Slide 2
Slide 3
Vi ser forskelligt i løbet af dagen
Slide 4
Slide 5
Naturlig
Lyskilder Kunstig
Slide 6
Det menneskelige øje opfatter
lys fra 400 nm til 800 nm
Slide 7
Synspunkter på lysets natur i oldtiden
Pythagoræerne var de første til at lave en hypotese om en speciel væske, der udsendes af øjnene og "føler" genstande, som om de havde fangarme, hvilket giver dem en fornemmelse.
Slide 8
Synspunkter på lysets natur i det 17.-19. århundrede.
Newton holdt sig til den korpuskulære teori, ifølge hvilken lys er en strøm af partikler, der kommer fra en kilde i alle retninger. Huygens hævdede, at lys er bølger, der forplanter sig i et særligt, hypotetisk medium - æter, fylder rummet og trænger ind i det indre af alle legemer.
Slide 9
Moderne ideer om lysets natur
Kvanteteorien om lys opstod i begyndelsen af det 20. århundrede. Den blev formuleret i 1900 og underbygget i 1905. Grundlæggerne af kvanteteorien om lys er Planck og Einstein. Ifølge denne teori udsendes og absorberes lysstråling af stofpartikler ikke kontinuerligt, men diskret, det vil sige i separate portioner - lyskvanter.
Slide 10
SÆRLIG BØLGE DUALISME
Lys har således partikelbølgeegenskaber. Kvante- og bølgeegenskaber udelukker ikke hinanden, men komplementerer hinanden. Bølgeegenskaber vises tydeligere ved lave frekvenser og mindre tydelige ved høje frekvenser. Partikel-bølge dualisme er en manifestation af to former for eksistens af stof - stof og felt.
Slide 11
Lysstråler
En lysstråle er en linje, der angiver retningen for udbredelse af energi i en lysstråle.
Slide 12
N W Römers oplevelse Jordens kredsløb Jordens kredsløb om Jupiters satellits kredsløb om Jupiter I II S1 S2
Slide 13
Ved at dividere diameteren af jordens bane med forsinkelsestiden kan vi opnå lysets hastighed:
s=3 1011m: 1320s ≈2,27 108m/s
Slide 14
Fizeau installationsparametre er som følger. Lyskilden og spejlet T1 var placeret i fader Fizeaus hus nær Paris, og spejlet T2 var placeret i Montmartre. Afstanden mellem spejlene var ℓ ~ 8,66 km, hjulet havde 720 tænder. Den roterede under påvirkning af en urmekanisme drevet af en faldende vægt. Ved hjælp af en omdrejningstæller og et kronometer opdagede Fizeau, at den første blackout opstår ved en hjulhastighed på v = 12,6 rps. Let rejsetid t=2ℓ/s, giver derfor c = 3,14 10 8 m/s
1 af 15
Præsentation om emnet: Udvikling af syn på lysets natur
Slide nr
Slidebeskrivelse:
Slide nr
Slidebeskrivelse:
De første ideer om lys De første ideer om, hvad lys er, går også tilbage til antikken. I oldtiden var ideer om lysets natur meget primitive, fantastiske og også meget forskellige. Men på trods af mangfoldigheden af gamle synspunkter om lysets natur, var der allerede på det tidspunkt tre hovedtilgange til at løse spørgsmålet om lysets natur. Disse tre tilgange tog efterfølgende form i to konkurrerende teorier - de korpuskulære og bølgeteorier om lys syn på lysets natur Øje -> objektObjekt ->øjenbevægelse
Slide nr
Slidebeskrivelse:
Første teori Nogle af de gamle videnskabsmænd troede, at strålerne kommer fra en persons øjne, de synes at føle det pågældende objekt. Dette synspunkt havde i starten et stort antal tilhængere. Sådanne store videnskabsmænd og filosoffer som Euklid, Ptolemæus og mange andre holdt sig til den. Men senere, allerede i middelalderen, mister denne idé om lysets natur sin betydning. Der er færre og færre videnskabsmænd, der følger disse synspunkter. Og i begyndelsen af det 17. århundrede. dette synspunkt kan betragtes som allerede glemt.
