Свет (физические свойства)

Что известно о силе света и формула ее расчета

Свет (физические свойства)

Одним из самых интересных и неоднозначным явлением нашего мира является свет. Для физики это один из основополагающих параметров многочисленных расчетов.

С помощью света ученые надеются отыскать разгадку существования нашей вселенной, а также открыть для человечества новые возможности.

В повседневной жизни свет также имеет большое значение, особенно при создании качественного освещения в различных помещениях.

Одним из важных параметров света является его сила, которая характеризует мощность данного явления. Именно силе света и расчету этого параметра будет посвящена данная статья.

Общие сведения о понятии

В физике под силой света (Iv) подразумевается мощность светового потока, определяемая внутри конкретного телесного угла. Из этого понятия следует, что под данным параметром подразумевается не весь имеющийся в пространстве свет, а лишь та его часть, которая излучается в определенном направлении.

Сила света

В зависимости от имеющегося источника излучения, данный параметр будет увеличиваться или уменьшаться. На его изменения будет оказывать прямое воздействие значения телесного угла.

Обратите внимание! В некоторых ситуациях сила света будет одинаковой для угла любого значения. Это возможно в тех ситуациях, когда источник светового излучения создает равномерное освещение пространства.

Этот параметр отражает физическое свойство света, благодаря чему он отличается от таких измерений, как яркость, которая отражает субъективные ощущения. Помимо этого сила света в физике рассматривается как мощность. Если быть точнее, она оценивается как единица мощности.

При этом мощность здесь отличается от своего привычного понятия. Здесь мощность зависит не только от энергии, которую излучает осветительная установка, но и от такого понятия, как длина волны.Стоит отметить, что чувствительность людей к световому излучению напрямую зависит от длины волны.

Эта зависимость нашла отражение в функции относительно спектральной световой эффективности. При этом сама сила света является зависимой от световой эффективности величиной. При длине волны в 550 нанометров (зеленый цвет) данный параметр примет свое максимальное значение.

В результате этого глаза человека будут более или менее чувствительны к световому потоку при различных параметрах длины волны.

Единица измерения для данного показателя является кандел (кд).

Обратите внимание! Сила излучения, которое исходит от одной свечки, будет примерно равна одной канделе. Ранее применявшаяся для формулы расчета международная свеча равнялась 1,005 кд.

Свечение одной свечи

В редких случаях применяется устаревшая единица измерения – международная свеча. Но в современном мире уже практически везде используется единица измерения для этой величины – кандела.

Диаграмма фотометрического параметра

Iv представляет собой наиболее важный фотометрический параметр. Кроме этой величины к важнейшим фотометрическим параметрам относится яркость, а также освещенность. Все эти четыре величины активно используются при создании системы освещения в самых разнообразных помещениях. Без них невозможно оценить требуемый уровень освещённости для каждой отдельной ситуации.

Четыре важнейших световых характеристики

Для простоты понимания данного физического явления необходимо рассмотреть диаграмму, которая изображает плоскость, отражающую распространение света.

Диаграмма для силы света

Благодаря диаграмме видно, что Iv зависит от направления к источнику излучения.

Это означает, что для светодиодной лампочки, для которой направление максимального излучения будет принято за 0°, тогда при измерении нужной нам величины в направлении 180° получится меньшее значение, чем для направления 0°.

Как видно, на диаграмме излучение, которое распространяется двумя источниками (желтый и красный), будет охватывать равную площадь. При этом желтое излучение будет рассеянным, по аналогии со светом свечи. Его мощность примерно будет равняться 100 кд.

Причем значение этой величины будет одинаковой во всех направлениях. В тоже время красный будет направленным. В положении 0° он будет иметь максимальное значение в 225 кд. При этом данное значение будет уменьшаться в случае отклонения от 0°.

Обозначение параметра в СИ

Поскольку Iv является физической величиной, то ее можно рассчитать. Для этого используется специальная формула. Но прежде, чем дойти до формулы, необходимо разобраться в том, как искомая величина записывается в системе СИ.

В этой системе наша величина будет отображаться как J (иногда она обозначается как I), единица измерения которой буде кандела (кд). Единица измерения отражает, что Iv, испускаемая полным излучателем на площади сечения 1/600000 м2. будет направляться в перпендикулярном данному сечению направлении.

