- דוגמאות לגופים זוהרים ולא מאירים
- חפצים זוהרים
- חפצים שאינם מאירים
- מאפייני גופים זוהרים ואורם
- פוטונים
- איך גופים זוהרים מייצרים אור?
- כל מה שאנחנו רואים הוא העבר
- דואליות האור
- צבעים וספקטרום גלוי לעין
- הגוף השחור הזוהר, האנרגיה והמומנטום
- הפניות
גוף זוהר נקרא כל חפץ טבעי או לא טבעי הפולט אור משלו, וזהו החלק של הספקטרום האלקטרומגנטי הנראה לעין אנושית. ההפך מאובייקט זוהר הוא לא זוהר.
חפצים שאינם זוהרים נראים מכיוון שהם מוארים על ידי האור הנפלט על ידי חפצים זוהרים. גופים שאינם מאירים נקראים גם גופים מוארים, אם כי הם לא תמיד נמצאים במצב זה.
השמש, גוף זוהר המאיר את השמיים והים. מקור: pixabay
עצמים זוהרים הם מקורות אור ראשוניים מכיוון שהם פולטים אותו, ואילו עצמים שאינם זוהרים הם מקורות אור משניים מכיוון שהם משקפים את המופק על ידי הראשון.
דוגמאות לגופים זוהרים ולא מאירים
חפצים זוהרים
ישנם חפצים בטבע המסוגלים לפלוט אור. אלו כוללים:
- שמש.
- הכוכבים.
- חרקים זוהרים, כמו גחליליות ואחרים.
- הקרניים.
- האורורה בוריאליס או אורות צפון.
להלן חפצים זוהרים מעשה ידי אדם:
- מנורות ליבון או נורות.
- להבת נר.
- מנורות פלורסנט.
- נורות לד.
- המסך של טלפון נייד.
חפצים שאינם מאירים
בטבע ישנם חפצים רבים שאינם פולטים אור בעצמם, אך ניתן להאיר אותם:
- הירח המשקף את אור השמש.
- כוכבי הלכת והלוויינים שלהם המשקפים גם את אור השמש.
- עצים, הרים, בעלי חיים משקפים את אור השמים והשמש.
- השמים הכחולים והעננים. הם נראים בגלל פיזור אור השמש.
נורת הגוף המלאכותית המאירה המאירה את לילותינו. מקור: pixabay
מאפייני גופים זוהרים ואורם
המאפיין העיקרי של גופים זוהרים הוא שהאור איתו אנו יכולים לראות אותם מופק על ידי האובייקט עצמו.
אנו יכולים לראות אנשים וחפצים בזכות האור הנפלט על ידי גופים זוהרים, בין אם טבעיים ובין אם מלאכותיים. וגם בגלל שהטבע העניק לנו את אברי הראייה.
בהיעדר גופים זוהרים אי אפשר לראות את כל מה שמקיף אותנו. אם אי פעם חווית חושך מוחלט, אז אתה יודע את החשיבות של גופים זוהרים.
כלומר, בלי אור אין חזון. חזון אנושי ובעלי חיים הוא יחסי הגומלין בין האור הנפלט על ידי גופים זוהרים לבין זה שמשתקף על ידי גופים שאינם מאירים עם חיישני האור שלנו בעין ובמוח שלנו, שם סוף סוף התמונה נבנית ומפורשת.
חזון אפשרי מכיוון שהאור שנפלט או משתקף על ידי אובייקטים נע בחלל ומגיע לעינינו.
פוטונים
פוטון הוא כמות האור הקטנה ביותר שגוף זוהר יכול לפלוט. פוטונים נפלטים על ידי אטומים של גופים זוהרים ומשתקפים או מפוזרים על ידי לא-זוהרים.
חזון אפשרי רק כאשר חלק מהפוטונים הללו, הנפלטים, המפוזרים או המשתקפים, מגיעים לעינינו, שם הם מייצרים עירור אלקטרוני בקצות עצב הראייה הנושאים דופק חשמלי למוח.
איך גופים זוהרים מייצרים אור?
