Чему_равна_интенсивность_света

Чему_равна_интенсивность_света

Чему равна интенсивность света

Хорошо известно, что при нагревании до определённых температур вещества начинают излучать свет: будь то вольфрамовый волосок в электрической лампочке или наше небесное светило, температура на поверхности которого составляет тысячи градусов.

Учёными было установлено, что энергия атомов носит дискретный характер и изменяется определёнными скачками, своими для каждого атома. Эти установленные возможные значения энергий атомов получили названия энергетических или квантовых уровней. Электроны, находясь на одном из высших энергетических уровней, самопроизвольно переходят на более низшие через промежуток времени порядка 10 -8 секунды. При этом самопроизвольный переход из низшего состояния в любое другое невозможен. Этот уровень называется основным, в то время, как остальные — возбуждёнными. В нормальных условиях все атомы находятся в своих основных энергетических состояниях. Для того, чтобы возбудить атом, ему необходимо сообщить некоторую энергию, причём для каждого атома существует определённая наименьшая порция энергии, переводящая из основного состояния в возбуждённое (так для водорода эта величина равна 10,1 эВ — это расстояние между его первым и вторым энергетическими уровнями).

При переходе из более высоких состояний в более низкие испускается порция энергии — фотон. Согласно формуле Планка испускаемая энергия рассчитывается так:

где h — постоянная Планка, а νnm — частота фотона при переходе из уровня n на уровень m (n>m), которую можно рассчитать через энергии этих уровней:

С ростом температуры тела излучение дополняется всё более высокими частотами. Таким образом, излучение тела, нагретого до нескольких тысяч градусов, будет представлять сплошной спектр: от инфракрасного до ультрафиолетового.

Интенсивность света

Любой источник света характеризуется своей интенсивностью — средним по времени значением величины вектора Пойнтинга:

Таким образом, интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний электомагнитного поля:

Через значение напряжённости электрического поля её можно выразить следующим образом:

,

где — диэлектрическая постоянная, — электродинамическая постоянная (скорость света в вакууме), — показатель преломления среды, μ — магнитная проницаемость вещества, — диэлектрическая проницаемость вещества.

Моделирование источников света в виртуальных пространствах [2]

В приложениях компьютерной графики реального времени, например в компьютерных играх, выделяют три основных вида источников света:

Они лишь приближённо описывают свои аналоги в физическом мире, тем не менее в сочетании с качественными моделями затенения, например затенением по Фонгу они позволяют создавать вполне реалистичные изображения.

Ссылки

  1. Г.С. Ландсберг Элементарный учебник физики. Том 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. — 12-е изд.. — М.: Физматлит, 2001. — 656 с. — ISBN 5-9221-0138-2
  2. Д. Роджерс Алгоритмические основы машинной графики = Procedural elements for computer graphics. — пер. с англ.. — М.: Мир, 1989. — ISBN 5-03-000476-9,0-07-053534-5 (англ.)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Интенсивность света" в других словарях:

интенсивность света — сила света — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы сила света EN light intensitylight luminous… … Справочник технического переводчика

интенсивность света — šviesos stipris statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. light intensity; luminous intensity vok. Lichtintensität, f; Lichtstärke, f rus. интенсивность света, f pranc. intensité de la lumière, f; intensité lumineuse, f … Automatikos terminų žodynas

интенсивность света — šviesos intensyvumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. light intensity vok. Intensität des Lichtes, f; Lichtintensität, f rus. интенсивность света, f pranc. intensité de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas

Читайте также:  Рисунки_кормление_птиц_зимой

ИНТЕНСИВНОСТЬ СВЕТА — величина, пропорциональная квадрату амплитуды вектора электрич. напряжённости световой волны. В нек рых случаях, когда это не вызывает сомнений, термин И. с. используется как понятие, характеризующее распределение светового потока в пространстве… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Интенсивность — Показатель геологической или другой природной опасности, прямо или косвенно характеризующий ее разрушительную силу Источник: Рекомендации: Рекомендации по оценке геологического риска на территории г. Москвы Смотри также родственные термины: 65… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Интенсивность — (физика) средняя мощность, переносимая волной через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны. Интенсивность света усреднённое значение модуля вектора Пойнтинга. Интенсивность звука … … Википедия

Интенсивность излучения — Облако, окутанное лучами Солнца главного источника тепла и света на Земле Источник света любой объект, излучающий энергию в световом спектре. По своей природе подразделяются на искуственные и естественные. В физике идеализированы моделями… … Википедия

интенсивность рассеяния — 3.7 интенсивность рассеяния: Интенсивность света, рассеянного наночастицами в рассеивающем объеме. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ — (интенсивность лучистого потока), полный поток энергии излучения, проходящий за ед. времени через единичную площадку в направлении нормали к ней и рассчитанный на ед. телесного угла. Понятие «И. и.» применяется в теории равновесного излучения, в… … Физическая энциклопедия

интенсивность источника (света) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN source strength … Справочник технического переводчика