При этом температура излучателя будет раной уровню, при котором при давлении 101325 Па будет наблюдаться затвердение платины.

Обратите внимание! Через канделу можно определить остальные фотометрические единицы.

Поскольку световой поток в пространстве распространяется неравномерно, то необходимо ввести такое понятие, как телесный угол. Он обычно обозначается символом .
Сила света используется для расчетов, когда применяется формула размерности.

При этом данная величина через формулы связана со световым потоком. В такой ситуации световой поток будет произведением Iv на телесный угол, к которому и будет распространяться излучение.

Световой поток (Фv) есть произведение силы света на телесный угол, в котором распространяется поток. Ф=I .

Формула светового потока

Из этой формулы следует, что Фv представляет собой внутренний поток, распространяемый в пределах конкретного телесного угла (один стерадиан) при наличии Iv в одну канделу.

Обратите внимание! Под стерадианом понимают телесный угол, вырезающий на поверхности сферы участок, который равен квадрату радиуса данной сферы.

При этом через световое излучение можно связать Iv и мощность. Ведь под Фv понимается еще и величина, которая характеризует мощность излучения светового излучения при восприятии его усредненным человеческим глазом, имеющего чувствительностью к излучению определенной частоты. В результате из вышеприведенной формулы можно вывести следующее уравнение:

Формула для силы света

Это отлично видно на примере светодиодов. В таких источниках светового излучения его сила обычно оказывается равной потребляемой мощности. В результате, чем выше будет потребление электроэнергии, тем выше будет уровень излучения.
Как видим, формула для расчета нужной нам величины не так и сложна.

Дополнительные варианты расчета

Поскольку распределение излучения, идущего от реального источника в пространство, будет неравномерно, то Фv уже не сможет выступать в роли исчерпывающей характеристикой источника.

Но только за исключением ситуации, когда одновременно с этим не будет определяться распределение испускаемого излучения по разнообразным направлениям.

Чтобы охарактеризовать распределение Фv в физике используют такое понятие, как пространственной плотности излучения светового потока для различных направлений пространства. В данном случае для Iv необходимо использовать уже знакомую формулу, но в несколько дополненном виде:

Вторая формула для расчета

Эта формула позволит оценить нужную величину в различных направлениях.

Заключение

Сила света занимает важное место не только в физике, но и в более приземленных, бытовых моментах. Это параметр особенно важен для освещения, без которого невозможно существование привычного нам мира.

При этом данное значение используется не только в разработке новых осветительных приборов с более выгодными техническими характеристиками, но и при определенных расчетах, связанных с организацией системы подсветки.

Полезные материалы

Источник: https://1posvetu.ru/istochniki-sveta/chto-izvestno-o-sile-sveta-i-formula-ee-rascheta.html

Давление света. Химическое действие света – Класс!ная физика

Свет (физические свойства)

Максвелл на основе электромагнитной теории света предсказал, что свет должен оказывать давление на препятствия.

Под действием электрического поля волны, падающей на поверхность тела, например металла, свободный электрон движется в сторону, противоположную вектору .
На движущийся электрон действует сила Лоренца, направленная в сторону распространения волны.

Суммарная сила, действующая на электроны поверхности металла, и определяет силу светового давления.

Для доказательства справедливости теории Максвелла было важно измерить давление света. Многие ученые пытались это сделать, но безуспешно, так как световое давление очень мало.

В яркий солнечный день на поверхности площадью 1 м2 действует сила, равная всего лишь 4 • 10-6 Н.

Впервые давление света измерил русский физик Петр Николаевич Лебедев в 1900 г.

Прибор Лебедева состоял из очень легкого стерженька на тонкой стеклянной нити, по краям которого были приклеены легкие крылышки. Весь прибор помещался в сосуд, откуда был выкачан воздух. Свет падал на крылышки, расположенные по одну сторону от стерженька.

О значении давления можно было судить по углу закручивания нити.

Трудности точного измерения давления света были связаны с невозможностью выкачать из сосуда весь воздух (движение молекул воздуха, вызванное неодинаковым нагревом крылышек и стенок сосуда, приводит к возникновению дополнительных вращающих моментов).