הפוטונים נפלטים על ידי האטומים של הגופים הזוהרים כאשר הם התרגשו בצורה כזו שהאלקטרונים של האורביטלים האטומיים עוברים למצבים של אנרגיה גבוהה יותר, אשר לאחר מכן מתפרקים למצבים של אנרגיה נמוכה יותר כתוצאה מפליטה של פוטונים.
כל גוף, אם הטמפרטורה שלו עולה, הופך לפולט אור. פיסת מתכת בטמפרטורת החדר היא גוף שאינו מאיר, אך בגובה 1000 מעלות צלזיוס זהו גוף זוהר, מכיוון שאלקטרונים תופסים רמות גבוהות יותר וכאשר הם מתפרקים לרמות נמוכות הם פולטים פוטונים בטווח הספקטרום הנראה לעין.
זה מה שקורה ברמה האטומית עם כל הגופים הזוהרים, בין אם זה השמש, להבת נר, נימה של נורת ליבון, אטומי האבק הניאון של הנורה החוסכת באנרגיה או האטומים של דיודת הלד, שהיא גוף האור המלאכותי האחרון.
מה שמשתנה ממקרה למקרה הוא מנגנון העירור של אלקטרונים לעבור לרמות אטומיות גבוהות יותר ואז להתפרק ולפלט פוטונים.
כל מה שאנחנו רואים הוא העבר
החזון אינו מיידי, מכיוון שהאור נע במהירות מוגבלת. מהירות האור באוויר ובוואקום היא בסדר גודל של 300 אלף קמ"ש.
פוטונים של אור העוזבים את פני השמש לוקח 8 דקות ו -19 שניות להגיע לעיננו. ולפוטונים שנפלט על ידי אלפא קנטאורי, הכוכב הכי קרוב שלנו, לוקח 4,37 שנה להגיע לעיננו אם אנו מסתכלים בשמיים.
הפוטונים אותם אנו יכולים לצפות בעין בלתי מזוינת או דרך טלסקופ בגלקסיית אנדרומדה, הקרובה ביותר לשלנו, יצאו משם לפני 2.5 מיליון שנה.
אפילו כאשר אנו רואים את הירח, אנו רואים ירח ישן, כיוון שאנו מסתכלים עליו היא תמונה מלפני 1.26 שניות. והתדמית של שחקני משחק כדורגל שאנו רואים ביציעים 300 מטר מהשחקנים, היא דימוי ישן שמיליון מהשנייה בעבר.
דואליות האור
על פי התיאוריות המקובלות ביותר, האור הוא גל אלקטרומגנטי, כמו גם גלי רדיו, מיקרוגלים שאיתם מבשלים אוכל, מיקרוגל מטלפונים סלולריים, צילומי רנטגן והקרנות אולטרה סגולות.
עם זאת, האור הוא גל אך הוא מורכב גם מחלקיקים הנקראים פוטונים, כפי שאמרנו קודם. לאור יש התנהגות כפולה זו, המוכרת בפיזיקה כדואליות של חלקיקי הגל.
כל מגוון הגלים האלקטרומגנטיים נבדלים זה מזה באורך הגל שלהם. החלק של הספקטרום האלקטרומגנטי שהעין האנושית מסוגלת לתפוס נקרא הספקטרום הנראה לעין.
הספקטרום הנראה תואם לטווח צר של הספקטרום האלקטרומגנטי בין 0.390 מיקרון ל- 0.750 מיקרון. זהו הגודל האופייני לפרוטוזואן (אמבה או פרמסיום).
מתחת לספקטרום הגלוי, באורך הגל, יש לנו קרינה אולטרה סגולה שאורך הגל שלה דומה לגודל המולקולות האורגניות.
ומעל הספקטרום הגלוי נמצאת קרינת אינפרא אדום שגודלה דומה לקצה המחט. בקצה מחט זו ישנם 10 עד 100 פרוטוזואנים, כלומר 10 עד 100 אורכי גל של הספקטרום הנראה.
לעומת זאת, למיקרוגל יש אורכי גל בין סנטימטרים למטר. אורכי גלי הרדיו אורכים מאות מאות אלפי מטרים. לקרני רנטגן אורכי גל הדומים לגודל האטום, בעוד שלקרני הגמא אורכי גל הדומים לגרעין האטומי.
