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Caricamento in corso ... Luce
Di luce si riferisce alle onde elettromagnetiche visibili all'occhio umano, vale a dire, inclusi nelle lunghezze d'onda di 0,38-0,78 micron (380 nm (viola) a 780 nm (rosso), il simbolo significa che il nanometro nm. La luce è strettamente legato al concetto di colore. Newton propone per la prima volta nel XVII secolo un cerchio di colori cromatici basati sulla decomposizione della luce bianca.
Oltre alla luce visibile, per estensione, a volte chiamata "leggera" altre onde elettromagnetiche, come quelli nell'infrarosso e ultravioletto.
Anche se alcune forme di vita sul fondo dell'oceano può fare a meno, la luce solare è la fonte primaria di energia attraverso la fotosintesi terrestre. Esso controlla quindi i cicli e stoccaggio di carbonio fossile écogéobiologiques come sono esistiti per 3,7 miliardi di anni. Svolge inoltre un ruolo importante nel mantenere lo strato di ozono e di ridurre la proliferazione di microbi sensibili ai raggi ultravioletti e / o infrarossi. Questa sensibilità è usato da alcune tecniche di sterilizzazione. Essa contribuisce ad alcune forme di inquinamento chiamato "fotochimico" (ozono, ossidi di azoto) e inversamente a degradare (fotodegradazione) acqua alcuni inquinanti atmosferici, del suolo o di superficie (alcuni pesticidi in aria ) per esempio. E 'ancora la luce per tutta la durata degli orologi correzioni biologica di animali, la produzione di melatonina è un ormone prodotto solo di notte, nella maggior parte degli animali. Nelle piante, controlla anche la lunghezza del giorno con la temperatura, la comparsa di gemme, foglie, fiori, o l'apertura o la chiusura di fiori. Pertanto la presenza della luce artificiale in un ambiente notte può alterare il comportamento o le funzioni di alcune specie o ecosistemi; fenomeno generalmente descritto come "inquinamento luminoso".
Storia: la luce e le osservazioni astronomiche
Osservazioni astronomiche sono state fatte da quando gli uomini sono: hanno visto luci nel cielo: il sole, la luna, le stelle nel cielo, stelle cadenti ... e ci siamo resi conto che questo ciclo di giorni governato il (giorno / notte), e il ciclo stagionale (durata del giorno durante tutto l'anno). Il fuoco ha anche prodotto la luce.
In antichità, è stato osservato cicli astronomici, e sapevamo dai cicli della luna (mese). Nell'antica Grecia, i filosofi della Scuola di Mileto credevano ancora che la Terra fosse piatta, ma da Parmenide, filosofo presocratico, è stato riconosciuto che la Terra era sferica. Tuttavia, in certi libri di Aristotele, che fu chiamato più tardi, circa al XIII secolo, metafisiche, le teorie astronomiche diviso il mondo in un mondo sublunare, imperfetto, e un supralunar mondo dovrebbe essere perfetto. In questa rappresentazione, il fuoco (sole) era uno dei quattro elementi fondamentali, dal momento che ci siamo resi conto che la combustione produce una luce simile al fenomeno osservato dal sole o le stelle. La Terra era il centro dell'universo (geocentrismo), la rappresentanza ha Tolomeo nel II secolo.
Così, nell'antica Grecia, una delle civiltà più avanzate dell'antichità, noi rappresentiamo il mondo. Si deve naturalmente ricordare che gli antichi greci, Platone né Aristotele a lui più tardi, da quando era un allievo di Platone, non ha avuto gli input tecnici del XVII secolo, e ancor più del nostro tempo. Solo l'astronomo Aristarco di Samo, appena posteriormente ai due grandi filosofi greci, sapeva che la terra ruotava attorno al Sole (eliocentrismo).
Astronomia moderna è quando Galileo, che ha scoperto il segreto del telescopio olandese (inventato nel tardo Cinquecento), migliora le prestazioni per l'uso in astronomia. Ha scoperto i fenomeni che non siano stati previsti dalle teorie esistenti (le macchie solari, le montagne sulla Luna, i satelliti di Giove, grotte misteriose di Saturno (gli anelli di Saturno), ...). Abbastanza veloce, a sviluppare telescopi, che confermano il movimento rispettivo della Terra e il Sole, che controlla le leggi:
* Per movimento: leggi di Keplero;
* Per il loro movimento: le leggi del moto uniformemente accelerato;
* Per le forze coinvolte: le leggi di Newton e la forza di gravità.