Кроме того, на закручивание нити влияет неодинаковый нагрев сторон крылышек. Сторона, обращенная к источнику света, нагревается сильнее, чем противоположная сторона.

Молекулы, отражающиеся от более нагретой стороны, передают крылышку больший импульс, чем молекулы, отражающиеся от менее нагретой стороны.

Лебедев сумел преодолеть все эти трудности, несмотря на низкий уровень тогдашней экспериментальной техники, взяв очень большой сосуд и очень тонкие крылышки. В конце концов существование светового давления на твердые тела было доказано, и оно было измерено.

Полученное значение совпало с предсказанным Максвеллом.

Впоследствии после трех лет работы Лебедеву удалось осуществить еще более тонкий эксперимент: измерить давление света на газы.

Появление квантовой теории света позволило более просто объяснить причину светового давления. Фотоны, подобно частицам вещества, имеющим массу покоя, обладают импульсом. При поглощении их телом они передают ему свой импульс.

Согласно закону сохранения импульса импульс тела становится равным импульсу поглощенных фотонов. Поэтому покоящееся тело приходит в движение.

Изменение импульса тела означает согласно второму закону Ньютона, что на тело действует сила.

Опыты Лебедева можно рассматривать как экспериментальное доказательство того, что фотоны обладают импульсом.

Хотя световое давление очень мало в обычных условиях, его действие тем не менее может оказаться существенным. Внутри звезд при температуре в несколько десятков миллионов кельвинов давление электромагнитного излучения должно достигать громадных значений.
Силы светового давления наряду с гравитационными силами играют значительную роль во внутризвездных процессах.

Давление света согласно электродинамике Максвелла возникает из-за действия силы Лоренца на электроны среды, колеблющиеся под действием электрического поля электромагнитной волны.
С точки зрения квантовой теории давление появляется в результате передачи телу импульсов фотонов при их поглощении.

Химическое действие света

Отдельные молекулы поглощают световую энергию порциями — квантами hv. В случае видимого и ультрафиолетового излучений эта энергия достаточна для расщепления многих молекул.

В этом проявляется химическое действие света.

Любое превращение молекул есть химический процесс. Часто после расщепления молекул светом начинается целая цепочка химических превращений.

Выцветание тканей на солнце и образование загара — это примеры химического действия света.

Важнейшие химические реакции под действием света происходят в зеленых листьях деревьев и траве, в иглах хвои, во многих микроорганизмах.
В зеленом листе под действием Солнца осуществляются процессы, необходимые для жизни на Земле, они дают нам кислород для дыхания.

Листья поглощают из воздуха углекислый газ и расщепляют его молекулы на составные части: углерод и кислород.

Происходит это, как установил русский биолог К.А.Тимирязев, в молекулах хлорофилла под действием красных лучей солнечного спектра.
Пристраивая к углеродной цепочке атомы других элементов, извлекаемых корнями из земли, растения строят молекулы белков, жиров и углеводов, все это происходит за счет энергии солнечных лучей.

Здесь особенно важна не только сама энергия, но и та форма, в которой она поступает.
Фотосинтез может протекать только под действием света определенного спектрального состава.

Механизм фотосинтеза еще не выяснен до конца.

Химическое действие света лежит в основе фотографии.

Источник: «Физика – 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Следующая страница «Кратко о световых квантах»
Назад в раздел «Физика – 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»

Световые кванты. Физика, учебник для 11 класса – Класс!ная физика

Фотоэффект — Теория фотоэффекта — Фотоны — Применение фотоэффекта — Давление света. Химическое действие света — Краткие итоги главы

Источник: http://class-fizika.ru/11_66.html

Что такое свет

Свет (физические свойства)
Подробности Категория: Фотометрия 11.01.2015 20:47 4933

Современная физическая оптика рассматривает свет как разновидность электромагнитных волн, воспринимаемых глазом человека. Другими словами можно сказать, что свет – это видимое электромагнитное излучение.

Видимый свет

Как известно, электромагнитные волны различаются частотой и длиной волны. И в зависимости от этих значений электромагнитное излучение делят по частотным диапазонам.

В физике видимым светом принято считать электромагнитные волны, длины которых лежат в диапазоне от 380 нм (частота колебаний 750 ТГц) до 780 нм (частота колебаний 429 ГГц).

