Φως
φως
σκότος
Ακτινοβολία
Βαρυτική Ακτινοβολία
Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία
Ακτινοβολία Άλφα
Ακτινοβολία Βήτα
Ακτινοβολία Γάμμα
Ραδιοφωνική Ακτινοβολία
Μικροκυματική Ακτινοβολία
Υπέρυθρη Ακτινοβολία
Ορατή Ακτινοβολία
Υπεριώδης Ακτινοβολία
Ακτινοβολία Rontgen
Πυρηνική Ακτινοβολία
Ακτινοβολία Μέλανος Σώματος
Ραδιενέργεια
Θερμική Ακτινοβολία
Κοσμική Ακτινοβολία
Ακτινοβολία Cherenkov
Ακτινοβολία Hawking
Νετρονική Ακτινοβολία
Σκοτεινή Ακτινοβολία
Συμπαντική Μικροκυματική Ακτινοβολία
Φως
Κυματοσωματιδιακός Δυισμός
Ακτινοβολία Άλφα
Ακτινοβολία Βήτα
Ακτινοβολία Γάμμα
Ηλιακό Φως κατά την Δύση Ηλίου. Άποψη από την Γη
Κλασσική Ηλεκτροφυσική
Κλασσική Ηλεκτροδυναμική
Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλεκτρικό Πεδίο
Μαγνητικό Πεδίο
Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο
Ηλεκτρικό Φορτίο
Ηλεκτρικό Ρεύμα
Ηλεκτρικό Φορτόρρευμα
- Η ακτινοβολία που γίνεται αντιληπτή από τον ανθρώπινο (ή ζωϊκό) Οφθαλμό
Εισαγωγή[]
Φως ονομάζεται η Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία που ανιχνεύεται από τον ανθρώπινο (οφθαλμό) και που εκλαμβάνεται ως αίσθηση (αντίληψη). Συνεπώς είναι το αίτιο της όρασης.
Όμως η αντίληψη αυτή του "ορατού" φωτός αποτελεί τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Καλύπτει ένα εύρος μηκών κύματος που «μεταφράζονται», από τον οφθαλμό, στα χρώματα του φωτεινού φάσματος (δηλαδή στα χρώματα του ουράνιου τόξου).
Ανάλογα με τις εκάστοτε συνθήκες το φως εκδηλώνει ιδιότητες είτε φωτεινού κύματος, (φωτεινή ακτίνα), είτε δέσμης σωματιδίων, (φωτεινή δέσμη ή δέσμες).
- Τα στοιχειώδη σωματίδια-κύματα που δημιουργούν το φως ονομάζονται φωτόνια.
Διάδοση του φωτός[]
Η διάδοση του φωτός στο χώρο γενικά ακολουθεί τις εξής αρχές:
- Αρχή του Ήρωνα: Το φως διαδιδόμενο από ένα σημείο σε άλλο ακολουθεί την συντομότερη οδό. Η αρχή αυτή ισχύει για όλα τα οπτικά μέσα ακόμη και στα "μή ισότροπα".
- Το φως σε ένα ισότροπο μέσο διαδίδεται ευθύγραμμα.
- Αρχή Ελαχίστου Χρόνου. Πρόκειται για την "αρχή του Ήρωνα" εκπεφρασμένη από τον Fermat (1662) στην έννοια του χρόνου.
- Αρχή της αντίστροφης πορείας. Όταν το φως διαδίδεται προς ορισμένο δρόμο προς μια φορά είναι δυνατόν ν΄ ακολουθήσει τον ίδιο κατ΄ αντίθετη φορά.
Ορισμοί[]
Αυτόφωτα σώματα: χαρακτηρίζονται όλα εκείνα που εκπέμπουν ενέργεια σε μορφή του φωτός. Λέγονται επίσης και φωτεινές πηγές.
Ετερόφωτα Σώματα: χαρακτηρίζονται όλα εκείνα που δεν εκπέμπουν τα ίδια φως, αλλά γίνονται αντιληπτά όταν φως προερχόμενο από αλλού πέσει επάνω τους και ανακλαστεί ή περάσει μέσα από το υλικό τους.
Φωτεινή Ακτίνα ή ακτίνα φωτός: ονομάζεται η τροχιά μεταβίβασης της φωτεινής ενέργειας.
