульсы, которые могут генерироваться некоторыми лазерными источниками с синхронизацией мод, имеют длительность около 5 фемтосекунд (5 фс); еще более короткие длительности возможны за счет применения методов нелинейной компрессии импульсов. тогда как оптический спектр существенно превышает видимый диапазон.

Короткие волны

Следствием коротких оптических длин волн является то, что эффекты дифракции и интерференции не так легко наблюдать. Волновая природа света, таким образом, не очень очевидна в повседневной жизни. С другой стороны, геометрическая оптика, описывающая распространение света лучами, по той же причине является полезным приближением во многих ситуациях. Коллимированный световой пучок с высокой пространственной когерентностью и не слишком малым диаметром в ее фокусе может распространяться с приблизительно постоянная диаметром пучка над значительными расстояниями, и в некоторой степени похож на луче.

Свет переносит энергию. Например, Земля получает огромное количество энергии в день в виде солнечного света (в основном это инфракрасный свет); крошечная часть этого, преобразованная в полезные формы, такие как электрическая энергия, в принципе могла бы удовлетворить все потребности в энергии на Земле. Возможно прямое преобразование света в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических элементов; эффективность преобразования часто составляет порядка 20%, но в некоторых случаях может быть значительно больше (> 40%), например, с тандемными ячейками. Такие технологии начали вносить существенный вклад в удовлетворение потребностей человечества в энергии.

Первоначально он был очень дорогим, но в последние десятилетия стал одним из самых дешевых источников электроэнергии. Его потенциал будет ограничен доступностью солнечного света, изменяющейся во времени.

Поскольку свет может быть сильно сфокусирован на небольших точках, при условии, что он демонстрирует высокую степень пространственной когерентности. Это позволяет вкладывать энергию строго контролируемыми способами, особенно для лазерного света и является фундаментальной основой возможностей лазерной обработки материалов.

Еще одним важным аспектом является концентрация световой энергии во временной области. Интенсивный ультракороткий импульс может иметь чрезвычайно короткую длительность, поэтому может иметь чрезвычайно высокую пиковую мощность, даже если энергия импульса довольно умеренная.

Источники света

Свет может генерироваться множеством источников. Отличаются друг от друга способом получения светового излучения, потребляемой мощностью и темпартурой цвета. Наиболее популярные из них кратко описаны ниже:

Лампы накаливания

Нить накала может поддерживаться только двумя токоведущими проводами или, альтернативно, также дополнительными опорными проводами, которые закреплены в изоляционном стекле.

Чтобы предотвратить быстрое окисление нити накала, ее помещают в стеклянную колбу, которую либо откачивают, либо (чаще) заполняют инертным газом низкого давления, таким как азот, аргон или криптон, который замедляет испарение нити. материал, но также уносит тепло.

Газоразрядные лампы

Принцип работы газоразрядной лампы заключается в том, что атомы или молекулы газа переводятся в возбужденные электронные состояния за счет столкновения электронов или, альтернативно, за счет передачи энергии от других атомов, ионов или молекул газа. Впоследствии возбужденные частицы излучают люминесцентный свет, который часто находится либо в видимом спектральном диапазоне, либо в ультрафиолетовом, иногда и в инфракрасном.

Люминесцентные лампы

Впоследствии флуоресцентное покрытие на внутренней поверхности трубки поглощает ультрафиолетовый свет и преобразует его в флуоресцентный свет, в основном в видимой области спектра. А любой оставшийся ультрафиолетовый свет поглощается стеклянной трубкой.

Светодиоды

Светоизлучающие диоды или просто светодиоды являются одними из наиболее широко используемых полупроводниковых диодов различных типов. доступных сегодня. Обычно используются в телевизорах, цветных дисплеях, а также в светодиодном освещении.

Светоизлучающие диоды сделаны из очень тонкого слоя полупроводникового материала с достаточно высокой степенью легирования. В зависимости от используемого полупроводникового материала и количества легирования, при прямом смещении светодиод будет излучать цветной свет с определенной спектральной длиной волны.

Типы светоизлучающих диодов

Выводы.

Свет может обладать как частицами, так и волновыми свойствами.

Альберт Эйнштейн и другие думали о доказательствах своего рода частицной природы света, и в последующие годы была разработана ранняя квантовая теория. Это привело к существенно более совершенной модели света, которая, наконец, примирила природу волны и частицы. Раздел физики, который имеет дело с квантовыми эффектами света (например, сжатые состояния света и другие виды неклассического света со специальными свойствами квантового шума), называется квантовой оптикой.

Для человеческого разума все еще остается трудным описать свет как с помощью волн, так и с помощью частиц (фотонов), которые, по-видимому, принадлежат к совершенно разным категориям. Однако в настоящее время широко признано, что текущее научное описание света является вполне удовлетворительным и полным, хорошо согласуется с очень широким диапазоном наблюдений и не противоречит каким-либо хорошо установленным наблюдениям.