Вне физической оптики к понятию «свет» относят также электромагнитные волны, не видимые глазом человека, в инфракрасном диапазоне с длиной волны 1 мм — 780 нм и частотой 300 ГГц — 429 ТГц и в ультрафиолетовом диапазоне с длиной волны 380 — 10 нм и частотой 7,5·1014 Гц — 3·1016 Гц.

Инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения называют оптической областью спектра. Верхняя граница оптического диапазона является длинноволновой границей инфракрасного излучения, а нижняя – коротковолновой границей ультрафиолетового излучения. Таким образом, диапазон оптического излучения – от 1 мм до 10 нм.

Как же возникает свет? Оказывается, он образуется в результате процессов, происходящих внутри атомов при изменении их состояния. При этом возникает поток частиц, называемых фотонами. Они не имеют массы, но обладают энергией.

Получается, что свет одновременно обладает свойствами электромагнитной волны и свойствами дискретных частиц нов.

Источники света

Любое тело, излучающее электромагнитные волны с частотой, расположенной в диапазоне видимого света, можно назвать источником света. Все источники света делятся на естественные, созданные самой природой, и искусственные, созданные людьми.

Самый важный естественный источник света на Земле – это, конечно же, Солнце. Оно даёт нам не только свет, но и тепло. Благодаря энергии солнечного света на нашей планете существует жизнь. Свет излучают Луна, звёзды, кометы и другие космические тела.

Источниками естественного света могут быть не только тела, но и природные явления. Во время грозы мы видим, каким мощным светом озаряет всё вокруг вспышка молнии. Полярные сияния, светящиеся живые организмы, минералы и др.

– это тоже природные источники света.

Самым первым и самым древним искусственным источником света можно назвать огонь костра. Позднее люди научились использовать другие виды топлива и создавать переносные источники света: свечи, факелы, масляные лампы, газовые фонари и др. Все эти источники были основаны на горении и вместе со светом выделяли большое количество тепла.

С изобретением электричества появились электрические лампочки, до сих пор использующиеся людьми в качестве источников света.

Геометрическая оптика

Распространение света в прозрачной среде, его отражение от зеркально-отражающихся поверхностей, преломление на границе двух прозрачных сред происходит по определённым законам, изучением которых занимается геометрическая оптика.

Для изучения различных световых явлений в геометрической оптике применяются такие понятия, как точечный источник света и световой луч.

Основное понятие геометрической оптики – световой луч.

Обычная лампа распространяет свет равномерно во все стороны. Закроем эту лампу непрозрачным материалом таким образом, чтобы свет, излучаемый ею, мог проходить лишь в небольшое узкое отверстие.

Через него пойдёт узкий световой поток, направленный вдоль прямой линии. Эта линия, вдоль которой распространяется световой пучок, называется световым лучом.

Направление этого луча не зависит от его поперечных размеров.

Свечи, фонари, лампы и другие источники света имеют довольно большие размеры по сравнению с расстоянием, на которое распространяется их свет. Их называют протяжёнными источниками света.

Точечным источником света считается такой источник, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием, до которого доходит этот свет.

Например, космическая звезда, имеющая на самом деле огромные размеры, может считаться точечным источником света, так как расстояние, на которое этот свет распространяется, огромно по сравнению с размерами самой звезды.

Рассмотрим основные законы геометрической оптики.

Закон прямолинейного распространения света

В прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно. Доказательством этого закона служит опыт, в котором свет от точечного источника проходит через небольшое отверстие в экране. В результате образуется узкий световой пучок, а в плоскости, расположенной за экраном параллельно ему, появляется правильный световой круг с центром на прямой, вдоль которой свет распространяется.

Разместим между источником света и экраном небольшой предмет. На экране мы увидим тень этого предмета. Тень – это область, куда не попадает световой луч. Её появление объясняется прямолинейным распространением света. Если источник света точечный, то образуется только тень.

Если же его размеры довольно велики по сравнению с расстоянием до предмета, то создаются тень и полутень. Ведь в этом случае световые лучи исходят от каждой точки источника.

Некоторые из них, попадая в область тени, подсвечивают её края, и тем самым создают полутень – область, в которую световые лучи попадают частично.