Φωτεινή Δέσμη ή δέσμη φωτός: χαρακτηρίζεται ένα σύνολο από φωτεινές ακτίνες, που όταν αυτές οι ακτίνες είναι παράλληλες ονομάζεται παράλληλη δέσμη (φωτεινών ακτίνων). Οι φωτεινές δέσμες διακρίνονται σε παράλληλες, συγκλίνουσες και σε αποκλίνουσες.
- Παράλληλη δέσμη φωτός λέγεται εκείνη της οποίας οι ακτίνες είναι μεταξύ τους παράλληλες.
- Συγκλίνουσα Δέσμη φωτός λέγεται εκείνη τις οποίας οι ακτίνες κατευθύνονται προς ένα σημείο που οομάζεται σημείο σύγκλισης.
- Αποκλίνουσα Δέσμη φωτός λέγεται τέλος εκείνη τις οποίας οι φωτεινές ακτίνες προέρχονται από ένα σημείο και στη συνέχεια αποκλίνουν.
- Αν οι φωτεινές ακτίνες μια συγκλίνουσας δέσμης συνεχίσουν την πορεία τους πέραν του σημείου σύγκλισης τότε εμφανίζονται ως αποκλίνουσα δέσμη.
Σημειακή Φωτεινή Πηγή χαρακτηρίζεται εκείνη της οποίας οι διαστάσεις θεωρούνται αμελητέες σε σύγκριση αποστάσεων από τα διαπερατά μέσα, το φακό ή το κάτοπτρο ή και των διατάσεων των αντικειμένων έξ αυτών. Συχνή είναι η χρήση της στη σχεδίαση και στην επίλυση σχετικών προβλημάτων.
Θεωρίες για τη φύση του φωτός[]
Ένα από τα σκοτεινότερα αλλά και ελκυστικότερα θέματα που απασχόλησαν τον άνθρωπο ήταν και η φύση του φωτός. Η έρευνα γύρω από το πρόβλημα αυτό συνδέθηκε με μεγάλα ονόματα της επιστήμης.
Πρώτος ο Ισαάκ Νεύτων (1643 - 1737) και στη συνέχεια ο φυσικός Ολλανδός Κρίστιαν Huygens (1629 - 1695) ανέπτυξαν θεωρίες που για μακρά χρονική περίοδο αντιμάχονταν σε μεγάλο βαθμό. Το μεγάλο κύρος του πρώτου απέτρεπε κάθε ένσταση ή άλλη πρόταση ακόμη και συμβιβασμούς.
Όταν όμως μια θεωρία δεν μπορεί να δώσει λύσεις σε όλο το εύρος της τότε αυτή πάσχει. Έτσι κλονίζεται και παραχωρεί την θέση της σε άλλη.
Αυτό συνέβει και με τη θεωρία του Νεύτωνα που δεν μπόρεσε να ανθέξει ελέγχους και παρατηρήσεις που σχετιζόνταν με τις μετρήσεις της ταχύτητας του φωτός.
Όμως το τελειωτικό κτύπημα δόθηκε από τον Γάλλο φυσικό Αυγουστίνο Fresnel (1788 - 1827) όταν ανακάλυψε το φαινόμενο της συμβολής του φωτός όπου φως προστιθέμενο σε φως άλλοτε γεννά εντονότερο και άλλοτε ασθενέστερο ακόμη και σκότος. Έτσι σύμφωνα με αυτά το φως χαρακτηρίζεται από κύματα και έτσι εδραιώθηκε η πεποίθηση της κυματικής φύσης του φωτός.
Στη συνέχεια οι φυσικοί προχώρησαν στην ερμηνεία των φαινομένων της διάθλασης, της περίθλασης και της πόλωσης του φωτός.
Τότε όμως πρόβαλλε μια άλλη δυσκολία που αφορούσε τη φύση του μέσου μέσα στο οποίο διαδίδεται το φως. Και αυτή η δυσκολία παραμερίσθηκε όταν ο Άγγλος φυσικός James Maxwell απέδειξε θεωρητικά το 1870 ότι τα φωτεινά κύματα είναι κύματα ηλεκτρομαγνητικά περιοδικώς μεταβλητά κατά χρόνο και τόπο.
