Pequeño artículo sobre los fenómenos luminosos en el segundo grado de la escuela secundaria.

En la vida real existen muchos fenómenos luminosos interesantes y maravillosos. Desde eclipses solares y lunares que atraen la atención mundial hasta patrones coloridos en pompas de jabón, siempre que prestes atención, podrás descubrir fenómenos de luz a tu alrededor en cualquier momento. Sin embargo, ¿alguna vez has pensado en sus motivos? De hecho, muchos de estos fenómenos de luz se pueden explicar mediante el conocimiento de las ondas que hemos aprendido. Ahora echemos un vistazo a los maravillosos fenómenos de luz que nos rodean: varios fenómenos de luz se refieren a todos. ondas electromagnéticas. Hasta ahora, la longitud de onda más larga conocida es de unos 107 metros, y la longitud de onda más corta es de unos 10-15 metros. La luz visible se refiere a ondas electromagnéticas que pueden causar la visión humana. Su longitud de onda es de aproximadamente 7,7 × 10-7 ~ 3,9 × 10-7 metros. Incluye varias luces monocromáticas, desde la luz roja hasta la luz violeta. A continuación hablaremos de los siguientes temas relacionados con la luz visible: 1. Propagación de la luz 2. Reflexión de la luz 3. Refracción de la luz 4. Difracción de la luz 5. Interferencia de la luz 6. Dispersión de la luz 7. Papel de física de las auroras: luz variada fenómenos 1. Propagación de la luz La luz viaja en línea recta en un medio homogéneo. Estamos acostumbrados a esta propiedad. Es esta propiedad de la luz la que hizo que la gente se esforzara mucho en comprender las propiedades ondulatorias de la luz. ¿Qué fenómenos son causados ​​por la propagación lineal de la luz? Echemos un vistazo. Trabajo de física: diversos fenómenos luminosos Los eclipses solares y lunares son fenómenos astronómicos importantes y son ejemplos de luz que se propaga en línea recta en el mismo medio homogéneo. Trabajo de física: diversos fenómenos luminosos Eclipse solar total, eclipse solar parcial y eclipse solar anular La sombra de la luna se puede dividir en tres partes: umbra, penumbra y pseudopenumbra. Ni la órbita de la Luna alrededor de la Tierra ni la órbita de la Tierra alrededor del Sol son un círculo perfecto, por lo que la distancia entre el Sol, la Luna y la Tierra es a veces más cercana y otras más alejada. Por lo tanto, durante un eclipse solar, un observador ve el sol completamente cubierto por la luna en el rango umbral, lo que se denomina eclipse solar total; un observador ve el sol parcialmente cubierto por la luna en la penumbra, lo que se denomina eclipse solar parcial; eclipse Cuando ves la parte media del Sol oscurecida por la Luna en la sombra pseudoumbral, dejando un halo a su alrededor, esto se llama eclipse solar anular; Cuando la Luna orbita la Tierra hasta el punto en que el Sol y la Tierra casi salen y se ponen al mismo tiempo que el Sol, y la Luna no se puede ver desde la Tierra, se llama luna nueva y se produce un eclipse solar durante la luna nueva. El ciclo de la luna nueva es de aproximadamente 29,5 días. Pero un eclipse solar no ocurre cada 29,5 días. La razón es que el plano orbital de la Luna alrededor de la Tierra y el plano orbital de la Tierra alrededor del Sol no coinciden completamente. Hay un ángulo promedio de 5°9' entre ellos. los dos. Por lo tanto, un eclipse solar sólo ocurrirá cuando el Sol esté dentro de un cierto ángulo desde la intersección de los dos planos orbitales durante la luna nueva. Trabajo de física: diversos fenómenos luminosos Eclipse lunar total, eclipse lunar parcial y eclipse lunar penumbral Un eclipse lunar es un fenómeno en el que la luna entra en la sombra de la tierra y la superficie lunar se oscurece. La tierra tiene una sombra en la dirección opuesta al sol, que se llama sombra de la tierra. La sombra de la Tierra se divide en dos partes: la umbra y la penumbra. La umbra no recibe luz directa del sol, mientras que la penumbra recibe parte de la luz del sol. Un eclipse lunar ocurre cuando la luna entra en la sombra de la Tierra mientras orbita la Tierra. Un eclipse lunar total ocurre cuando toda la luna entra en la umbra; un eclipse lunar parcial ocurre cuando parte de la luna entra en la umbra. Los eclipses lunares totales y los eclipses lunares parciales se denominan eclipses lunares umbral. A veces la luna sólo entra en la penumbra pero no en la umbra, provocando un eclipse lunar penumbral. Cuando la Tierra está entre el Sol y la Luna, el lado de la Luna que mira hacia la Tierra se llena de luz solar. Cuando miras la Luna desde la Tierra, aparece como una forma redonda y brillante, lo que se llama vista. El ciclo del calendario