Интенсивность и давление света

Интенсивность света

Интенсивностью света ($I$) в избранной точке называют модуль средней по времени величины плотности потока энергии, которую световая волна переносит. В свою очередь плотность потока электромагнитной энергии определяют с помощью вектора Умова — Пойнтинга ($overrightarrow

$). Значит, в математическом виде определение интенсивности света можно записать как:

[I=left|leftlangle overrightarrow

ight
angle
ight|=left|leftlangle overrightarrow imes overrightarrow
ight
angle
ight|left(1
ight),]

где усреднение производят за время ($t$) много большее, чем период ($T$) колебаний волны: ($tgg T$). Определение интенсивности света можно записать в виде:

Единицами измерения интенсивности света в $СИ$, обычно служат $frac<Вт><м^2>.$

Модули амплитуд ($E_m и H_m$) векторов напряжённостей электрического ($overrightarrow$) и магнитного ($overrightarrow$) полей в электромагнитной волне связаны соотношением:

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

где считаем, что $mu approx 1.$ Выразим из (3) амплитуду $H_m$, получим:

где $n=sqrt<varepsilon mu >=sqrt<varepsilon>$ при $mu approx 1$- показатель преломления вещества, в котором распространяется свет. Из выражения (4) следует, что:

Модуль среднего значения вектора Умова — Пойнтинга пропорционален произведению амплитуд $E_m cdot H_m$, значит можно записать, что интенсивность света:

Интенсивность света не может быть измеряна в связи с тем, что поле изменяется с высокой частотой ($
u =<10>^<15>Гц$), соответственно период колебаний составляет $T=<10>^<-15>с$, тогда как приемники колебаний имеют время инерции существенно больше, чем $<10>^<-15>с$. Следовательно, регистрировать мы можем среднее значение интенсивности. Кроме того, можно измерять среднюю интенсивность, но не фазу поля.

Давление света

В соответствии с законом сохранения в случае, когда тело поглощает или отражает свет, ему сообщается импульс, который равен разности импульсов пучка света до и после поглощения или отражения. Значит, на тело действует сила, свет производит на тело соответствующее давление. Предположение о существовании давления света была выдвинута Кеплером, который рассматривал отклонение хвостов комет от Солнца.

Читайте также:  Красная_смородина_детван_описание_сорта_фото_отзывы

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Сторонниками волновой теории давление света отрицалось, отсутствие эмпирических доказательств существования светового давления считалось аргументом против корпускулярной теории света. Существование светового давления является следствием электромагнитной теории.

При перпендикулярном падении световой волны на плоскую поверхность тела, и полном поглощении света, его давление ($p$) определяют как:

где $G$ — плотность импульса световой волны, $P$ — модуль вектора Умова — Пойнтинга (надо отметить, что на практике часто используют его среднее значение), $c$ — скорость света в вакууме.

В случае полного отражения света поверхностью тела импульс, передаваемый светом в два раза больше, соответственно больше во столько же давление.

Если энергия световой волны поглощается телом частично, при этом плотность потока поглощаемой энергии ($P_$) вычисляется как:

при этом плотность потока отражаемой энергии ($P_$) выразим как:

Принимая во внимание выражения (8) и (9) давление определим:

Если световая волна падает на поверхность тела под углом к нормали, то при расчете давления используют только перпендикулярную составляющую плотности потока энергии. Давление света при обычных условиях кране мало, примерно в $<10>^<10> $меньше атмосферного.

Первым световое давление измерил П.Н. Лебедев в 1899 г. Он использовал для этого крутильные весы, которые находились в вакууме. Значение опытов Лебедева в том, что существование давления света подтверждало электромагнитную теорию света Максвелла.

Итак, давление электромагнитных волн — результат того, что при воздействии электрического поля волны частицы вещества, обладающие электрическим зарядом, упорядочено движутся, на них действуют силы Лоренца.

Задание: Каким будет давление, которое оказывает плоская световая волна, которая падает перпендикулярно на поверхность тела и полностью телом поглощается? Амплитуда напряженности электрического поля при этом равна $2frac<В><м>$.

Решение:

За основу решения задачи примем выражение:

где $leftlangle P
ight
angle $ — среднее значение модуля вектора Умова — Пойнтинга, $c=3cdot <10>^8frac<м><с>$ — скорость света в вакууме.

При этом среднее значение модуля вектора Умова — Пойнтинга найдем как:

[leftlangle P
ight
angle =leftlangle Ecdot H
ight
angle left(1.2
ight).]

Так как по условию задачи мы имеем плоскую волну, то уравнение колебаний ее составляющих запишем как:

Для того чтобы найти значение амплитуды напряжения магнитного поля воспользуемся соотношением:

Используем то, что для вакуума $varepsilon $=1, $mu =1$, выразим из (1.4) $H_m$, имеем:

где $mu_0=4pi cdot <10>^<-7>frac<Гн><м>, varepsilon_0=frac<1><4pi cdot <9cdot 10>^9>frac<Ф><м>$. В таком случае среднее значение модуля вектора Умова — Пойнтинга равно:

Подставим правую часть выражения (1.6) в формулу (1.1) вместо величины $leftlangle P
ight
angle $, получим искомое давление света:

Ответ: $p=17,7пПа.$

Задание: Какой будет интенсивность ($I$), плоской световой волны, которая распространяется вдоль $оси X$? Амплитуда напряженности электрического поля волны при этом равна $E_m(frac<В><м>)$.