Τέλος όταν η θεωρία του Maxwell επαληθεύτηκε στα πειράματα του Hertz το 1888 δεν έμεινε πλέον καμία αμφιβολία ότι τα κύματα του φωτός έχουν ηλεκτρομαγνητική φύση.
Έτσι είχαν τα πράγματα μέχρι το τέλος του αιώνα όταν πρόβαλλε νέα δυσκολία ακολουθίας της τελευταίας θεωρίας που ήταν ποιο έντονη και που αφορούσε ένα φαινόμενο που ήταν αδύνατον να ερμηνεύσει η Κυματική. Ήταν το Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο. Παρατηρήθηκε δηλαδή πως όταν Φωτεινή Δέσμη μικρού μήκου κύματος προσπέσει σε μεταλλική πλάκα αποσπώνται απ΄ αυτή ηλεκτρόνια και μάλιστα αμέσως όσο ασθενές και αν είναι το φως.
Βέβαια για να αποσπασθεί ένα ηλεκτρόνιο απαιτείται κάποια ενέργεια. Αν επομένως το φως είναι κύμα, που έχει το χαρακτηριστικό της συνέχειας, θα έπρεπε να παρέλθει κάποιος χρόνος έως ότου αυτό το ηλεκτρόνιο να απορροφήσει ενέργεια για να αποσπασθεί λαμβανομένου υπ΄ όψη ότι η ταχύτητα των ηλεκτρονίων είναι ίδια όση απόσταση και αν παρεμβάλλεται μεταξύ πηγής και πετάσματος. Οι παρατηρήσεις αυτές έφεραν σε πολύ δύσκολη θέση την κυματική θεώρηση. Αν τα πειράματα ήταν ορθά θά έπρεπε να αναζητηθεί άλλη βάση της υφής του φωτός που να ερμηνεύει και το νέο παρατηρούμενο φαινόμενο.
Στη δύσκολη αυτή θέση των φυσικών στις 14 Δεκεμβρίου του 1900 ο φυσικός και καθηγητής του Πανεπιστημίου του Βερολίνου Max Planck (1858 - 1947) έκανε μια καταπληκτική ανακοίνωση που αποτέλεσε τη βάση της θεωρίας των κβάντα με την οποία και ανατράπηκε η μέχρι τότε αντίληψη περί της συνέχειας της ακτινοβολίας.
Οι δηλώσεις αυτές του Planck πράγματι συγκλόνισαν όπως ήταν επόμενο την επιστημονική κοινότητα που την αποδέχθηκε στην αρχή με επιφυλάξεις και σκεπτικισμό. Οι επιφυλάξεις αυτές ανέκοψαν τις περαιτέρω έρευνες έως το 1905 οπότε ο Einstein προχώρησε πέραν των αρχικών θέσεων του Planck και έδωσε την απόδειξη με την "κβαντική υφή του φωτός".
Έτσι οι δισταγμοί υποχώρησαν και οι τότε φυσικοί εξοικειώθηκαν με την σύγχρονη αντίληψη. Με την ανάπτυξη ακόμη της "Κβαντικής Φυσικής" νέα ακόμη φαινόμενα ανακαλύφθηκαν που ήταν προσεγγιστικά εξηγήσιμα μεν με τη Κλασσική Κυματική θεωρία αλλά όμως με την Κβαντική Θεωρία ερμηνεύονταν ακριβέστερα. Έτσι τελικά πραγματοποιήθηκε η σύνθεση της θεωρίας του Νεύτωνα και της κυματικής του Χόυχενς, αφού το φωτόνιο του Planck έχει τελικά και τις δύο όψεις δηλαδή είναι "σωμάτιο και κύμα".
Ακολουθεί, πολύ συνοπτικά, η επιμέρους παράθεση των παραπάνω θεωριών.
Θεωρία Newton[]
Η πρώτη θεωρία που εξηγούσε κάπως ικανοποιητικά ορισμένα από τα φαινόμενα που έχουν σχέση με το φως διατυπώθηκε από τον Νεύτωνα ο οποίος δεχόταν ότι τα φωτεινά σώματα εκπέμπουν σωματίδια, τα οποία κινούνται ευθύγραμμα και με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα διάδοσης του φωτός. Τα σωματίδια αυτά ανακλώνται στο οφθαλμό και προκαλούν τη αίσθηση - αντίληψη της όρασης.