lunar es el mismo que el de la luna nueva y un eclipse lunar sólo puede ocurrir durante el calendario lunar. Sin embargo, dado que las órbitas de la Tierra y la Luna no están en el mismo plano, sino que forman un ángulo de 5°9′, no siempre se produce un eclipse lunar. Un eclipse lunar sólo puede ocurrir cuando la luna se mueve cerca de la intersección de dos planos orbitales. Trabajo de física: varios fenómenos luminosos Dado que la umbra de la Tierra es mucho más grande que la Luna, durante un eclipse lunar total, la Luna entrará completamente en el área umbral de la Tierra. Por lo tanto, nunca habrá un eclipse lunar anular. Cuando ocurre un eclipse lunar, el área de observación en la Tierra es muy grande y cubre la mitad de la Tierra. Se puede ver siempre que el clima esté despejado en el cielo nocturno. Trabajo de física: diversos fenómenos de luz El área del umbral es un lugar donde la luz no puede alcanzarlo en absoluto. Pueden aparecer bordes brillantes alrededor del área de sombra generada por una fuente de luz puntual. Esto se debe a la naturaleza ondulatoria de la luz y al resultado de la difracción cuando la luz encuentra obstáculos. Cuanto mayor sea el iluminante, menor será el área de umbra.

Por ejemplo, la silueta de una persona bajo una lámpara incandescente es muy clara, pero la de una lámpara fluorescente es muy borrosa. Comparando las dos, la lámpara incandescente puede considerarse como una fuente de luz puntual con una superficie luminosa pequeña; de la lámpara fluorescente es mucho mayor que el de la lámpara incandescente. La lámpara sin sombras utilizada en operaciones quirúrgicas en hospitales consta de varias a más de 10 bombillas escalonadas o dispuestas en un anillo en una gran pantalla circular. Cada bombilla tiene una bombilla de espejo, y la pared interior de la mitad inferior de la bombilla es. Está recubierto con una capa de aluminio para reflejar la luz de manera uniforme y suave en toda la bola de la lámpara. De este modo, cada bombilla puede iluminar la mesa de operaciones, garantizando una luminosidad suficiente sin dejar sombras. Trabajo de física: diversos fenómenos luminosos Luz de las estrellas parpadeando Por la noche, las estrellas del cielo, especialmente las que están cerca del horizonte, a menudo cambian rápidamente en forma de vibraciones. A veces brillante y a veces oscuro, saltando arriba y abajo, temblando a izquierda y derecha. Y en ocasiones se produce un cambio de color, lo que provoca lo que se llama un parpadeo o "guiño" de la estrella. Esto se debe a que la atmósfera está en constante movimiento y, en consecuencia, la densidad del aire cambia constantemente. Y debido a que el índice de refracción de diferentes ondas de luz es diferente, parece que la posición y el color cambian constantemente. La luz de las estrellas cerca del horizonte brilla significativamente debido a la espesa atmósfera que atraviesa y a los grandes cambios en la atmósfera subyacente. Los objetos luminosos en el suelo también tendrán el mismo fenómeno de parpadeo. Las estrellas titilantes reflejan a menudo la inestabilidad de la atmósfera y son un signo de cambios en el cielo, de ahí el proverbio "cuando las estrellas saltan en el cielo, vendrán viento y lluvia". Por la misma razón, en el caluroso verano, los objetos objetivo en el suelo cambiarán mucho debido al fuerte calentamiento, la densidad del aire cambiará mucho, la atmósfera será inestable y el índice de refracción de algunos árboles y casas seguirá cambiando. , etc. aparecerán temblando en la distancia. Meteorología Se llama parpadear. Este parpadeo, como el de las estrellas, es señal de cambios en el cielo, porque es señal de inestabilidad en la atmósfera. Trabajo de física: diversos fenómenos luminosos Suponiendo que no hay atmósfera en la superficie terrestre, la hora de salida del sol observada por las personas se retrasará en comparación con la atmósfera real. Esto se debe a la desviación de la luz solar a medida que se propaga a través de la atmósfera irregular. El espejismo también es un fenómeno bien conocido causado por medios desiguales. Estos fenómenos se explicarán en detalle más adelante cuando hablemos de refracción. Trabajo de física: varios fenómenos de luz 2. Reflejo de la luz Algunos de los objetos que podemos ver son fuentes de luz (pueden emitir luz por sí mismos) y otros lo son porque pueden reflejar la luz. La reflexión de la luz se divide en reflexión especular y reflexión difusa, siendo la reflexión difusa la más común. El reflejo de la luz desde una superficie lisa. La reflexión especular sigue la ley de la reflexión y la luz reflejada es