Закон прямолинейного распространения объясняет природу солнечного и лунного затмений. Солнечное затмение происходит, когда Луна располагается между Солнцем и Землёй, и тень от Луны падает на Землю.

Закон прямолинейного распространения света использовали ещё древние греки при установке колонн. Если колонны расположить строго по прямой линии, то самая ближайшая из них зрительно закроет собой все остальные.

Закон отражения света

Если на пути светового луча встречается отражающая поверхность, то световой луч меняет своё направление. Падающий и отражённый лучи и нормаль (перпендикуляр) к отражающей поверхности, восстановленная в точке падения, лежат в одной плоскости.

Угол между лучами делится этой нормалью на две равные части. Наиболее распространённая формулировка закона отражения: «Угол падения равен углу отражения». Но это определение не указывает направление отражённого луча.

Между тем отражённый луч пойдёт в направлении, обратном падающему лучу.

Если размеры неровностей поверхности меньше длины световой волны, то лучи, падающие параллельным потоком, отразятся зеркально и также пойдут параллельными потоками.

Если же размеры неровностей превышают длину волны, то узкий пучок будет рассеиваться, и отражённые лучи пойдут по разным направлениям. Такое отражение называют диффузным, или рассеянным. Но, несмотря на беспорядочное рассеивание, закон отражения выполняется и в этом случае. Для любого луча угол падения и угол отражения будут равны.

Закон преломления света

Опустим карандаш в чашку с водой. Зрительно нам кажется, что он словно переломился надвое на поверхности воды. На самом деле с карандашом ничего не произошло. Причина в том, что луч света падает на поверхность воды под одним углом, а уходит вглубь под другим. Из-за этого искажаются размеры и расположение физических тел.

Изменение направления светового луча на границе раздела двух прозрачных для световых волн сред называют преломлением света.

Закон, описывающий преломление световых волн, называется законом Снеллиуса (Снелля или Снелля) по имени его автора – голландского математика Виллеброрда Снеллиуса, открывшего его в 1621 г.

Согласно этому закону угол падения света на поверхность раздела и угол преломления связаны отношением:

n1 sinƟ1 = n2 sinƟ2,

или sinƟ1 / sinƟ2 = n2/ n1,

где n1– показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела;

Ɵ1 – угол между падающим на поверхность раздела световым лучом и нормалью к этой поверхностью;

n2показатель преломления среды, в которую попадает свет после границы раздела;

Ɵ2 – угол между прошедшим поверхность раздела лучом и нормалью к этой поверхности.

Показатель преломления среды – это отношение скорости света в вакууме к его скорости в данной среде:

n = c/v

Чем больше он отличается от единицы, тем бóльшим будет угол отклонения светового луча при переходе из вакуума в среду.

Отношение n2/ n1называют относительным показателем преломления.

Луч света, входящий в более плотную среду, образует с нормалью к этой поверхности меньший угол, то есть преломляется вниз. Но в реальности кажется, что этот угол, наоборот, бóльший, чем угол падения.

В результате этого мы наблюдаем искажение размеров, формы и расположения предметов. Предметы, находящиеся в воде, кажутся нам бóльшими, чем они есть на самом деле, и расположенными выше. Так, купальщики часто ошибаются, оценивая глубину водоёма.

Они видят дно приподнятым, а глубина кажется им меньшей.

Из-за преломления солнечного света в атмосфере мы наблюдает восход Солнца немного раньше, а закат немного позже, чем эти явления происходили бы, если бы атмосферы не было.

На основе явления преломления построены объективы фото- и кинокамер, микроскопов, телескопов, биноклей и других оптических приборов, в составе которых есть оптические линзы или призмы.

При переходе света из более плотной среды в менее плотную (например, из воды в воздух) можно наблюдать полное внутреннее отражение светового луча.

Оно возникает, когда угол падения равен некоторому значению, называемому предельным угломполного внутреннего отражения.

При этом падающие лучи полностью отражаются от поверхности раздела. Преломлённые лучи исчезают совсем. 

Это явление используют в волоконных светодиодах, которые изготавливают из оптически прозрачного материала. Они представляют собой очень тонкие нити. Свет, попадающий в них, полностью отражается от внутренних боковых поверхностей и распространяется на большие расстояния.