Источник

Световое излучение что представляет собой

Спектр света — часть спектра электромагнитного излучения.

Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве длинноволновой границы — участок 760—780 нм (385—395 ТГц).

В широком смысле, используемом вне физической оптики, светом часто называют любое оптическое излучение, то есть такое электромагнитное излучение, длины волн которого лежат в диапазоне с приблизительными границами от единиц нанометров до десятых долей миллиметра. В этом случае в понятие «свет» помимо видимого излучения включаются как инфракрасное, так и ультрафиолетовое излучения.

Раздел физики, в котором изучается свет, носит название оптика.

Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов — частиц, обладающих определённой энергией, импульсом, собственным моментом импульса и нулевой массой (или, как говорили ранее, нулевой массой покоя).

Содержание

Характеристики света

Одной из субъективных характеристик света, воспринимаемой человеком в виде осознанного зрительного ощущения, является его цвет, который для монохроматического излучения определяется главным образом частотой света, а для сложного излучения — его спектральным составом.

Свет может распространяться даже в отсутствие вещества, то есть в вакууме. При этом наличие вещества влияет на скорость распространения света.

Скорость света в вакууме с = 299 792 458 м/с (точно, так как с 1983 года единица длины в СИ — метр — определяется как расстояние, проходимое светом за определённый промежуток времени).

Свет на границе между средами испытывает преломление и отражение. Распространяясь в среде, свет поглощается веществом и рассеивается. Оптические свойства среды характеризуются показателем преломления, действительная часть которого равна отношению фазовой скорости света в вакууме к фазовой скорости света в данной среде, мнимая часть описывает поглощение света. В изотропных средах, где распространение света не зависит от направления, показатель преломления является скалярной функцией (в общем случае — от времени и координаты); в анизотропных средах он представляется в виде тензора. Зависимость показателя преломления от длины волны света (дисперсия) приводит к тому, что свет разных длин волн распространяется в среде с разной скоростью; благодаря этому возможно разложение немонохроматического света (например, белого) в спектр.

Как любая электромагнитная волна, свет может быть поляризованным. У линейно поляризованного света определена плоскость (т. н. плоскость поляризации), в которой происходят колебания электрического вектора волны. У циркулярно поляризованного света электрический вектор, в зависимости от направления поляризации, вращается по или против часовой стрелки. Неполяризованный свет является смесью световых волн со случайными направлениями поляризации. Поляризованный свет может быть выделен из неполяризованного пропусканием через поляризатор или отражением/прохождением на границе раздела сред при падении на границу под определённым углом, зависящим от показателей преломления сред (см. угол Брюстера). Некоторые среды могут вращать плоскость поляризации проходящего света, причём угол поворота зависит от концентрации оптически активного вещества; это явление используется, в частности, в поляриметрическом анализе веществ (например, для измерения концентрации сахара в растворе).

Количественно интенсивность света характеризуют с помощью фотометрических величин нескольких видов. К основным из них относятся энергетические и световые величины. Первые из них характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения. Они выражаются в единицах энергии или мощности, а также производных от них. К энергетическим величинам в частности относятся энергия излучения, поток излучения, сила излучения, энергетическая яркость, энергетическая светимость и облучённость.

Каждой энергетической величине соответствует аналог — световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что оценивают свет по его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Световыми аналогами перечисленных выше энергетических величин являются световая энергия, световой поток, сила света, яркость, светимость и освещённость.

Учёт световыми величинами зависимости зрительных ощущений от длины волны света приводит к тому, что при одних и тех же значениях, например, энергии, перенесённой зелёным и фиолетовым светом, световая энергия, перенесённая в первом случае, будет существенно выше, чем во втором. Такой результат отражает тот факт, что чувствительность человеческого глаза к зелёному свету выше, чем к фиолетовому.

Видимый свет — электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—760 нм (от фиолетового до красного).

Скорость света

Скорость света в вакууме определяется в точности 299 792 458 м/с (около 300 000 км в секунду). Фиксированное значение скорости света в СИ связано с тем, что метр в настоящее время определяется в терминах скорости света. Все виды электромагнитного излучения, как полагают, распространяются в вакууме с точно такой же скоростью.