Slide nr
Slidebeskrivelse:
Anden teori Andre filosoffer troede tværtimod, at stråler udsendes af et lysende legeme og, når de når det menneskelige øje, bærer aftryk af et lysende objekt. Dette synspunkt blev holdt af atomisterne Democritus, Epicurus og Lucretius. Dette synspunkt på lysets natur fik senere, i det 17. århundrede, form i den korpuskulære teori om lys, ifølge hvilken lys er en strøm af nogle partikler, der udsendes af et lysende legeme.
Slide nr
Slidebeskrivelse:
Den tredje teori Det tredje synspunkt om lysets natur blev udtrykt af Aristoteles. Han betragtede lys ikke som udstrømningen af noget fra en lysende genstand ind i øjet, og bestemt ikke som nogle stråler, der udgår fra øjet og mærker objektet, men som en handling eller bevægelse, der breder sig i rummet (i miljøet). Få mennesker delte Aristoteles' mening på sin tid. Men senere, igen i 1600-tallet, blev hans synspunkt udviklet og lagde grundlaget for bølgeteorien om lys.
Slide nr
Slidebeskrivelse:
Middelalder Det mest interessante værk om optik, der er kommet ned til os fra middelalderen, er værket af den arabiske videnskabsmand Algazen. Han studerede refleksionen af lys fra spejle, fænomenet brydning og transmission af lys i linser. Videnskabsmanden holdt sig til teorien om Demokrit og var den første til at udtrykke ideen om, at lys har en begrænset udbredelseshastighed. Denne hypotese var et vigtigt skridt i forståelsen af lysets natur.
Slide nr
Slidebeskrivelse:
XVII århundrede På grundlag af talrige eksperimentelle fakta opstod der i midten af det XVII århundrede to hypoteser om lysfænomenernes natur: Newtons Corpuscular Theory, som antog, at lys er en strøm af partikler, der udstødes med høj hastighed af lysende legemer. Huygens' bølgeteori, som hævdede, at lys repræsenterer langsgående oscillerende bevægelser af et specielt lysende medium (ether), exciteret af vibrationer af partikler i et lysende legeme.
Slide nr
Slidebeskrivelse:
Grundlæggende bestemmelser i den korpuskulære teori Lys består af små partikler af stof, der udsendes i alle retninger langs lige linjer, eller stråler, af et lysende legeme, for eksempel et brændende stearinlys. Hvis disse stråler, der består af blodlegemer, falder ind i vores øje, så ser vi deres kilde. Lyse blodlegemer har forskellige størrelser. De største partikler, når de kommer ind i øjet, giver en fornemmelse af rød farve, den mindste - violet. Hvid farve er en blanding af alle farver: rød, orange, gul, grøn, blå, indigo, violet. Refleksion af lys fra overfladen opstår på grund af refleksion af blodlegemer fra væggen i henhold til loven om absolut elastisk påvirkning.
Slide nr
Slidebeskrivelse:
Grundlæggende bestemmelser for den korpuskulære teori Fænomenet lysbrydning forklares ved, at blodlegemer tiltrækkes af partikler af mediet. Jo tættere mediet er, jo mindre brydningsvinklen er indfaldsvinklen. Fænomenet lysspredning, opdaget af Newton i 1666, forklarede han som følger. "Hver farve er allerede til stede i hvidt lys. Alle farver transmitteres gennem det interplanetariske rum og atmosfæren sammen og producerer effekten af hvidt lys. Hvidt lys, en blanding af forskellige blodlegemer, undergår brydning, når det passerer gennem et prisme." Newton skitserede måder at forklare dobbelt brydning, idet han antog, at lysstråler har "forskellige sider" - en speciel egenskab, der får dem til at være anderledes omskiftelige, når de passerer gennem et dobbeltbrydende legeme.