Решение:

По определению интенсивность световой волны можно найти как:

[I=leftlangle P
ight
angle left(2.1
ight).]

Для плоской световой волны модуль вектора Умова — Пойнтинга запишем как (см. Пример 1):

Тогда среднее значение $leftlangle P
ight
angle $ можно выразить как:

Читайте также:  Кровать_из_бревен_своими_руками_фото

[leftlangle P
ight
angle =frac<1><2>E_mH_mleft(2.3
ight),]

так как $leftlangle c^2left(omega t-kx
ight)
ight
angle =frac<1><2>.$

При этом так же, как в примере 1, выразим амплитуду напряженности магнитного поля:

Используя выражения (2.1), (2.3) и (2.4), запишем:

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Интенсивность света, связь интенсивности света с амплитудой светового вектора.

Интенсивностью света называют электромагнитную энергию , проходящую в единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения света. Частоты видимых световых волн лежат в пределах

= (,39 4-0,75)-10 15 Гц.

Ни глаз, ни какой-либо иной приемник световой энергии не может уследить за столь частыми изменениями потока энергии, вследствие чего они регистрируют усредненный по времени поток. Поэтому правильнее определить интенсивность как модуль среднего по времени значения плотности потока энергии, переносимой световой волной. Плотность потока электромагнитной энергии определяется выражением

(4.4)

Поскольку световая волна- это электромагнитная волна, то складывается из энергии магнитного и электрического полей

(4.5)

где V- объем, занимаемый волновым полем.

Из уравнений Максвелла следует, что векторы напряженности электрического и магнитного полей в электромагнитной волне связаны соотношением

(4.6)

Поэтому выражение (4.5) можно записать следующим образом

Из уравнений Максвелла скорость распространения электромагнитных волн

Выделим некоторый объем волнового поля в форме параллелепипеда (рис.4.5)

Рис.4.5

Тогда , по определению интенсивности

, используя выражение (4,6) и полагая, что в прозрачной среде m=1 получим

где n— показатель преломления среды, в которой распространяется волна. Таким образом, напряженность магнитного поля Н пропорционально напряженности электрического поля Е и n:

Тогда интенсивность волны будет определяться выражением

(4.7)

(коэффициент пропорциональности равен )- Следовательно, интенсивность света пропорциональна показателю преломления среды и квадрату амплитуды вектора напряженности электрического поля световой волны. Заметим, что при рассмотрении распространения света в однородной среде можно считать, что интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды вектора напряженности электрического поля ( ) световой волны:

Однако в случае прохождения света через границу раздела сред выражение для интенсивности, не учитывающее множитель n, приводит к не сохранению светового потока.

Рассмотрим сферическую световую волну. Площадь сферического фронта волны , где R- радиус фронта волны. Согласно уравнению (4,4) находим интенсивность

Эти выражения показывают, что амплитуда сферической волны уменьшается пропорционально расстоянию от источника световых волн. Если R достаточно велико, т.е. источник находится очень далеко от области наблюдения, то фронт волны представляется частью сферической поверхности очень большого радиуса. Ее можно считать плоскостью. Волна, фронт волны которой представляется плоскостью, называется плоской, так как энергия волны во всех плоскостях, представляющих фронты волны в различные моменты времени остается постоянной, то амплитуда у такой волны постоянна.

.Понятие интерференции, наложение гармонических волн, условия когерентности.

Свет является электромагнитной волной. Сложение волн, распространяющихся в среде, определяется сложением соответствующих колебаний. Рассмотрим наиболее простой случай сложения электромагнитных волн (колебаний):

1) частоты их одинаковы,

2) направления электрических векторов совпадают.

В этом случае для каждой точки среды, в которой происходит сложение волн, амплитуда результирующей волны для напряженности электрического поля определяется векторной диаграммой (рис.4.6)

Из диаграммы следует, что результирующая амплитуда определится следующим образом:

(4.8)

где d— разность фаз слагаемых волн (колебаний).

Результат сложения волн зависит от особенностей источников света и может быть различен.

Дата добавления: 2017-10-04 ; просмотров: 20896 ;

Ссылка на основную публикацию
Чем_снять_монтажную_пену_с_одежды
Как убрать монтажную пену с одежды Монтажную пену используют в различных целях. Этот материал позволяет утеплить помещение, улучшить звукоизоляцию, избавиться...
Чем_поливать_землю_перед_посадкой
Чем обработать землю от вредителей перед посадкой: народные средства и химические препараты Фермеры и люди, занимающиеся выращиванием сельскохозяйственной продукции, знают,...
Чем_поливать_цветы_чтобы_листья_не_желтели
Желтеют листья у комнатных растений — что делать? Комнатные цветы – такие же живые питомцы, как и домашние животные: кошки...
Чем_снять_старую_краску_со_стекла
ТОП 15 средств, как быстро очистить стекло от краски в домашних условиях Ремонт в доме таит множество опасностей, одна из...
Adblock detector