Различные физики пытались измерить скорость света на протяжении всей истории. Галилей пытался измерить скорость света в семнадцатом веке. Ранний эксперимент по измерению скорости света был проведен Оле Рёмером, датским физиком, в 1676 году. С помощью телескопа Рёмер наблюдал движение Юпитера и одной из его лун Ио,фиксируя при этом моменты затмений Ио. Рёмер обнаружил, что эти моменты зависят от положения Земли на её орбите. Предположив, что такая зависимость обусловлена конечностью скорости света, он вычислил, что свету требуется около 22 минут, чтобы пройти расстояние, равное диаметру орбиты Земли. Тем не менее, его размер не был известен в то время. Если бы Рёмер знал диаметр орбиты Земли, он бы получил значение скорости, равное 227 000 000 м/с.

Другой, более точный способ измерения скорости света выполнил в Европе Ипполит Физо в 1849 году. Физо направил луч света в зеркало на расстоянии нескольких километров. Вращающееся зубчатое колесо было помещено на пути светового луча, который путешествовал от источника к зеркалу и затем возвращался к своему источнику. Физо обнаружил, что при определенной скорости вращения луч будет проходить через один пробел в колесе на пути и следующий разрыв на обратном пути. Зная расстояние до зеркала, число зубьев на колесе, и скорость вращения, Физо удалось вычислить скорость света 313 000 000 м/с.

Существенного прогресса в измерениях скорости света удалось достигнуть в результате применения и совершенствования метода вращающегося зеркала, предложенного Франсуа Араго (1838 г.). Развив и осуществив идею Араго, Леон Фуко в 1862 году получил для скорости света значение (298 000 000±500 000) м/с. В 1891 году Саймон Ньюком, повысив точность измерений на порядок, получил величину (299 810 000±50 000) м/с. В итоге многолетних усилий Альберт А. Майкельсон добился ещё более высокой точности: полученное им в 1926 году значение составило (299 796 000±4 000) м/с. В ходе этих измерений А. Майкельсон измерял время, требовавшееся свету, чтобы пройти расстояние между вершинами двух гор, равное 35,4 км (точнее, 35 373,21 м).

Наивысшая точность измерений была достигнута в начале 1970-х. В 1975 году XV Генеральная конференция по мерам и весам зафиксировала это положение и рекомендовала считать скорость света, равной 299 792 458 м/с с относительной погрешностью 4•10−9, что соответствует абсолютной погрешности 1,1 м/с. Впоследствии это значение скорости света было положено в основу определения метра в Международной системе единиц (СИ), а сама скорость света стала рассматриваться как фундаментальная физическая постоянная, по определению равная указанному значению точно.

Эффективная скорость света в различных прозрачных веществах, содержащих обычную материю, меньше, чем в вакууме. Например, скорость света в воде составляет около 3/4 того, что в вакууме. Тем не менее, замедление процессов в веществе, как полагают, происходит не от фактического замедления частицы света, а от их поглощения и переизлучения заряженными частицами в веществе.

Как крайний пример замедления света, можно сказать, что двум независимым группам физиков удалось «полностью остановить» свет, пропуская её через конденсат Бозе-Эйнштейна на основе рубидия, Тем не менее слово «остановить» в этих экспериментах относится только к свету, хранящемуся в возбужденных состояниях атомов, а затем повторно излучается в произвольное более позднее время, как вынужденное вторым лазерным импульсом излучение. Во времена, когда свет «остановился», он перестал быть светом.

Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с.

Оптические свойства света

Изучение света и взаимодействия света и материи называют оптикой. Наблюдение и изучение оптических явлений, таких как радуга и северное сияние позволяют пролить свет на природу света.

Преломление

Преломлением света называется изменение направления распространения света (световых лучей) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. Оно описывается законом Снеллиуса:

где — угол между лучом и нормалью к поверхности в первой среде, — угол между лучом и нормалью к поверхности во второй среде, а и — показатели преломления первой и второй среды соответственно. При этом для вакуума и 1>» /> в случае прозрачных сред.

Когда луч света пересекает границу между вакуумом и другой средой, или между двумя различными средами, длина волны света изменяется, но частота остается неизменной. Если луч света не является ортогональным (или, скорее, нормальным) к границе, изменение длины волны приводит к изменению направления луча. Такое изменение направления и является преломлением света.

Преломление света линзами часто используется для такого управления светом, при котором изменяется видимый размер изображения, как, например, в лупах, очках, контактных линзах, микроскопах и телескопах.

Источники света

Свет создаётся во многих физических процессах, в которых участвуют заряженные частицы. Наиболее важным является тепловое излучение, имеющее непрерывный спектр с максимумом, положение которого определяется температурой источника. В частности, излучение Солнца близко к тепловому излучению абсолютно чёрного тела, нагретого до примерно 6000 К, причём около 40 % солнечного излучения лежит в видимом диапазоне, а максимум распределения мощности по спектру находится вблизи 550 нм (зелёный цвет). Другие процессы, являющиеся источниками света:

В прикладных науках важна точная характеристика спектра источника света. Особенно важны следующие типы источников:

Указанные источники имеют разную цветовую температуру.