Slide nr. 10
Slidebeskrivelse:
Grundlæggende bestemmelser for den korpuskulære teori Newtons korpuskulære teori forklarede tilfredsstillende mange optiske fænomener kendt på det tidspunkt. Dens forfatter nød enorm prestige i den videnskabelige verden, og Newtons teori fik hurtigt mange tilhængere i alle lande. De største videnskabsmænd, der holder sig til denne teori: Arago, Poisson, Biot, Gay-Lussac Baseret på den korpuskulære teori var det vanskeligt at forklare, hvorfor lysstråler, der krydser hinanden i rummet, ikke virker på hinanden. Lyspartikler skal trods alt kollidere og spredes (bølger passerer gennem hinanden uden at påvirke hinanden)
Slide nr. 11
Slidebeskrivelse:
Grundlæggende bestemmelser i bølgeteorien Lys er udbredelsen af elastiske periodiske impulser i æteren. Disse impulser er langsgående og ligner lydimpulser i luft. Ether er et hypotetisk medium, der udfylder det himmelske rum og hullerne mellem partikler af legemer. Den er vægtløs, adlyder ikke loven om universel gravitation og har stor elasticitet. Princippet om udbredelse af ætervibrationer er sådan, at hvert af dets punkter, hvortil excitationen når, er centrum for sekundære bølger. Disse bølger er svage, og virkningen observeres kun, hvor deres hylsteroverflade, bølgefronten, passerer (Huygens' princip). Jo længere bølgefronten er fra kilden, jo fladere bliver den. Lysbølger, der kommer direkte fra kilden, forårsager fornemmelsen af syn. Et meget vigtigt punkt i Huygens' teori var antagelsen om, at lysets udbredelseshastighed er begrænset.
Slide nr. 12
Slidebeskrivelse:
Bølgeteori Teorien forklarer mange fænomener inden for geometrisk optik: – fænomenet lysreflektion og dets love; – fænomenet lysbrydning og dets love; – fænomenet total indre refleksion; – fænomenet dobbelt brydning; – princippet om lysstrålers uafhængighed. Huygens' teori gav følgende udtryk for mediets brydningsindeks: Ud fra formlen er det klart, at lysets hastighed skulle afhænge omvendt af mediets absolutte indeks. Denne konklusion var det modsatte af den konklusion, der udspringer af Newtons teori.
Slide nr. 13
Slidebeskrivelse:
Bølgeteori Mange tvivlede på Huygens' bølgeteori, men blandt de få tilhængere af bølgesyn om lysets natur var M. Lomonosov og L. Euler. Med disse videnskabsmænds forskning begyndte Huygens' teori at tage form som en teori om bølger, og ikke kun aperiodiske svingninger, der forplantede sig i æteren. Det var vanskeligt at forklare lysets retlinede udbredelse, hvilket førte til dannelsen af skarpe skygger bag genstande (ifølge den korpuskulære teori er lysets retlinede bevægelse en konsekvens af loven om inerti Fænomenet diffraktion (lys, der bøjer sig rundt). hindringer) og interferens (forstærkning eller svækkelse af lys, når lysstråler er overlejret på hinanden) kan kun forklares ud fra et bølgeteoretisk synspunkt.
Slide nr
Slidebeskrivelse:
XI-XX århundreder I anden halvdel af det 19. århundrede viste Maxwell, at lys er et særligt tilfælde af elektromagnetiske bølger. Maxwells arbejde lagde grundlaget for den elektromagnetiske teori om lys Efter den eksperimentelle opdagelse af elektromagnetiske bølger af Hertz var der ingen tvivl om, at når lys forplanter sig, opfører det sig som en bølge. Der er ingen selv nu Men i begyndelsen af det 20. århundrede begyndte ideer om lysets natur at ændre sig radikalt. Uventet viste det sig, at den afviste korpuskulære teori stadig var relateret til virkeligheden. Det viste sig, at når lys udsendes og absorberes, opfører det sig som en strøm af partikler.
Slide nr. 15
Slidebeskrivelse:
XI-XX århundreder Intermitterende (kvante) egenskaber af lys blev opdaget. En usædvanlig situation opstod: Fænomenerne interferens og diffraktion kunne stadig forklares ved at betragte lys som en bølge, og fænomenerne stråling og absorption ved at betragte lys som en strøm af partikler. Derfor var forskerne enige om bølge-partikel-dualiteten (dualitet) af lysets egenskaber. I dag fortsætter teorien om lys med at udvikle sig.
