LYSANDE KROPPAR: EGENSKAPER OCH HUR DE GENERERAR SITT EGET LJUS - FYSISK - 2025

En lysande kropp kallas varje naturligt eller onaturligt föremål som avger sitt eget ljus, vilket är den del av det elektromagnetiska spektrumet som är synligt av mänskliga ögon. Det motsatta av ett lysande objekt är ett icke-lysande objekt.

Icke-lysande föremål är synliga eftersom de är upplysta av ljuset som avges från lysande föremål. Icke-lysande kroppar kallas också upplysta kroppar, även om de inte alltid är i det tillståndet.

Solen, en lysande kropp som lyser upp himlen och havet. Källa: pixabay

Ljusföremål är primära ljuskällor eftersom de avger det, medan icke-lysande föremål är sekundära ljuskällor eftersom de återspeglar den som produceras av den förra.

Exempel på lysande och icke-lysande kroppar

Lysande föremål

Det finns föremål i naturen som kan avge ljus. Dessa inkluderar:

- Sol.

- Stjärnorna.

- Självlysande insekter, såsom eldflugor och andra.

- Strålarna.

- Aurora borealis eller norrsken.

Följande är konstgjorda lysande föremål:

- Glödlampor eller glödlampor.

- Flamman på ett ljus.

- Fluorescerande lampor.

- Led-lampor.

- Skärmen på en mobiltelefon.

Icke-lysande föremål

I naturen finns det många föremål som inte släpper ut ljus av sig själva, men som kan belysas:

- Månen, som reflekterar solljuset.

- Planeterna och deras satelliter, som också återspeglar solljuset.

- Träd, berg, djur reflekterar himmelens och solens ljus.

- Den blå himlen och molnen. De är synliga på grund av spridning av solljus.

Den konstgjorda lysande kroppskula som lyser upp våra nätter. Källa: pixabay

Egenskaper för lysande kroppar och deras ljus

Det huvudsakliga kännetecknet för lysande kroppar är att ljuset som vi kan se dem produceras av själva objektet.

Vi kan se människor och föremål tack vare det ljus som släpps ut från lysande kroppar, vare sig de är naturliga eller konstgjorda. Och också för att naturen har försett oss med synorganen.

I frånvaro av lysande kroppar är det omöjligt att se allt som omger oss. Om du någonsin har upplevt totalt mörker, vet du vikten av lysande kroppar.

Det är, utan ljus finns det ingen vision. Mänsklig och djurvision är interaktionen mellan ljuset som släpps ut från lysande kroppar och det som reflekteras av icke-ljusande kroppar med våra ljusgivare i ögat och med vår hjärna, där bilden slutligen konstrueras och tolkas.

Vision är möjlig eftersom ljuset som släpps ut eller reflekteras av föremål rör sig genom rymden och når våra ögon.

fotoner

En foton är den minsta mängden ljus som en lysande kropp kan avge. Fotoner släpps ut av atomer från lysande kroppar och reflekteras eller sprids av icke-lysande.

Vision är endast möjlig när några av dessa fotoner, utsända, spridda eller reflekterade, når våra ögon, där de producerar en elektronisk upphetsning i slutet av den optiska nerven som bär en elektrisk puls till hjärnan.

Hur genererar ljuskroppar ljus?

Fotonerna släpps ut av de ljusande kropparnas atomer när de har upphettats på ett sådant sätt att elektronerna från de atomära orbitalerna går till tillstånd med högre energi, som senare sönderfaller till lägen med lägre energi med den följaktligen utsläpp av fotoner.

Varje kropp, om temperaturen höjs, blir en ljusemitterare. En metallbit vid rumstemperatur är en icke-lysande kropp, men vid 1000 grader Celsius är den en lysande kropp, eftersom elektroner upptar högre nivåer och när de sönderfaller till lägre nivåer avger de fotoner inom området för det synliga spektrumet.

Det här är vad som händer på atomenivå med alla lysande kroppar, vare sig det är solen, en ljuslåga, glödtrådens glödlampa, atomerna i det lysrörande pulvret i den energibesparande glödlampan eller atomerna i LED-dioden, som är den senaste konstgjorda ljuskroppen.

Det som varierar från fall till fall är excitationsmekanismen för elektroner som går till atomnivåer med högre energi och sedan sönderfaller och avger fotoner.

Allt vi ser är det förflutna

Visionen är inte omedelbar, eftersom ljuset går med en begränsad hastighet. Ljushastigheten i luft och i vakuum är i storleksordningen 300 tusen kilometer per sekund.

Ljusfotoner som lämnar solens yta tar 8 minuter och 19 sekunder för att nå våra ögon. Och fotonerna som släpps ut av Alpha Centauri, vår närmaste stjärna, tar 4,37 år för att nå våra ögon om vi tittar på himlen.

De fotoner som vi kan observera med blotta ögat eller genom ett teleskop i Andromeda-galaxen, närmast vår egen, kommer att ha kommit fram därifrån för 2,5 miljoner år sedan.