Лампы дневного света, выпускаемые промышленностью, испускают излучение с различным спектральным составом, в том числе:

Радиометрия и световые измерения

Спектральные зависимости относительной чувствительности человеческого глаза для дневного (красная линия) и ночного (синяя линия) зрения.

К одним из наиболее важных и востребованных наукой и практикой характеристик света, как и любого другого физического объекта, относятся энергетические характеристики. Измерением и изучением такого рода характеристик, выраженных в энергетических фотометрических величинах, занимается раздел фотометрии, называемый «радиометрия оптического излучения». Таким образом, радиометрия изучает свет безотносительно к свойствам человеческого зрения.

С другой стороны, свет играет особую роль в жизни человека, поставляя ему бо́льшую часть необходимой для жизни информации об окружающем мире. Происходит это благодаря наличию у человека органов зрения — глаз. Отсюда вытекает необходимость измерения таких характеристик света, по которым можно было бы судить о его способности возбуждать зрительные ощущения. Упомянутые характеристики выражают в световых фотометрических величинах, а их измерения и исследования составляет предмет занятий другого раздела фотометрии — «световые измерения».

В качестве единиц измерения световых величин используются особые световые единицы, они базируются на единице силы света «кандела», являющейся одной из семи основных единиц Международной системы единиц ( СИ ).

Световые и энергетические величины связаны друг с другом с помощью |относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения , имеющей смысл относительной спектральной чувствительности среднего человеческого глаза, адаптированного к дневному зрению. Для монохроматического излучения с длиной волны , соотношение, связывающее произвольную световую величину с соответствующей ей энергетической величиной , в СИ записывается в виде:

В общем случае, когда ограничений на распределение энергии излучения по спектру не накладывается, это соотношение приобретает вид:

где — спектральная плотность энергетической величины , определяемая как отношение величины , приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и , к ширине этого интервала. Связь световой величины, характеризующей излучение, с соответствующей ей энергетической величиной, выражают также, используя понятие световая эффективность излучения.

Световые величины относятся к классу редуцированных фотометрических величин, к которому принадлежат и другие системы фотометрических величин. Однако, только световые величины узаконены в рамках СИ и только для них в СИ определены специальные единицы измерений.

Давление света

Свет оказывает физическое давление на объекты на своем пути — явление, которое не может быть выведено из уравнений Максвелла, но может быть легко объяснено в корпускулярной теории, когда фотоны соударяются с преградой и передают свой импульс. Давление света равно мощности светового пучка, поделённой на с, скорость света. Из-за величины с, эффект светового давления является незначительным для повседневных объектов. Например, одномилливатная лазерная указка создаёт давление около 3,3 пН. Объект, освещенный таким образом, можно было бы поднять, правда для монеты в 1 пенни на это потребуется около 30 млрд 1-мВт лазерных указок. Тем не менее, в нанометровом масштабе эффект светового давления является более значимым, и использование светового давления для управления механизмами и переключения нанометровых коммутаторов в интегральных схемах является активной областью исследований.

При больших масштабах световое давление может заставить астероиды вращаться быстрее, действуя на их неправильные формы, как на лопасти ветряной мельницы. Возможность сделать солнечные паруса, которые бы ускорили движение космических кораблей в пространстве, также исследуется.

Восприятие света глазом

Нормированные спектральные зависимости чувствительности колбочек трёх типов. Пунктиром показана светочувствительность палочек.

Видеть окружающий мир мы можем только потому, что существует свет и человек способен его воспринимать. В свою очередь, восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Сетчатка человеческого глаза имеет два типа светочувствительных клеток: палочки и колбочки. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету и функционируют в условиях низкой освещённости, отвечая тем самым за ночное зрение. Однако, спектральная зависимость чувствительности у всех палочек одинакова, поэтому палочки не могут обеспечить способность различать цвета. Соответственно, изображение, получаемое с их помощью, бывает только чёрно-белым.

Колбочки имеют относительно низкую чувствительность к воздействию света и обусловливают механизм дневного зрения, действующий только при высоких уровнях освещённости. В то же время, в отличие от палочек, в сетчатке глаза человека имеется не один, а три типа колбочек, отличающихся друг от друга расположением максимумов их спектральных распределений чувствительности. Вследствие этого колбочки поставляют информацию не только об интенсивности света, но и о его спектральном составе. Благодаря такой информации у человека и возникают цветовые ощущения.

Спектральный состав света однозначно определяет его цвет, воспринимаемый человеком. Обратное утверждение, однако, неверно: один и тот же цвет может быть получен различными способами. В случае монохроматического света ситуация упрощается: соответствие между длиной волны света и его цветом становится взаимнооднозначным. Данные о таком соответствии представлены в таблице.

Источник