Formål med lektionen: at danne elevernes forståelse af lysets natur; corpuskulær eller bølge; hvordan de bestemte og derefter målte lysets hastighed.
Under timerne
1. Analyse af testarbejde.
2. At lære nyt stof
Newtons korpuskulære teori. Huygens' bølgeteori.
1. Lys spredes i form af en strøm 1. Lys spredes i æteren
Partikler (korpuskler) – 1600-tallet. som en strøm af bølger - 1600-tallet.
Beviser: ligetil Beviser: uafhængighed
Udbredelse af lys, dannelse af lysstråler, når de krydser hinanden.
Skygger. I 1802 opnåede Young lysets diffraktion,
I det 19. århundrede, opdagelsen af den fotoelektriske effekt og i 1803 - interferensen af lys,
Beviste, at lys er en strøm af partikler. beviser, at lys er bølger.
Disse partikler blev kaldt kvanter. Maxwell beviste, at lys er
Elektromagnetiske bølger.
Moderne ideer om lysets natur: lys har korpuskulær-bølge-dualitet - det udsendes og absorberes i portioner og spredes i form af bølger.
Lysets hastighed.
1. En astronomisk metode til at måle lysets hastighed.
Den danske astronom O. Roemer, der observerede formørkelserne af satellitten Io, tættest på planeten Jupiter, bemærkede forsinkelsen af dens fremkomst fra planetens skygge. Ud fra denne forsinkelse på 22 minutter var han i stand til at beregne lysets hastighed.
Roemers beregninger var omtrentlige, men vigtigst af alt beviste han, at lys ikke rejser med det samme, men har en endelig hastighed.
2. Laboratoriemetoder til måling af lysets hastighed.
I 1849 var I. Fizeau (fransk) i stand til at måle lysets hastighed ved hjælp af en laboratoriemetode.
Lys fra kilden rammer en gennemskinnelig plade, og fra den på et hurtigt roterende tandhjul. Efter at have passeret gennem spalten mellem tænderne faldt lyset på et spejl placeret i en afstand af 8,6 km. Efter at have reflekteret fra spejlet faldt lyset igen ind i spalten mellem tænderne.
Ved at kende den tid, det tog for tanden at bevæge sig, det var lig med lysets passage til spejlet og tilbage, beregnede Fizeau lysets hastighed. Ifølge hans beregninger var det lig med 313.000 km/s.
Mange andre mere nøjagtige laboratoriemetoder er blevet udviklet til at måle lysets hastighed. Det er holdningen hos den franske fysiker Foucault, den amerikanske videnskabsmand Michelson og andre videnskabsmænds holdning.
Ifølge moderne målinger er lysets hastighed i et vakuum 299.792.458 m/s CITAT.
Lysets hastighed i nogle medier er mindre end i et vakuum. For eksempel i vand er det 3/4 af hastigheden i et vakuum.
Måling af lysets hastighed var af stor betydning for udviklingen og studiet af optiske fænomener. Det viste sig, at ingen krop eller partikel kan bevæge sig hurtigere end lyset.