Även när vi ser månen, ser vi en gammal måne, för det vi tittar på är en bild från 1,26 sekunder sedan. Och bilden av spelarna i ett fotbollsmatch som vi ser på tribunerna 300 meter från spelarna, är en gammal bild en miljonstedel av en sekund tidigare.

Ljus dualitet

Enligt de mest accepterade teorierna är ljus en elektromagnetisk våg, liksom radiovågor, mikrovågor som mat lagas med, mikrovågor från mobiltelefoner, röntgenstrålar och ultraviolett strålning.

Men ljus är en våg men består också av partiklar som kallas fotoner, som vi tidigare har sagt. Ljus har detta dubbla beteende, som är känt i fysiken som våg-partikel dualitet.

Alla olika elektromagnetiska vågor skiljer sig åt i sin våglängd. Den del av det elektromagnetiska spektrum som det mänskliga ögat kan förstå kallas det synliga spektrumet.

Det synliga spektrumet motsvarar ett smalt område för det elektromagnetiska spektrumet mellan 0,390 mikron och 0,750 mikron. Detta är den karakteristiska storleken på en protosoan (amoeba eller paramecium).

Under det synliga spektrumet, i våglängd, har vi ultraviolett strålning vars våglängd är jämförbar med storleken på organiska molekyler.

Och ovanför det synliga spektrumet är infraröd strålning, vars storlek är jämförbar med spetsen på en nål. Vid spetsen av denna nål kan 10 till 100 protozoer passa, det vill säga 10 till 100 våglängder för det synliga spektrumet.

Däremot har mikrovågor våglängder mellan centimeter och meter. Radiovågor har längder från hundratals meter till tusentals meter. Röntgenstrålar har våglängder som är jämförbara med storleken på en atom, medan gammastrålar har våglängder som är jämförbara med atomkärnan.

Färger och synligt spektrum

Det synliga spektrumet inkluderar de olika färgerna som kan särskiljas i en regnbåge eller i solljus spridda på ett glasprisma. Varje färg har en våglängd som kan uttryckas i nanometer, som är en miljondels millimeter.

Ljusspektrumet och dess våglängder i nanometer (nm), från högsta till lägsta, är följande:

- Röd. Mellan 618 och 780 nm.

- Orange. Mellan 581 och 618 nm.

- Gul. Mellan 570 och 581 nm.

- Grön. Mellan 497 och 570 nm.

- Cyan. Mellan 476 och 497 nm.

- Blå. Mellan 427 och 476 nm.

- Violett. Mellan 380 och 427 nm.

Den lysande svarta kroppen, energi och fart

Ljus har energi och fart. Varje färg i det synliga spektrumet motsvarar fotoner med olika energi och olika fart eller fart. Detta var känt tack vare pionjärerna inom kvantefysik som Max Planck, Albert Einstein och Louis De Broglie.

Max Planck upptäckte att ljusenergi kommer i paket eller kvanta, vars energi E mäts i Joules och är lika med produkten av en grundläggande naturkonstant som kallas Plancks konstant, som betecknas med bokstaven h och frekvensen f i Hertz.

E = h ∙ f

Denna upptäckt gjordes av Planck för att förklara strålningsspektrumet för en lysande kropp, som endast avger strålning men inte återspeglar någon, känd som den "svarta kroppen" och vars utsläpp spektrum förändras beroende på temperaturen.

Plancks konstant är h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Men det var Albert Einstein som utan tvekan bekräftade att ljus var fotoner med energi som givits enligt Plancks formel, som det enda sättet att förklara ett fenomen som kallas den fotoelektriska effekten, där ett material belyst med ljus avger elektroner. Det var för detta arbete som Einstein fick Nobelpriset.

Men fotonen, som varje partikel och trots att den inte har massa, har en drivkraft eller fart som ges av ett förhållande som upptäckts av Louis De Broglie inom ramen för vågpartikeldualiteten hos foton- och kvantobjekten.

Relationen de Broglie säger att fotonens momentum p är lika med kvoten på Plancks konstant h och fotonens våglängd λ.

P = h / X

Färgen röd har en våglängd på 618 × 10 ^ -9 m och en frekvens av 4,9 x 10 ^ 14 Hz, så energin hos en foton är 3,2 × 10 ^ -19J och dess momentum är 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

I den andra änden av det synliga spektrumet är violett med en våglängd av 400 × 10 ^ -9 m och en frekvens av 7,5 x 10 ^ 14 Hz, så energin för en foton är 4,9 × 10 ^ -19J och dess momentum är 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Av dessa beräkningar drar vi slutsatsen att violetten har mer energi och mer fart än rött.

referenser

1. Tippens, P. 2011. Fysik: begrepp och tillämpningar. 7: e upplagan. Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedia. Synligt spektrum. Återställs från wikipedia.com
3. Wikipedia. Elektromagnetiskt spektrum. Återställs från wikipedia.com
4. Wikipedia. Ljuskälla. Återställs från wikipedia.com
5. Books. Fysik, optik, ljusets natur. Återställd från: es.wikibooks.org