- 発光体と非発光体の例
- 光る物体
- 非発光オブジェクト
- 発光体とその光の特徴
- フォトン
- 発光体はどのように光を生成しますか？
- 私たちが見るのは過去だけです
- 光の二重性
- 色と可視スペクトル
- 輝く黒体、エネルギー、勢い
- 参考文献
発光体は、それ自体が光を放出する任意の自然または不自然なオブジェクトと呼ばれ、これは人間の目で見える電磁スペクトルの一部です。発光する物体の反対は非発光のものです。
非発光オブジェクトは、発光オブジェクトが放射する光によって照らされるため、表示されます。非発光体は、常にその状態にあるわけではありませんが、被照明体とも呼ばれます。
空と海を照らす発光体、太陽。ソース：pixabay
発光オブジェクトは発光するため、主要な光源ですが、非発光オブジェクトは前者によって生成されるものを反射するため、二次光源です。
発光体と非発光体の例
光る物体
自然界には光を発することができる物体があります。これらには以下が含まれます：
- 太陽。
- 星。
-ホタルなどの発光昆虫。
-光線。
-オーロラまたはオーロラ。
以下は人工の明るい物体です：
-白熱灯または電球。
-キャンドルの炎。
-蛍光灯。
- LEDライト。
-携帯電話の画面。
非発光オブジェクト
自然界には、それ自体では光を出さないが、照らすことができる多くのオブジェクトがあります。
-日光を反射する月。
-太陽と太陽を反射する惑星とその衛星。
-木、山、動物は空と太陽の光を反射します。
-青い空と雲。日光の散乱により見えます。
私たちの夜を照らす人工発光体電球。ソース：pixabay
発光体とその光の特徴
発光体の主な特徴は、それらを見ることができる光がオブジェクト自体によって生成されることです。
自然でも人工でも、発光体から発せられる光のおかげで人や物を見ることができます。また、自然が私たちに視覚器官を与えたからです。
発光体がないと、私たちを取り巻くすべてのものを見ることは不可能です。あなたが完全な暗闇を経験したことがあるなら、あなたは発光体の重要性を知っています。
つまり、光がなければビジョンはありません。人間と動物の視覚は、発光体が発する光と非発光体が反射する光との間の相互作用であり、目の中にある光センサーや脳と相互作用して、最終的に画像が構築され解釈されます。
オブジェクトから放出または反射された光が空間を移動して目に届くため、視覚が可能です。
フォトン
光子は、発光体が放出できる光の最小量です。光子は発光体の原子によって放出され、非発光体によって反射または散乱されます。
視覚は、放出、散乱、または反射されたこれらの光子のいくつかが私たちの目に到達したときにのみ可能です。
発光体はどのように光を生成しますか？
光子は、原子軌道の電子がより高いエネルギーの状態になり、その後に崩壊してより低いエネルギーの状態になり、その結果として光子が放出されるように励起されたときに、発光体の原子によって放出されます。
すべての体は、その温度が上昇すると、発光体になります。室温の金属片は非発光体ですが、摂氏1000度では、電子はより高いレベルを占め、より低いレベルに減衰すると可視スペクトルの範囲の光子を放出するため、それは発光体です。
これは、太陽、ろうそくの炎、白熱電球のフィラメント、省エネ電球の蛍光ダストの原子、LEDダイオードの原子など、すべての発光体で原子レベルで発生するものです。最新の人工光ボディ。
ケースごとに異なるのは、電子がより高いエネルギーの原子レベルに移動し、その後崩壊して光子を放出する励起メカニズムです。
私たちが見るのは過去だけです
光は有限の速度で移動するため、視覚は瞬間的なものではありません。空気中および真空中の光速は、毎秒30万km程度です。
太陽の表面から出る光の光子が私たちの目に届くまでには、8分19秒かかります。そして、私たちの最も近い星であるアルファケンタウリによって放出された光子は、空を見ているときに私たちの目に到達するのに4.37年かかります。
アンドロメダ銀河で肉眼または望遠鏡を通して観測できる光子は、私たちに最も近いもので、250万年前にそこから出現します。
私たちが見ているのは1.26秒前の画像なので、月を見ても古い月が見えます。そして、300メートル離れたスタンドにあるサッカーの選手の画像は、100万分の1秒前の古い画像です。
光の二重性