Queste teorie sconvolgere la visione eliocentrica del mondo, nel XVII secolo, come le nozioni di movimento e la forza erano solitamente utilizzati in precedenza con un senso dell'etica.
Nel 1670, Ole Christensen Romer misura indiretta della velocità della luce osservando cambiamenti nell'orbita di Io rispetto alle previsioni. Più tardi, nel 1849, Hippolyte Fizeau misura direttamente la velocità della luce con un fascio riflesso da uno specchio lontano e attraverso un ingranaggio.
Comportamento d'onda della luce
Nel 1678, Christian Huygens propose una teoria ondulatoria della luce, pubblicato nel 1690 nel suo Trattato della Luce. Thomas Young nel 1801 sperimenta l'interferenza e diffrazione della luce. Nel 1821, Augustin Fresnel afferma che l'ondata di progettazione della luce è solo in grado di spiegare in modo convincente tutti i fenomeni di polarizzazione attraverso la definizione di natura trasversale delle onde luminose e nel 1850, Leon Foucault invocare la teoria ondulatoria della teoria corpuscolare Newton con la sua esperienza sulla velocità di propagazione della luce. Fu solo l'opera di James Clerk Maxwell a spiegare il fenomeno delle onde: nel 1873 egli pubblicò un trattato sulle onde elettromagnetiche, che definisce la luce come un'onda che si propaga sotto forma di radiazione, lo spettro di questa 'n radiazioni essere una parte della radiazione elettromagnetica in generale, molto più ampia infrarossi, ultravioletti, onde radio, raggi X ... Le equazioni di Maxwell che definiscono la radiazione elettromagnetica si hanno molte applicazioni nel XIX secolo, e ancor più nel XX secolo (radio, televisione, computer, satelliti ...).
La fotografia può anche fissare su carta le immagini ottenute con i telescopi, il che rende molto più facile distribuzione.
Comportamento corpuscolare della luce
Nel 1887, Heinrich Rudolf Hertz descritto l'effetto fotoelettrico. Nel 1900 Max Planck afferma la teoria del corpo nero, e Albert Einstein nel 1905, promuove lo studio dell'effetto fotoelettrico, un effetto in cui la luce non agisce come onde, e mostra che la luce anche un comportamento di quanti di energia luminosa con qualità particolato. Si concilia la teoria di Huygens e con quella di Newton per spiegare l'effetto fotoelettrico, per il quale riceve il Premio Nobel 1921 per la Fisica.
Nel 1927, Louis de Broglie estese questa quantificazione, postulando che c'è una dualità onda-particella per ogni particella: il concetto di fotone emerge. Questo è uno dei primi passi della scienza moderna nel campo della meccanica quantistica.
Pochi anni dopo, la teoria quantistica dei campi esplora il concetto di fotone.
Nel ventesimo secolo, le teorie vengono applicate elettromagnetiche osservazione astronomica: dopo la seconda guerra mondiale, si sta sviluppando telescopi che raccolgono le onde elettromagnetiche nello spettro radio, radiotelescopi. Ciò ha avuto il vantaggio di permettere la scoperta di nuovi oggetti celesti. Così nacque la radioastronomia. E anche ora impiega telescopi spaziali per evitare l'inquinamento dell'aria.
Oggi, gli astronomi sono meno "osservazioni" ad occhio nudo. Astrofili, tuttavia, continuare ad osservare il cielo con telescopi, che sono in linea di principio equivalente a quello usato da Galileo dal 1609.
Teorie
Luce, come ogni fenomeno di spostamento, può essere visto come un'onda o come un flusso di particelle (chiamate fotoni in questo caso).
Leggi di Maxwell, o da una scala più umana alle leggi dell'ottica geometrica, descrivono bene il comportamento di queste onde. Questa descrizione classica è abbastanza valido e ampiamente utilizzato all'interno della comunità scientifica. Tuttavia, non spiega la quantizzazione della energia trasportata dalla radiazione, un fenomeno osservato e spiegato da Albert Einstein nel 1913, postulando l'esistenza di fotoni.
Tuttavia, la fisica moderna ritiene che ciascuno di questi fotoni possa essere visto come un onda (la cosiddetta onda-particella o di onda-particella in meccanica quantistica).
* I fotoni
* Colore Percezione
Velocità della luce.
La velocità della luce nel vuoto, indicata con c (come la velocità), è una costante della fisica.