regular. Los reflejos de espejos planos, espejos esféricos y diversas superficies curvas son todos reflejos especulares. La reflexión especular puede generar varias imágenes, que pueden observarse en posiciones y rangos apropiados. En realidad, una gran cantidad de reflexiones no se realizan sobre superficies lisas, sino sobre superficies reflectantes rugosas. La reflexión irregular sobre una superficie rugosa se llama reflexión difusa. La luz reflejada difusa puede ir en todas direcciones, pero para cada una de ellas sigue la ley de la reflexión. La razón por la que podemos ver objetos generales desde todas las direcciones es el resultado de la reflexión difusa. La reflexión difusa tiene una amplia gama de aplicaciones en la práctica. Documento de física: diversos fenómenos de luz El reflejo de nuestro espejo plano común es un reflejo especular. La luz paralela permanece paralela después de ser reflejada por un espejo. Muchas veces utilizamos la reflexión especular, pero a veces la reflexión especular es lo que queremos evitar. Por ejemplo, si la pizarra utilizada para enseñar es demasiado lisa, muchos estudiantes no podrán ver las palabras con claridad. Esto se debe a que la mayor parte de la luz reflejada viaja por el mismo camino que la reflexión especular. En este momento, simplemente haga que la pizarra sea un poco más áspera. Documento de física: diversos fenómenos de la luz Cuando la luz incide en la interfaz de dos medios, el fenómeno de solo reflexión sin refracción se llama reflexión total. Cuando la luz viaja desde un medio ópticamente denso a un medio ópticamente escaso, el ángulo de refracción será mayor que el ángulo de incidencia. Cuando el ángulo de incidencia aumenta a un cierto valor, el ángulo de refracción alcanzará los 90°. En este momento, no aparecerá luz refractada en el medio ópticamente escaso. Mientras el ángulo de incidencia sea mayor que el valor anterior, ya no aparecerá. ser refracción Esto es reflexión total. Por lo tanto, las condiciones para la reflexión total son: ①La luz debe emitirse desde el medio ópticamente denso al medio ópticamente escaso. ②El ángulo de incidencia debe ser mayor que el ángulo crítico. Dado que la reflexión especular a menudo causa pérdida de energía luminosa, a menudo se utilizan lentes de reflexión total en lugar de espejos planos. Eso es lo que hacen los periscopios. La reflexión total tiene una amplia gama de aplicaciones, como cambiar la dirección de propagación de la luz, medir el índice de refracción y guiar haces de luz. Trabajo de física: diversos fenómenos luminosos 3. Refracción de la luz La refracción de la luz satisface la ley de refracción. Su contenido es el siguiente: ① La línea de refracción, la línea normal y la línea incidente están en el mismo plano.

②La línea de refracción y la línea incidente están a ambos lados de la línea normal. ③La relación entre el seno del ángulo de refracción y el seno del ángulo incidente es una constante. Cuando la luz pasa de un medio con una alta velocidad de la luz a un medio con una baja velocidad de la luz, la luz se desviará hacia la normal, es decir, el ángulo entre la luz y la normal se vuelve más pequeño. Hay una fuente de luz en el fondo del agua. El rayo llega a la superficie del agua y se refracta en el aire. Por supuesto, parte de la luz se refleja. A medida que aumenta el ángulo de incidencia, se refleja más luz. Cuando el ángulo de incidencia es mayor o igual que el ángulo crítico, se produce una reflexión total. El ángulo crítico está determinado por el índice de refracción de los dos medios: n es el índice de refracción de los dos medios. nair water sinθ nair / nwater crit papel de física - varios fenómenos de luz Al observar el amanecer en la tierra, la luz emitida por el sol ingresa a la atmósfera y se refracta innumerables veces antes de llegar a los ojos del observador. en línea recta El "sol" que parece estar en S' como se muestra en la Figura 1-40 es una imagen virtual formada después de que la atmósfera refracta la luz solar. De hecho, el sol S todavía está debajo del horizonte en este momento. Trabajo de física: varios fenómenos de luz. Al mirar a través del aire sobre el fuego ardiente, vi un palo de madera al otro lado del fuego, descubrí que el palo de madera se balanceaba irregularmente de un lado a otro y se doblaba, como se muestra en la figura. Esto se debe a la deriva del flujo de aire causada por los cambios en la distribución de densidad de la imagen virtual del palo vista por el ojo humano. Documento de física: diversos fenómenos luminosos Por la mañana o por la noche, cuando está despejado después de la lluvia, o