Πώς το φως ταξιδεύει και αλληλεπιδρά με την ύλη;

πώς τα ταξίδια του φωτός και αλληλεπιδρά με την ύλη

Το φως, μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, ταξιδεύει σε κύματα με αξιοσημείωτη ταχύτητα 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (περίπου 186.282 μίλια ανά δευτερόλεπτο) σε κενό. Δεν απαιτεί ένα μέσο για να ταξιδέψει, σε αντίθεση με τα ηχητικά κύματα. Δείτε πώς αλληλεπιδρά με την ύλη:

1. Απορρόφηση:

* Όταν το φως χτυπά έχει σημασία, μερικές από τις ενέργειας του μπορούν να απορροφηθούν από τα άτομα ή τα μόρια στο υλικό. Αυτή η απορρόφηση μπορεί να διεγείρει τα ηλεκτρόνια στο υλικό σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας. Η απορροφημένη ενέργεια μπορεί να απελευθερωθεί ως θερμότητα ή να εκπονηθεί ως φως διαφορετικού μήκους κύματος.

* Το χρώμα που βλέπουμε καθορίζεται από τα μήκη κύματος του φωτός που δεν απορροφώνται. Για παράδειγμα, ένα κόκκινο μήλο απορροφά όλα τα μήκη κύματος του φωτός εκτός από το κόκκινο, το οποίο αντανακλά πίσω.

2. Μετάδοση:

* Το φως μπορεί επίσης να περάσει από την ύλη, επιτρέποντάς μας να βλέπουμε αντικείμενα από την άλλη πλευρά. Αυτό ονομάζεται μετάδοση.

* Τα διαφανή υλικά, όπως το γυαλί, μεταδίδουν το μεγαλύτερο μέρος του φωτός που τα χτυπά. Τα ημιδιαφανή υλικά, όπως το παγωμένο γυαλί, μεταδίδουν λίγο φως, αλλά το διασκορπιστούν, κάνοντας τα αντικείμενα να φαίνονται θολή. Τα αδιαφανή υλικά, όπως το ξύλο, απορροφούν το μεγαλύτερο μέρος του φωτός και αντανακλούν πολύ λίγα.

3. Προβληματισμός:

* Όταν το φως χτυπά μια επιφάνεια, μερικά από αυτά μπορούν να αντικατοπτρίζονται πίσω.

* Η γωνία αντανάκλασης είναι ίση με τη γωνία επίπτωσης. Αυτός είναι ο νόμος του προβληματισμού.

* Διαφορετικές επιφάνειες αντικατοπτρίζουν το φως διαφορετικά. Οι ομαλές επιφάνειες, όπως οι καθρέφτες, αντανακλούν το φως με κανονικό τρόπο, δημιουργώντας μια σαφή εικόνα. Οι ακατέργαστες επιφάνειες, όπως ένας τοίχος, αντανακλούν το φως με διάχυτο τρόπο, διασκορπίζοντας το φως και κάνοντας την επιφάνεια να φαίνεται θαμπό.

4. Διάθλαση:

* Όταν το φως περνά από το ένα μέσο σε άλλο, μπορεί να αλλάξει την κατεύθυνση. Αυτό ονομάζεται διάθλαση.

* Η διάθλαση συμβαίνει επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι διαφορετική σε διαφορετικά μέσα. Για παράδειγμα, το φως ταξιδεύει πιο αργά στο νερό από ό, τι στον αέρα.

* Αυτή η κάμψη του φωτός είναι αυτό που μας επιτρέπει να βλέπουμε μέσω φακών, όπως αυτά σε γυαλιά και τηλεσκόπια.

5. Διάθλαση:

* Το φως μπορεί να λυγίσει γύρω από τις γωνίες, ένα φαινόμενο γνωστό ως περίθλαση. Αυτή η επίδραση είναι πιο έντονη όταν το μέγεθος του ανοίγματος ή του εμποδίου είναι συγκρίσιμο με το μήκος κύματος του φωτός.

* Η περίθλαση είναι ο λόγος για τον οποίο μπορούμε να δούμε το ελαφρύ φως από ένα μακρινό αστέρι, παρόλο που είναι μπλοκαρισμένο από την ατμόσφαιρα της Γης.

6. Παρεμβολή:

* Όταν συναντιούνται δύο κύματα φωτός, μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να οδηγήσει σε εποικοδομητικές παρεμβολές, όπου τα κύματα ενισχύουν ο ένας τον άλλον ή καταστροφικές παρεμβολές, όπου τα κύματα ακυρώνονται.

* Αυτό το φαινόμενο είναι υπεύθυνο για τα χρώματα που βλέπουμε σε φυσαλίδες σαπουνιού και κηλίδες πετρελαίου.

7. Πόλωση:

* Το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, που σημαίνει ότι έχει ένα ηλεκτρικό πεδίο και ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα πεδία μπορούν να ταλαντεύονται προς διαφορετικές κατευθύνσεις.

* Το πολωμένο φως είναι ελαφρύ στο οποίο το ηλεκτρικό πεδίο ταλαντεύεται σε ένα μόνο επίπεδο. Τα πολωτικά φίλτρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αποκλείσουν το φως που ταλαντεύεται σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.

* Τα πολωμένα γυαλιά ηλίου βοηθούν στη μείωση της αντανάκλασης, εμποδίζοντας το οριζόντια πολωμένο φως που αντανακλάται από επιφάνειες όπως το νερό και το πεζοδρόμιο.

Συνοπτικά:

Το φως αλληλεπιδρά με την ύλη με σύνθετους και συναρπαστικούς τρόπους. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις είναι υπεύθυνες για τη μεγάλη ποικιλία χρωμάτων, σχημάτων και υφής που βλέπουμε στον κόσμο γύρω μας. Με την κατανόηση των αρχών του τρόπου με τον οποίο το φως ταξιδεύει και αλληλεπιδρά με την ύλη, μπορούμε να αναπτύξουμε νέες τεχνολογίες και εφαρμογές, από λέιζερ σε ηλιακά κύτταρα έως οπτικές ίνες.