最も受け入れられている理論によれば、光は電磁波であり、電波、食品が調理されるマイクロ波、携帯電話からのマイクロ波、X線、紫外線です。
ただし、光は波ですが、前述したように、光子と呼ばれる粒子で構成されています。光にはこの二重の振る舞いがあり、物理学では波動粒子双対性として知られています。
電磁波の種類はすべて、波長が異なります。人間の目が知覚できる電磁スペクトルの部分は、可視スペクトルと呼ばれます。
可視スペクトルは、0.390ミクロンから0.750ミクロンの狭い範囲の電磁スペクトルに対応します。これは、原生動物（アメーバまたはゾウリムシ）の特徴的なサイズです。
可視スペクトルの下、波長には、有機分子のサイズに匹敵する波長の紫外線があります。
そして可視スペクトルの上には赤外線があり、そのサイズは針の先端に匹敵します。この針の先端には、10〜100個の原生動物、つまり可視スペクトルの10〜100個の波長が収まります。
対照的に、マイクロ波はセンチメートルとメートルの間の波長を持っています。電波の長さは数百メートルから数千メートルです。X線の波長は原子のサイズに匹敵しますが、ガンマ線の波長は原子核に匹敵します。
色と可視スペクトル
可視スペクトルには、虹、またはガラスプリズムで散乱された太陽光の下で区別できるさまざまな色が含まれます。各色には、100万分の1ミリメートルであるナノメートルで表現できる波長があります。
光スペクトルとその波長は、最高から最低まで、ナノメートル（nm）で次のとおりです。
- 赤。618〜780 nm。
- オレンジ。581〜618 nm。
- 黄。570〜581 nm。
- 緑。497〜570 nm。
-シアン。476〜497 nm。
- 青い。427〜476 nm。
-バイオレット。380〜427 nm。
輝く黒体、エネルギー、勢い
光にはエネルギーと勢いがあります。可視スペクトルの各色は、異なるエネルギーおよび異なる運動量の光子に対応しています。これは、Max Planck、Albert Einstein、Louis De Broglieなどの量子物理学の先駆者たちのおかげで学びました。
Max Planckが発見した光エネルギーはパケットまたは量子であり、そのエネルギーEはジュールで測定され、文字hと周波数fで表されるPlanck定数と呼ばれる自然の基本定数の積に等しいヘルツ。
E = h∙f
この発見は、「黒体」として知られ、放射のみを放出し、何も反射しない発光体の放射スペクトルを説明するために、プランクによって作成されました。
プランクの定数はh = 6.62×10 ^ -34 J * sです。
しかし、光に照らされた物質が電子を放出する光電効果として知られている現象を説明する唯一の方法として、光がプランクの式に従って与えられたエネルギーを持つ光子であることを疑いなく主張したのはアルバートアインシュタインでした。アインシュタインがノーベル賞を受賞したのはこの作品のためでした。
しかし、光子は、すべての粒子と同様に、質量がないにもかかわらず、光子と量子オブジェクトの波動粒子双対性のフレームワークでLouis De Broglieによって発見された関係によって与えられる推進力または運動量を持っています。
ドブロイ関係は、光子の運動量pがプランクの定数hと光子の波長λの商に等しいと述べています。
P = h /λ
赤色の波長は618×10 ^ -9 m、周波数は4.9 x 10 ^ 14 Hzであるため、光子のエネルギーは3.2×10 ^ -19Jであり、その運動量は1.0です。 ×10 ^ -27 kg * m / s。
可視スペクトルのもう一方の端は紫で、波長は400×10 ^ -9 m、周波数は7.5 x 10 ^ 14 Hzなので、光子のエネルギーは4.9×10 ^ -19Jです。その運動量は1.7×10 ^ -27 kg * m / sです。これらの計算から、バイオレットはレッドよりもエネルギーと運動量が多いと結論付けます。
参考文献
- Tippens、P。2011。Physics：Concepts and Applications。第7版。マック・グラウ・ヒル。262-282。
- ウィキペディア。可視スペクトル。wikipedia.comから復元
- ウィキペディア。電磁スペクトル。wikipedia.comから復元
- ウィキペディア。光源。wikipedia.comから復元
- ウィキブックス。物理学、光学、光の性質。回復元：es.wikibooks.org