Геометрическая оптика рассматривает свойства света без учёта его волновой теории и квантовых явлений. Конечно, точно описывать оптические явления она не может. Но так как её законы намного проще по сравнению с обобщающими волновыми законами, то её широко используют при расчёте оптических систем. 

Источник: http://ency.info/materiya-i-dvigenie/fotometriya/377-chto-takoe-svet

Свет – это… Природа света. Законы света

Свет (физические свойства)

Светом принято считать любой вид оптического излучения. Иными словами, это электромагнитные волны, длина которых находится в диапазоне единиц нанометров.

Общие определения

С точки зрения оптики, свет – это электромагнитное излучение, которое воспринимается глазом человека. За единицу изменения принято брать участок в вакууме 750 ТГц. Это коротковолновая граница спектра. Ее длина равна 400 нм. Что касается границы широких волн, то за единицу измерения берется участок в 760 нм, то есть 390 ТГц.

В физике свет рассматривается как совокупность направленных частиц, называемых фотонами. Скорость распределения волн в вакууме постоянна. Фотоны обладают определенным импульсом, энергией, нулевой массой. В более широком смысле слова, свет – это видимое ультрафиолетовое излучение.

Также волны могут быть и инфракрасными.С точки зрения онтологии, свет – это начало бытия. Об этом твердят и философы, и религиоведы. В географии этим термином принято называть отдельные области планеты. Сам по себе свет – это понятие социальное.

Тем не менее в науке оно имеет конкретные свойства, черты и законы.

Природа и источники света

Электромагнитное излучение создается в процессе взаимодействия заряженных частиц. Оптимальным условием для этого будет тепло, которое имеет непрерывный спектр. Максимум излучения зависит от температуры источника. Отличным примером процесса является Солнце.

Его излучение близко к аналогичным показателям абсолютно черного тела. Природа света на Солнце обуславливается температурой нагревания до 6000 К. При этом около 40% излучения находится в пределах видимости. Максимум спектра по мощности располагается вблизи 550 нм.

Источниками света также могут быть:

  1. Электронные оболочки молекул и атомов во время перехода с одного уровня на другой. Такие процессы позволяют достичь линейный спектр. Примером могут служить светодиоды и газоразрядные лампы.
  2. Черенковское излучение, которое образуется при движении заряженных частиц с фазовой скоростью света.
  3. Процессы торможения фотонов. В результате образуется синхро- или циклотронное излучение.

Природа света может быть связана и с люминесценцией. Это касается и искусственных источников, и органических. Пример: хемилюминесценция, сцинтилляция, фосфоресценция и др.

В свою очередь, источники света разделяются на группы относительно температурных показателей: А, В, С, D65. Самый сложный спектр наблюдается у абсолютно черного тела.

Характеристики света

Человеческий глаз субъективно воспринимает электромагнитное излучение как цвет. Так, свет может отдавать белыми, желтыми, красными, зелеными переливами.

Это лишь зрительное ощущение, которое связано с частотой излучения, будь оно по составу спектральным или монохроматическим. Доказано, что фотоны способны распространяться даже в вакууме.

При отсутствии вещества скорость потока равняется 300.000 км/с. Это открытие было сделано еще в начале 1970-х годов.

На границе сред поток света испытывает либо отражение, либо преломление. Во время распространения он рассеивается через вещество.

Можно сказать, что оптические показатели среды характеризуются значением преломления, равным отношению скоростей в вакууме и поглощения. В изотропных веществам распространение потока не зависит от направления.

Здесь показатель преломления представлен скалярной величиной, определяющейся координатами и временем. В анизотропной среде фотоны проявляется в виде тензора.

Кроме того, свет бывает поляризованным и нет. В первом случае главной величиной определения будет вектор волны. Если же поток не поляризован, то он состоит из набора частиц, направленных в случайные стороны.

Важнейшей характеристикой света является и его интенсивность. Она определяется такими фотометрическими величинами, как мощность и энергия.

Основные свойства света

Фотоны могут не только взаимодействовать между собой, но и иметь направление. В результате соприкосновения с посторонней средой поток испытывает отражение и преломление. Это два основополагающих свойства света. С отражением все более-менее ясно: оно зависит от плотности материи и угла падения лучей. Однако с преломлением дело обстоит куда сложнее.