cuando todavía cae una lluvia ligera a lo lejos y el sol sale por el otro lado, a menudo se observa un arco iris en el cielo. Se debe al fenómeno de dispersión causado por la refracción de la luz, como Como se muestra en la figura, después de que la luz del sol ingresa a una gota de agua, se produce dispersión debido al diferente índice de refracción de cada color de luz. De hecho, parte de la luz se refleja, parte de la luz se refracta en la gota de agua, la reflexión interna (reflexión total) ocurre dentro de la gota de agua y luego se refracta fuera de la gota de agua. El ojo humano puede ver varios colores. luz. Documento de física: diversos fenómenos luminosos, ojos, órganos de la visión. El ojo es similar a una cámara. Una parte es el sistema de imágenes ópticas, que puede garantizar la formación de una imagen clara de los objetos externos en la retina. La otra parte es la capa fotosensible similar a una película fotográfica, es decir, la fotosensible; células de la retina y los pigmentos fotosensibles de su segmento exterior. El globo ocular es similar a una esfera, y la córnea, el líquido acuoso, el cristalino y el cuerpo vítreo de su interior constituyen el sistema refractivo y funcionan como una lente biconvexa. Los ojos son mucho más complejos que los mecanismos de las cámaras. Además de un conjunto de mecanismos de control de ajuste automático, también puede convertir la información transportada por la luz en señales eléctricas neuronales y transmitirlas al cerebro después de un procesamiento preliminar. El ojo tiene un mecanismo de control de ajuste automático que puede visualizar objetos distantes en la retina, así como objetos cercanos. La razón es que la lente en sí es elástica y puede cambiar la curvatura de su superficie mediante el movimiento de los músculos circundantes, cambiando así su distancia focal. El ojo es, por tanto, un exquisito sistema de zoom. Para que los ojos vean un objeto con claridad, además de la imagen de la retina, la imagen de la retina también debe ser lo suficientemente brillante. Esto depende principalmente del ajuste de la pupila. Al cambiarlo se puede controlar la entrada al globo ocular, la cantidad de luz, actúa como la apertura de una cámara. Además, para que los ojos vean un objeto con claridad se debe cumplir la tercera condición, es decir, que el ángulo de visión entre los dos extremos del objeto y el centro óptico del ojo debe ser superior a 1 minuto. Cuando el ángulo de visión de un objeto con respecto al ojo es inferior a 1 minuto, la imagen formada en la retina caerá en la misma célula fotorreceptora y todo el objeto parecerá reducido hasta un punto que es indistinguible. Parte de la luz emitida por el objeto entra al ojo y forma una imagen real en la retina, y podemos ver el objeto con claridad. Los ojos no solo pueden ver los objetos con claridad, sino que también pueden ver la imagen virtual formada por el objeto a través del sistema óptico. La imagen virtual se forma mediante la extensión inversa de la luz reflejada o la luz refractada, pero esta luz reflejada o luz refractada puede ser. reflejada en la retina después de entrar en el ojo en una imagen real. La distancia focal del globo ocular de las personas es de sólo aproximadamente 1,5 centímetros, por lo que los objetos observados generalmente siempre están más allá del doble de la distancia focal del ojo. Lo que se forma en la retina es como una imagen real reducida e invertida. Se han formado hábitos y los nervios del cerebro pueden identificar claramente varios objetos sin sentir que están al revés o de izquierda a derecha. Documento de física: diversos fenómenos de luz La miopía es un ojo anormal con un punto lejano limitado. El poder refractivo de este ojo es mayor que el de los ojos normales, o la distancia desde la córnea a la retina es más larga que la de los ojos normales.

Cuando la curvatura del cristalino es mínima, no puede enfocar los rayos de luz paralelos sobre la retina (sino delante de la retina). El punto lejano de este tipo de ojo no es infinito y sólo es adecuado para ver objetos más cercanos. El punto cercano es menor de 10 centímetros, para que este tipo de ojos puedan ver objetos a infinitas distancias con claridad, la imagen del objeto que se encuentra frente a la retina debe trasladarse a la retina. El método para corregir la miopía es usar un par de anteojos hechos con lentes cóncavos. El efecto de divergencia de esta lente en el haz de luz puede hacer que la imagen del objeto esté más alejada, justo en la retina. Los adolescentes suelen sufrir de miopía, por lo que deben prestar atención a la salud ocular.