Forstærkning af det lærte materiale
1. Hvilke to teorier om lysets natur dukkede op i det 17. århundrede?
Slide 2
Første ideer om lys
De første ideer om, hvad lys er, går også tilbage til antikken. I oldtiden var ideer om lysets natur meget primitive, fantastiske og også meget forskellige. Men på trods af mangfoldigheden af gamle synspunkter om lysets natur, var der allerede på det tidspunkt tre hovedtilgange til at løse spørgsmålet om lysets natur. Disse tre tilgange tog efterfølgende form i to konkurrerende teorier - lysets korpuskulære og bølgeteorier. Langt de fleste gamle filosoffer og videnskabsmænd betragtede lys som bestemte stråler, der forbinder en lysende krop og det menneskelige øje. Samtidig var der tre hovedsynspunkter på lysets natur. Øjen->emne Genstand->øjenbevægelse
Slide 3
Første teori
Nogle af de gamle videnskabsmænd troede, at strålerne kommer fra en persons øjne, de ser ud til at føle det pågældende objekt. Dette synspunkt havde i starten et stort antal tilhængere. Sådanne store videnskabsmænd og filosoffer som Euklid, Ptolemæus og mange andre holdt sig til den. Men senere, allerede i middelalderen, mister denne idé om lysets natur sin betydning. Der er færre og færre videnskabsmænd, der følger disse synspunkter. Og i begyndelsen af det 17. århundrede. dette synspunkt kan betragtes som allerede glemt. Euklid Ptolemæus
Slide 4
Anden teori
Andre filosoffer troede tværtimod, at stråler udsendes af en lysende krop og, når de når det menneskelige øje, bærer aftryk af det lysende objekt. Dette synspunkt blev holdt af atomisterne Democritus, Epicurus og Lucretius. Dette synspunkt på lysets natur fik senere, i det 17. århundrede, form i den korpuskulære teori om lys, ifølge hvilken lys er en strøm af nogle partikler, der udsendes af et lysende legeme. Demokrit Epicurus Lucretius
Slide 5
Tredje teori
Det tredje synspunkt om lysets natur blev udtrykt af Aristoteles. Han betragtede lys ikke som udstrømningen af noget fra en lysende genstand ind i øjet, og bestemt ikke som nogle stråler, der udgår fra øjet og mærker objektet, men som en handling eller bevægelse, der breder sig i rummet (i miljøet). Få mennesker delte Aristoteles' mening på sin tid. Men senere, igen i 1600-tallet, blev hans synspunkt udviklet og lagde grundlaget for bølgeteorien om lys. Aristoteles
Slide 6
Middelalderen
Det mest interessante arbejde om optik, der er kommet ned til os fra middelalderen, er den arabiske videnskabsmand Alhazens arbejde. Han studerede refleksionen af lys fra spejle, fænomenet brydning og transmission af lys i linser. Videnskabsmanden holdt sig til teorien om Demokrit og var den første til at udtrykke ideen om, at lys har en begrænset udbredelseshastighed. Denne hypotese var et vigtigt skridt i forståelsen af lysets natur. Algazen
Slide 7
17. århundrede
Baseret på talrige eksperimentelle fakta opstod der i midten af det 17. århundrede to hypoteser om lysfænomeners natur: Newtons Corpuscular Theory, som antog, at lys er en strøm af partikler, der udstødes med høj hastighed af lysende legemer. Huygens' bølgeteori, som hævdede, at lys repræsenterer langsgående oscillerende bevægelser af et specielt lysende medium (ether), exciteret af vibrationer af partikler i et lysende legeme.
Slide 8
Grundlæggende bestemmelser i den korpuskulære teori
Lys består af små partikler af stof, der udsendes i alle retninger i lige linjer, eller stråler, af et lysende legeme, såsom et brændende stearinlys. Hvis disse stråler, der består af blodlegemer, falder ind i vores øje, så ser vi deres kilde. Lyse blodlegemer har forskellige størrelser. De største partikler, når de kommer ind i øjet, giver en fornemmelse af rød farve, den mindste - violet. Hvid farve er en blanding af alle farver: rød, orange, gul, grøn, blå, indigo, violet. Refleksion af lys fra overfladen opstår på grund af refleksion af blodlegemer fra væggen i henhold til loven om absolut elastisk påvirkning.
Slide 9
Fænomenet lysbrydning forklares ved, at blodlegemer tiltrækkes af partikler af mediet. Jo tættere mediet er, jo mindre brydningsvinklen er indfaldsvinklen. Fænomenet lysspredning, opdaget af Newton i 1666, forklarede han som følger. "Hver farve er allerede til stede i hvidt lys. Alle farver transmitteres gennem det interplanetariske rum og atmosfæren sammen og producerer effekten af hvidt lys. Hvidt lys, en blanding af forskellige blodlegemer, undergår brydning, når det passerer gennem et prisme." Newton skitserede måder at forklare dobbelt brydning, idet han antog, at lysstråler har "forskellige sider" - en speciel egenskab, der får dem til at være anderledes omskiftelige, når de passerer gennem et dobbeltbrydende legeme.