Questa è la velocità massima consentita per ogni movimento di un oggetto materiale o un segnale dalla teoria della relatività. Questa proprietà è stata guidata dall'esperienza di interferometro di Michelson e Morley ed è stato chiaramente affermato da Albert Einstein nel 1905.
Altre unità sono definite dalla velocità della luce. In particolare, lo strumento è impostato in modo che la velocità della luce nel vuoto vale 299 792 458 m / s. Di conseguenza, la velocità della luce è corretta, perché non dipende più da una misura (impreciso e soggetto a modifiche con i progressi nella misurazione).
Aggiunta di velocità e velocità
La legge di composizione delle velocità v '= V + v è approssimativamente vero per le basse velocità rispetto alla velocità della luce.
Dal punto di vista della fisica classica, un viaggiatore a piedi attraverso un treno, da terra, una velocità pari a quella del treno oltre (vettorialmente) la propria velocità a piedi sul treno. E scriviamo d = (V + v) t = Vt + vt = la distanza percorsa dal treno e la distanza percorsa sul treno = la distanza percorsa dal passeggero a terra in tempo t, che è convenzionalmente il anche in treno, il che implica la legge classica di aggiunta di velocità.
Questa è solo una approssimazione che diventa sempre meno accurato la velocità v aumenta in considerazione.
Un fotone è la stessa velocità c sia terra o dal treno! Legge V = c + c 'è falso quando c = c' per V-zero. La legge di composizione delle velocità è solo un'approssimazione della legge nota velocità di elaborazione di Lorentz (a volte chiamata l'aggiunta di velocità, o più correttamente legge di composizione delle velocità).
Questo risultato è una caratteristica della relatività speciale, la legge di composizione delle velocità dopo trasformazioni matematiche di Lorentz fornisce il limite di velocità basse (rispetto alla velocità c) gli stessi risultati come la trasformazione di Galileo.
Nei materiali
Nota: la velocità della luce non è sempre la stessa in tutti gli ambienti e in tutte le condizioni. Per esempio, le differenze osservate tra i due velocità media può essere legato al fenomeno della rifrazione, che consente il funzionamento delle lenti.
Le differenze sono generalmente piuttosto bassa, che ha permesso a molte persone a parlare della velocità della luce, piuttosto che la velocità della luce nel vuoto. Tuttavia, in alcuni casi, un'onda luminosa può essere rallentata notevolmente. I fisici sono riusciti a rallentare la luce diffusa in pochi metri al secondo, in casi estremi.
Nel Sistema Internazionale (SI)
Oggi la maggior parte delle unità del sistema internazionale sono definiti dalla velocità della luce.
La velocità è il quoziente di una lunghezza da una lunghezza, possiamo definire una distanza come il prodotto di un periodo con una velocità (in questo caso c), o un periodo come la divisione di una distanza c .
Misurazione del tempo
La seconda è definita nel sistema internazionale da un fenomeno luminoso: la durata di 9192631770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di cesio 133.
Misura della distanza
* Meter, l'unità del sistema internazionale di lunghezza. Oggi, è definita come la distanza percorsa dalla luce in 1 / 299792458 di secondo. Questa è una definizione convenzionale, perché qualsiasi modifica della definizione del secondo avrebbe un impatto diretto sulla lunghezza del metro. Con l'attuale definizione di secondo, lo strumento è pari a
\ Frac {9 \ 192 \, 631 \, 770 {299} \, 792 \, 458} volte la lunghezza d'onda della radiazione scelto.
Si può anche dire che la velocità della luce nel vuoto è esattamente 299.792.458 m · s-1: non c'è assolutamente alcuna incertezza su questo valore, l'incertezza sta solo nella definizione del secondo.
* Il contatore, con il suo sottomultiplo o multiplo (MM, km), è molto conveniente per misurare le distanze sulla Terra, per contro per gli astronomi, è troppo breve e poco adatte (come gli astronomi osservano che quasi della luce). Infatti, la Luna, la stella più vicina a noi, è di circa 380 milioni di metri di noi e il Sole, la stella più vicina, è di circa 150 000 000 000 metri.
Con il principio descritto sopra (distanza = cx durata), è definito come un anno luce la distanza percorsa dalla luce in un anno. Così il Sole è solo 8,32 minuti di noi la luce, e la Luna è solo poco più di un secondo semaforo. Un anno luce è circa 10 000 000 000 000 000 metri (10 milioni di miliardi di m o 1016 m).