Θεωρία Huygens[]
Σε μεγάλη αντιπαράθεση της προηγούμενης θεωρίας την ίδια εποχή υπήρξε αυτή του Huygens. Σύμφωνα με την θεωρία αυτή το φως αποστέλλεται από κύματα κατά περιοδικές "διαταραχές" κάποιου αγνώστου υποθετικού μέσου.
Εστίες των περιοδικών αυτών μεταβολών είναι οι φωτεινές πηγές των οποίων τα μόρια βρίσκονται σε "ταχύτατη παλμική κίνηση" ενώ το υποθετικό μέσο δια του οποίου μεταδίδονται οι παλμικές κινήσεις είναι ο "Κοσμικός Αιθέρας), ένα ελαστικό ακίνητο και αβαρές ρευστό με το οποίο πληρείται το Σύμπαν.
Ο αιθέρας αυτός φέρεται διάχυτος στο μεταξύ των ουρανίων σωμάτων διάστημα, προκειμένου έτσι να εξηγηθεί η διάδοση του φωτός στο "κενό" αυτών των ουρανίων σωμάτων.
Θεωρία του Maxwell[]
Σύμφωνα με την θεωρία αυτή που ονομάζεται και "ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell" λαμβάνοντας ως βάση τη κυματική θεωρία του Χόυχεν, προτάθηκε ότι το φως είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκκινούν από Φωτεινή Πηγή. Η θεωρία αυτή επιβεβαιώθηκε αργότερα με τα πειράματα που έκανε ο Hertz.
Κβαντική Θεωρία[]
Σύμφωνα με την θεωρία αυτή το φως είναι ενέργεια Ηλεκτρικού και Μαγνητικού πεδίου. Εκπέμπεται και διαδίδεται στο χώρο κατά στοιχειώδη ποσά (δηλαδή ούτε συνέχεια ούτε ομοιόμορφα κατ΄ έκταση) που καλούνται κβάντα ενέργειας.
- Τα κβάντα ενέργειας που ανάγονται στο φως ονομάζονται φωτόνια.
- Δείτε επιμέρους άρθρο Κβαντική Οπτική
Ταχύτητα φωτός[]
Γενικά σήμερα έχει γίνει αποδεκτή η ταχύτητα του φωτός στο κενό ίση με 300.000 Km/sec.
Σημειώνεται πως με την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein η ταχύτητα του φωτός είναι ορική ταχύτητα στη Φύση και κανένα υλικό σώμα δεν μπορεί να υπερβεί αυτή. Επί πλέον η παραπάνω θεωρία κατήργησε τον αιθέρα, το υποθετικό εκείνο μέσο δια του οποίου μεταδίδεται το φως. Στη θέση εκείνου του ελαστικού και ακίνητου αιθέρα έχει τοποθετηθεί το χωροχρονικό συνεχές στις τέσσερις διαστάσεις μέσα στις οποίες διαδραματίζονται όλα τα φαινόμενα.
Ανάλυση Φωτός[]
Ο χρωματικός τροχός (μία εκδοχή)
Όταν μια φωτεινή δέσμη λευκού φωτός συναντήσει τη διαχωριστική επιφάνεια δύο διαφανών μέσων θα παρουσιάσει διάθλαση των φωτεινών της ακτίνων με διαφορετικές διευθύνσεις και διαφορετικά χρώματα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί καλύτερα αν η παράλληλη δέσμη του λευκού φωτός συναντήσει ένα διαφανές πρίσμα. Επειδή αυτό παρουσιάζει διαφορές στη τιμή του δείκτη διάθλασης για κάθε διαφορετικό μήκος κύματος φωτεινής ακτίνας η αρχική δέσμη αναλύεται σε επιμέρους ομόχρωμες δέσμες με διαφορετικές διευθύνσεις. Αυτές οι διαφορετικές κατά χρώμα και διεύθυνση ακτίνες αν στη συνέχεια προσπέσουν σε μια λευκή οθόνη (πέτασμα) θα παρουσιάσει μια έγχρωμη ταινία που ονομάζεται ‘’’ορατό φάσμα’’’. Τα άκρα αυτής της ταινίας απολήγουν με τα χρώματα ερυθρό και ιώδες. Η σειρά των χωμάτων αυτών είναι: ερυθρό, κίτρινο, πράσινο, κυανό και ιώδες. Αν μια από αυτές τις αναδυόμενες οδηγηθεί σε άλλο πρίσμα θα διαπιστωθεί ότι αυτή δεν θα αναλυθεί περαιτέρω αλλά το μόνο που θα υποστεί θα είναι να αλλάξει διεύθυνση. Τούτο σημαίνει ότι τα φωτόνια της συγκεκριμένης δέσμης έχουν την αυτή συχνότητα, δηλαδή το ίδιο μήκος κύματος.
