Światło.

Światło. Nieuchwytna Fala Elektromagnetyczna.

Światło otacza nas wokoło. Jest to nieodzowne zjawisko w naszym życiu, nad którym możemy przejąć kontrolę i używać go dla naszych korzyści. Światło jest również łącznikiem między nami a wszechświatem.

Ale czym tak naprawdę jest światło?

Source, Image Credit: julio zeppelin

Ogólnie rzecz biorąc światło znane jest jako najmniejsza ilość energii, którą można przetransportować. Foton, który jest cząstką elementarną bez rzeczywistej wielkości, która nie może zostać podzielona, ale może zostać stworzona lub zniszczona. Światło posiada również dualizm cząstek falowych, który wygląda trochę jak cząstka i fala współdziałające w tym samym czasie.

Kiedy więc zwykle mówimy: "Włącz światło", mamy na myśli widzialne światło, które jest maleńką częścią widma elektromagnetycznego, gdzie jest energią w postaci promieniowania elektromagnetycznego.

Poniższy rysunek przedstawia różne widzialne długości fali widma elektromagnetycznego. Częstotliwość w hercach jest liczbą cykli powtarzającego się kształtu fali na sekundę. Częstotliwość ma odwrotną zależność od koncepcji długości fali. Częstotliwość f jest równa prędkości v fali podzielonej przez długość fali λ (lambda) fali: f = v / λ

Source, Image Credit: SCFiasco

Promieniowanie elektromagnetyczne składa się z ogromnego zakresu długości fal i częstotliwości. Promienie gamma mają najmniejsze długości fal, ponieważ są to fotony o najwyższej energii. Promieniowanie gamma jest wydobywane z pierwiastków radioaktywnych, niewidocznych części reaktorów jądrowych, jest ich dużo w kosmosie. Wnika bardzo dobrze w twardą materię. W nadmiarze to promieniowanie może powodować chorobę popromienną lub być śmiertelne dla tkanek.

Widoczne światło znajduje się w środku spektrum w zakresie od około 400 nanometrów do 700 nanometrów. Na drugim końcu spektrum fale radiowe mogą mieć do 100 kilometrów średnicy. Ale największe długości fal, jakie znamy, mogą rozciągać się od 10 000 kilometrów do 100 000 kilometrów.

Source, Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Fale radiowe są widziane przez radio, telewizję, radioteleskopy. Mikrofale są odbierane przez anteny telefonów komórkowych, satelitów, radarów. Takie fale są również wytwarzane w kuchenkach mikrofalowych. Podczerwień jest ściśle związana z promieniowaniem cieplnym, ponieważ wszystkie nagrzane ciała wytwarzają dużo światła podczerwonego. Zapis techniczny takich fal jest możliwy za pomocą kamer na podczerwień i czujników podczerwieni. Ultrafiolet opala, może jednak powodować raka skóry. Dezynfekuje zabijając bakterie, ale przed jego nadmiarem warto chronić oczy i skórę. Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane nie tylko w lampach rentgenowskich, ponieważ wiele z nich znajduję się na przykład w przestrzeni kosmicznej. Promienie rentgenowskie stosowane w nadmiarze na tkankach powodują różne choroby, głównie raka.

Z punktu widzenia fizyki wszystkie te fale są takie same. Wszystkie mają dualizm cząstek falowych i podróżują z prędkością światła, która wynosi 2699 792 458 metrów na sekundę, ale z różnymi częstotliwościami.

Światło można sobie wyobrazić jako cząstkę stale pulsującego pola elektromagnetycznego. Łatka przepływa przez pustą przestrzeń lub przez przezroczyste centrum materiałów z dużą prędkością. Pole elektromagnetyczne składa się z dwóch prostszych pól, ściśle ze sobą sprzężonych. Z pola elektrycznego i pola magnetycznego. Pole elektryczne rozprasza wolne ładunki elektryczne lub zakrzywia ich drogę. W codziennym życiu z czystą formą pola elektrycznego spotykamy się przy czesaniu suchych włosów, gdy ruch grzebienia powoduje iskrzenie. pole magnetyczne może tylko zwijać ścieżkę obciążenia, ale może również działać jako siła na przewodzie z prądem. To pole jest wytwarzane przez przewodniki z prądem, ruchomymi ładunkami oraz magnesami trwałymi.

Światło widzialne jest jedynym zestawem promieniowania elektromagnetycznego, które rozchodzi się w wodzie. Wtedy mamy doczynienia ze zjawiskiem zwanym załamaniem światła, które opisałem we wcześniejszym poście.

Source, Credit: Averse

Ważną kwestią jest to, skąd pochodzi światło. Ogromny zakres fal elektromagnetycznych powstaje, gdy atomy lub cząsteczki spadają z wyższego stanu energii na niższy. Tracą energię i emitują ją w postaci promieniowania. Światło widzialne powstaje, gdy elektron w obrębie atomu w stanie wzbudzonym spada do stanu niższej energii i traci nadmiar energii.

Ruchomy ładunek elektronu tworzy oscylujące pole magnetyczne, które tworzy oscylujące pole elektryczne prostopadle do niego. Powstająca w ten sposób wiązka porusza się po kosmosie, zawierając także informację o miejscu jej utworzenia.

Ta symulacja pokazuje przybliżony czas potrzebny, aby światło pokonało odległość między Ziemią a Księżycem.