Для начала можно рассмотреть простой пример: если опустить соломинку в воду, то со стороны она покажется изогнутой и укороченной. Это и есть преломление света, которое наступает на границе жидкой среды и воздуха.

Этот процесс определяется направлением распределения лучей во время прохождения через границу материи. Когда поток света касается границы между средами, длина его волны существенно изменяется. Тем не менее частота распространения остается прежней.

Если луч не ортогональный по отношению к границе, то изменению подвергнется и длина волны, и ее направление.

Искусственное преломление света часто используется в исследовательских целях (микроскопы, линзы, лупы). Также к таковым источникам изменения характеристик волны относятся очки.

Классификация света

В настоящее время различают искусственный и естественный свет. Каждый из этих видов определяется характерным источником излучения.

Естественный свет представляет собой набор заряженных частиц с хаотичным и быстро изменяющимся направлением. Такое электромагнитное поле обуславливается переменным колебанием напряженностей. К естественным источникам относятся раскаленные тела, солнце, поляризованные газы.

Искусственный свет бывает следующих видов:

  1. Местный. Его используют на рабочем месте, на участке кухни, стены и т.д. Такое освещение играет важную роль в дизайне интерьера.
  2. Общий. Это равномерное освещение всей площади. Источниками являются люстры, торшеры.
  3. Комбинированный. Смесь первого и второго видов для достижения идеальной освещенности помещения.
  4. Аварийный. Он крайне полезен при отключениях света. Питание производится чаще всего от аккумуляторов.

Солнечный свет

На сегодняшний день это главный источник энергии на Земле. Не будет преувеличением сказать, что солнечный свет воздействует на все важные материи. Это количественная постоянная, которая определяет энергию.

В верхних слоях земной атмосферы содержится около 50% излучения инфракрасного и 10% ультрафиолетового. Поэтому количественная составляющая видимого света равна всего 40%.

Солнечная энергия используется в синтетических и природных процессах. Это и фотосинтез, и преобразование химических форм, и отопление, и многое другое. Благодаря солнцу человечество может пользоваться электроэнергией. В свою очередь, потоки света могут быть прямыми и рассеянными, если они проходят через облака.

С древних времен ученые занимались изучением геометрической оптики. На сегодняшний день основополагающими являются следующие законы света:

  1. Закон распространения. Он гласит, что в однородной оптической среде свет будет распределяться прямолинейно.
  2. Закон преломления. Луч света, падающий на границу двух сред, и его проекция из точки пересечения лежат на одной плоскости. Также это касается и опущенного к месту касания перпендикуляра. При этом отношение синусов углов падения и преломления будет величиной постоянной.
  3. Закон отражения. Опускающийся на границу сред луч света и его проекция лежат на одной плоскости. При этом углы отражения и падения равны.

Восприятие света

Окружающий мир человеку виден благодаря способности его глаз взаимодействовать с электромагнитным излучением. Свет воспринимается рецепторами сетчатки, которые могут уловить и отреагировать на спектральный диапазон заряженных частиц.

У человека есть 2 типа чувствительных клеток глаза: колбочки и палочки. Первые обуславливают механизм зрения в дневное время при высоком уровне освещения. Палочки же являются более чувствительными к излучению. Они позволяют человеку видеть в ночное время.

Зрительные оттенки света обуславливаются длиной волны и ее направленностью.

Источник: https://FB.ru/article/174925/svet---eto-priroda-sveta-zakonyi-sveta

Основные свойства света и его роль в создании фотографий

Свет (физические свойства)

Всем привет! Сегодня мы рассмотрим основные свойства света, что такое спектральный диапазон, и какую роль играет выбор освещения для хорошей фотографии.

Большинство фотографов знают или подозревают, что в фотографии нет ничего другого, чем запись световых лучей чувствительной средой. Поэтому, свойства света являются ключевым фактором фотографии – он создаёт изображение и определяет его стиль, тени, блеск, контуры предметов и т.д. Поэтому, важно понимать использование основных свойств света в тандеме с камерой, для получения хорошего фото.