- Την ανάλυση του φωτός ως φάσμα, εξετάζει με ειδικά όργανα η Φασματοσκοπία.
Είδη Οπτικών Φαινομένων[]
- Σύνθετη Ακτινοβολία: ονομάζεται οποιοδήποτε φως που αναλύεται σε χρώματα.
- Μονοχρωματική Ακτινοβολία, αντίθετα, ονομάζεται εκείνο μιας φωτεινής δέσμης που δεν αναλύεται όταν διέρχεται από ένα διαφανές πρίσμα.
- Φωταύγεια: ονομάζεται κάθε εκπομπή φωτός που όμως δεν οφείλεται στη μεγάλη θερμοκρασία της πηγής που την εκπέμπει.
- φθορισμός: ονομάζεται το φαινόμενο της εκπομπής φωτός από μια ουσία όταν αυτή διεγείρεται από άλλη φωτεινή ακτινοβολία.
- φωσφορισμός: ονομάζεται το φαινόμενο της παράτασης εκπομπής φωτός από μια ουσία την οποία έχει πάψει να διεγείρει άλλη φωτεινή ακτινοβολία.
Ο Φθορισμός (και τα είδη του), ο φωσφορισμός και η φωτοτροπία αποτελούν τα φωτοχημικά φαινόμενα τα οποία και εξετάζει κατ΄ αντικείμενο έρευνας η Φωτοχημεία.
Ανασύνθεση φωτός[]
Κάθε σύνθετο φως μπορεί να υποστεί ανασύνθεση από τις συνιστώσες ακτίνες του. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν οι αναδυόμενες από ένα διαφανές πρίσμα μονοχρωματικές φωτεινές ακτίνες προσπέσουν σε όμοιο ισότροπο πρίσμα σε αντίστροφη διάταξη οπότε εξερχόμενες του δεύτερου θα συγκεντρωθούν σε ένα σημείο σχηματίζοντας μια λευκή κηλίδα.
Αν το αρχικό φως δεν ήταν λευκό αλλά κάποιο άλλο σύνθετο, τότε η τελική κηλίδα θα έχει το αυτό χρώμα με το αρχικό.
Μια τέτοια ανασύνθεση λευκού φωτός μπορεί να γίνει επίσης και με τον δίσκο του Νεύτωνα. Πρόκειται για ένα δίσκο που περιστρέφεται με μεγάλη ταχύτητα και που είναι χρωματισμένος κατά τομείς με τα χρώματα του ορατού φάσματος σε ίδια σειρά χρωμάτων. Μόνο που η επιφάνεια του κάθε χρωματιστού τομέα είναι ανάλογη της περιεκτικότητας των διαφόρων χρωμάτων στο λευκό φως.
Όταν λοιπόν ο δίσκος αυτός περιστρέφεται με ταχύτητα δημιουργείται στον οφθαλμό η εντύπωση του λευκού φωτός. Αυτό συμβαίνει διότι η εντύπωση του κάθε χρώματος παραμένει στο οφθαλμό για 1/16 του δευτερολέπτου. Όμως στο χρόνο αυτό συμβαίνει να έχουν παρέλθει, με την ταχύτητα περιστροφής του δίσκου, όλα τα χρώματα.
Υποσημειώσεις[]
Εσωτερική Αρθρογραφία[]
- φωτοδοσία, φωτοδότηση
- Οπτικό Όργανο
- Χρώμα
- Σωματιδιακή Φυσική
- Οπτική
- Φωτονική
- Laser
- Maser
- Οπτική Ίνα
- φωτοευαισθησία
Βιβλιογραφία[]
Ιστογραφία[]
 Κίνδυνοι Χρήσης
|
|---|
|
Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι Επίσης, |
- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν
- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)