Slide 10
Newtons korpuskulære teori forklarede tilfredsstillende mange optiske fænomener kendt på det tidspunkt. Dens forfatter nød enorm prestige i den videnskabelige verden, og Newtons teori fik hurtigt mange tilhængere i alle lande. De største videnskabsmænd, der holder sig til denne teori: Arago, Poisson, Biot, Gay-Lussac. Baseret på den korpuskulære teori var det svært at forklare, hvorfor lysstråler, der krydser hinanden i rummet, ikke virker på hinanden. Lyspartikler skal trods alt kollidere og spredes (bølger passerer gennem hinanden uden at udøve gensidig påvirkning) Newton Arago Gay-Lussac
Slide 11
Grundlæggende principper for bølgeteori
Lys er udbredelsen af elastiske periodiske impulser i æteren. Disse impulser er langsgående og ligner lydimpulser i luft. Ether er et hypotetisk medium, der udfylder det himmelske rum og hullerne mellem partikler af legemer. Den er vægtløs, adlyder ikke loven om universel gravitation og har stor elasticitet. Princippet om udbredelse af ætervibrationer er sådan, at hvert af dets punkter, hvortil excitationen når, er centrum for sekundære bølger. Disse bølger er svage, og virkningen observeres kun, hvor deres hylsteroverflade, bølgefronten, passerer (Huygens' princip). Jo længere bølgefronten er fra kilden, jo fladere bliver den. Lysbølger, der kommer direkte fra kilden, forårsager fornemmelsen af syn. Et meget vigtigt punkt i Huygens' teori var antagelsen om, at lysets udbredelseshastighed er begrænset.
Slide 12
Bølge teori
Ved hjælp af teori forklares mange fænomener inden for geometrisk optik: – fænomenet lysreflektion og dets love; – fænomenet lysbrydning og dets love; – fænomenet total indre refleksion; – fænomenet dobbelt brydning; – princippet om lysstrålers uafhængighed. Huygens' teori gav følgende udtryk for mediets brydningsindeks: Ud fra formlen er det klart, at lysets hastighed skulle afhænge omvendt af mediets absolutte indeks. Denne konklusion var det modsatte af den konklusion, der udspringer af Newtons teori.
Slide 13
Mange tvivlede på Huygens' bølgeteori, men blandt de få tilhængere af bølgesyn om lysets natur var M. Lomonosov og L. Euler. Med disse videnskabsmænds forskning begyndte Huygens' teori at tage form som en teori om bølger, og ikke kun aperiodiske svingninger, der forplantede sig i æteren. Det var vanskeligt at forklare lysets retlinede udbredelse, hvilket førte til dannelsen af skarpe skygger bag genstande (ifølge den korpuskulære teori er lysets retlinede bevægelse en konsekvens af loven om inerti Fænomenet diffraktion (lys, der bøjer sig rundt). hindringer) og interferens (forstærkning eller svækkelse af lys, når lysstråler er overlejret på hinanden) kan kun forklares ud fra et bølgeteoretisk synspunkt. Huygens Lomonosov Euler
Slide 14
XI-XX århundreder
I anden halvdel af det 19. århundrede viste Maxwell, at lys er et særligt tilfælde af elektromagnetiske bølger. Maxwells arbejde lagde grundlaget for den elektromagnetiske teori om lys. Efter den eksperimentelle opdagelse af elektromagnetiske bølger af Hertz var der ingen tvivl om, at når lys forplanter sig, opfører det sig som en bølge. De findes ikke nu. Men i begyndelsen af det 20. århundrede begyndte ideer om lysets natur at ændre sig radikalt. Uventet viste det sig, at den afviste korpuskulære teori stadig var relateret til virkeligheden. Det viste sig, at når lys udsendes og absorberes, opfører det sig som en strøm af partikler. Maxwell Hertz
Slide 15
Lysets diskontinuerlige (kvante)egenskaber er blevet opdaget. En usædvanlig situation opstod: fænomenerne interferens og diffraktion kunne stadig forklares ved at betragte lys som en bølge, og fænomenerne stråling og absorption ved at betragte lys som en strøm af partikler. Derfor er videnskabsmænd blevet enige om bølge-partikel-dualiteten (dualitet) af lysets egenskaber. I dag fortsætter teorien om lys med at udvikle sig.
Se alle dias