צבעים וספקטרום גלוי לעין
הספקטרום הגלוי כולל את מגוון הצבעים שניתן להבחין בקשת בענן, או באור השמש המפוזר על פריזמה מזכוכית. לכל צבע יש אורך גל שיכול לבוא לידי ביטוי בננומטרים שהם מיליון של מילימטר.
ספקטרום האור ואורכי הגל שלו בננומטרים (ננומטר), מהגבוה ביותר לנמוך ביותר הם כדלקמן:
- אדום. בין 618 ל- 780 ננומטר.
- תפוז. בין 581 ל 618 ננומטר.
- צהוב. בין 570 ל- 581 ננומטר.
- ירוק. בין 497 ל 570 ננומטר.
- טורקיז. בין 476 ל 497 ננומטר.
- כחול. בין 427 ל- 476 ננומטר.
- ויולט. בין 380 ל 427 ננומטר.
הגוף השחור הזוהר, האנרגיה והמומנטום
לאור יש אנרגיה ותנופה. כל צבע בספקטרום הנראה תואם פוטונים בעלי אנרגיה שונה ותנע או מומנטום שונים. זה היה ידוע בזכות חלוצי הפיזיקה הקוונטית כמו מקס פלאנק, אלברט איינשטיין ולואי דה ברוגלי.
מקס פלאנק גילה כי אנרגיית האור מגיעה במנות או קוונטה, שהאנרגיה שלהם E נמדדת בג'ולס והיא שווה לתוצר של קבוע מהותי של הטבע המכונה קבוע של פלאנק, שמצוין באות h והתדר f ב הרץ.
E = h ∙ f
תגלית זו נעשתה על ידי פלאנק על מנת להסביר את ספקטרום הקרינה של גוף זוהר שרק פולט קרינה אך אינו משקף אף אחד, המכונה "הגוף השחור" וספקטרום הפליטה שלו משתנה בהתאם לטמפרטורה.
הקבוע של פלאנק הוא h = 6.62 × 10 ^ -34 J * s.
אבל אלברט איינשטיין היה זה שאישר, ללא ספק, כי אור הם פוטונים עם אנרגיה הניתנת על פי הנוסחה של פלאנק, כדרך היחידה להסביר תופעה המכונה האפקט הפוטואלקטרי, שבו חומר המואר באור פולט אלקטרונים. דווקא בעבודה זו קיבל אינשטיין את פרס נובל.
אך לפוטון, כמו כל חלקיק ולמרות שאין לו מסה, יש תנופה או תנופה הניתנת על ידי מערכת יחסים שהתגלה על ידי לואי דה ברוגלי במסגרת הדואליות של חלקיקי הגל של אובייקטים פוטוניים וקוונטים.
יחס דה ברוגלי קובע כי המומנטום p של הפוטון שווה לכמות של h קבוע של פלאנק ולאורך הגל λ של הפוטון.
P = h / λ
הצבע אדום בעל אורך גל של 618 × 10 ^ -9 מ 'ותדר של 4.9 x 10 ^ 14 הרץ, כך שהאנרגיה של פוטון היא 3.2 × 10 ^ -19J והתנופה שלו היא 1.0 × 10 ^ -27 ק"ג * מטר / שניות.
בקצה השני של הספקטרום הנראה הוא סגול באורך גל של 400 × 10 ^ -9 מ 'ותדר של 7.5 x 10 ^ 14 הרץ, כך שהאנרגיה של פוטון היא 4.9 × 10 ^ -19J והמומנטום שלו הוא 1.7 × 10 ^ -27 ק"ג * מ"ש. מחישובים אלה אנו מסיקים כי לסגול יש יותר אנרגיה ויותר תנופה מאשר אדום.
הפניות
- Tippens, P. 2011. פיזיקה: מושגים ויישומים. מהדורה 7. מק גריי היל. 262-282.
- ויקיפדיה. ספקטרום גלוי. התאושש מ- wikipedia.com
- ויקיפדיה. הספקטרום האלקטרומגנטי. התאושש מ- wikipedia.com
- ויקיפדיה. מקור אור. התאושש מ- wikipedia.com
- Wikibooks. פיזיקה, אופטיקה, אופי האור. התאושש מ: es.wikibooks.org