Возможно, понимание основ природы свойств света является лишним, однако, чем больше Вы будете знать о свете, тем более инициативной будет работа, и тем легче Вы достигнете желаемых результатов. И поэтому давайте начнём с нуля…

Свойства света и их значение для фотографов

Даже если цифровая фотография во многом отличается от классической (химический процесс), то это, по сути, не важно, независимо от метода фотографирования, важен лишь процесс захвата световых лучей.

Если оба метода будут достаточно высокого качества, результат должен быть тот же – те же лучи света должны создать аналогичное изображение в химическом процессе и цифровом носителе.

На практике, конечно, оба метода отличаются – в классической химической фотографии важны процедуры и лимиты химической обработки, в то время как в цифровой фотографии важны знания лимитов цифровых датчиков, пределы и проблемы цифрового представления свойств света и цвета, форматов изображений, варианты различных редакторов и т.п. Но, несмотря на химический или цифровой метод записи, несомненно, можно сказать, что они содержит фотографические сцена, а хороший свет даёт больше шансов для получения качественного результата. Поэтому фотографы так много уделяют внимания хорошему свету.

Радуга является обычным природным примером того, как проявляются оптические свойства света. Капли воды в воздухе работают как маленькие призмы, разделяя свет на его цветные компоненты – спектр.

Очень важно научиться практически понимать свойства света для фотографов. Также важно иметь возможность представить на сцене то, как будет выглядеть показанный на носителе образ и, возможно, какие другие изменения, в частности, в цифровом фото, будет необходимо сделать.

Также очень важно и полезно понимать, как отображаемая сцена меняется в зависимости от осветления и других условий. Например, какое влияние будет иметь погода, время суток или изменение свойств угла света к тени, контуры объекта, захват структур и т.п.

Как не парадоксально, но природа тоже является в некотором смысле большой фото-студией, свойства которой сложно было бы воссоздать в реальной студии.

свойства различных длин волн и видимый свет

Физические основы свойств света

Хотя, подробные знания физики, касающиеся свойств света, не являются ключом к созданию хорошо фото, однако, поверхностные знания могут очень пригодиться в практических ситуациях.

Физические основы свойств видимого света и их знание является полезным, в частности, в цифровой фотографии, где способ записи света цифровым датчиком и представление света и цвета в компьютере, напрямую связаны с физическими законами.

Спектр света. По определению, спектр – это свет в видимой части электромагнитного излучения. Человек, однако, способен регистрировать только очень небольшую часть существующего на Земле излучения и еще меньшую часть излучения, существующего во вселенной.

Вполне логично, однако, человек развился так, что его способность воспринимать излучение, как и свет и его свойства, определяется цветами нашей природы и света Солнца.

Если быть более точными, на развитие зрения влияют свойства видимого света Солнца и пропускная способность земной атмосферы.

Основными свойствами света являются:

Длина волны (скорость или частота колебаний).
Интенсивность (и, следовательно, сила и амплитуда волны).
Поляризация (то есть направление колебаний).

Скорость колебаний световой волны человек воспринимает, как цвет. Медленнее волны (с более длинной длиной волны) человек воспринимает как красный, в то время как быстрые колебания мы воспринимаем диапазоном от синего до фиолетового. Высота волны (амплитуда) соответствует свойствам интенсивности света, в принципе, следовательно, его яркости.

Различные длины волны света, люди, назвали, как цвет света. Каждая одна конкретная длина света будет глазом восприниматься как один конкретный цвет.

Цвета, которые таким образом можно создать называются спектральными цветами.

Спектральные цвета создают диапазон от красного, это цвет света, который идёт в направлении от коротких периодов, таким образом, длинных волн, через жёлтый и от зелёного до фиолетового, где спектр выделяется из видимого диапазона.

Важно отметить, что популярные цветовые модели RGB, CMYK, Lab и HSB основаны на человеческом восприятии, на не на основных оптических свойствах видимого света.

Человек воспринимает лишь очень небольшую часть общего электромагнитного спектра – примерно от 400 до 700 нм. Но даже внутри этого, с физической точки зрения, узкого спектра, мы различаем удивительно количество цветов, но лишь некоторые из них имеют названия.

Источник: http://matrixblog.ru/2015/03/19/osnovnye-svojstva-sveta-i-ego-rol-v-sozdanii-fotografij/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.