In pratica
Monocromatiche e policromatiche
La luce consiste di onde elettromagnetiche. In generale, un'onda è caratterizzata dalla sua lunghezza d'onda e fase. La lunghezza d'onda corrisponde al colore della luce. Così, la luce consiste di onde della stessa lunghezza d'onda è chiamata monocromatica. Se in aggiunta tutte le onde hanno la stessa fase, mentre la luce è coerente: questo accade in un laser.
Misura
Nella misurazione della luce, è importante definire che cosa stiamo parlando
* L'unità di flusso luminoso o potere luminoso è il lumen = candela.stéradian. Una normale lampadina (15 watt o 75 watt a basso consumo incandescenza tradizionali) produce circa 1500 lumen.
* L'unità internazionale di intensità luminosa è la candela.
La misurazione della luce è complicata dal fatto che siamo interessati, in pratica, alla luce visibile, mentre la percezione umana dipende dalla lunghezza d'onda: Sede di luminanza e crominanza.
Luci celesti
* Il Sole e le stelle in genere producono più radiazioni di quello che ricevono,
* La Luna e più in generale piccoli corpi (i pianeti ei loro satelliti, asteroidi, comete, ecc.) Produrre meno radiazioni di quello che ricevono. Alcuni pianeti giganti (come Giove o Saturno) produce radiazioni un po 'più di quello che ricevono, ma non abbastanza da essere facilmente visibili ad occhio nudo dalla Terra. In entrambi i casi, questi organismi sono illuminati dalla luce solare riflessa.
Stelle cadenti * sono riscaldati per attrito con l'aria e alla fine brucia. Questa è una fonte di luce.
Chimica luci
* Alcuni organismi: pesci, molluschi, lucciole e lucciole, sono il sito di reazioni chimiche produrre luce.
* Il riscaldamento intenso, così la combustione in generale, fuoco, fuoco fatui, producono luce:
liquido: lampade ad olio, olio o gas
solido: candele, candela (candela) candela.
Luci elettriche
Luci elettriche sono le più comuni fonti di luce di oggi:. Lampioni, fari, fanali, torce elettriche, ecc, possono utilizzare un processo di riscaldamento di un fenomeno quantistico.
La lampadina ("lampada ad incandescenza") ha rivoluzionato la vita quotidiana. La sorgente di luce deriva dal filamento incandescente di una luce. Il tubo fluorescente, diodo ad emissione di luce sono luci elettriche, e il tubo catodico impiega la tecnica del bombardamento di elettroni.
Quanto di luce
* Fluorescenza, laser, lampade a vapori di mercurio o sodio plasma, come quelle prodotte da tempeste di fulmini, producono luce da fenomeni quantistici nel cuore degli atomi: l'eccitazione di elettroni (" pompaggio ottico "), può essere ottenuta con eccitazione e de-eccitazione di questi elettroni, che per tornare al loro normale livello di energia, emettono fotoni (luce).
Altre luci
* La fosforescenza è una fonte naturale di luce di bassa intensità.
* Le scintille sono il risultato di attrito intenso su determinati materiali.
* L'emissione di luce a causa di attrito o triboluminescence, non è di origine termica e si verifica solo con isolanti elettrici.
* Alcuni animali e funghi sono in grado di produrre una luce fredda di origine biochimica: animali soprattutto notturni, come diverse specie di lucciole, o animali marini del profondo, e, in superficie, alcune specie di plancton.
Fisiologia
I vari fattori che determinano l'assorbimento ottico di molecole di pigmento (blu, verde - giallo, arancione - rosso) nei tre tipi di coni e bastoncelli sono una preoccupazione centrale della fotometria. Percezione del colore è resa possibile dalla stretta spettro di assorbimento dei pigmenti dei coni. Bastoni a loro volta riflettono l'intensità della luce. Hanno un pigmento chiamato molecola rodopsina (o porpora retinica) con un più ampio spettro di assorbimento. Essi sono più sensibili dei coni.
Da un punto di vista fisiologico l'effetto del colore è dovuto al diverso grado di assorbimento dei pigmenti dei coni. La percezione di diversi colori corrispondono a diverse zone dello spettro luminoso. Quando determinate lunghezze d'onda della luce vengono assorbite aree che rimangono poi dare l'impressione di colore. E una foglia verde assorbe Non l'area del "verde" lunghezze d'onda, ma gli altri che sono complementari: il "rosso" (680 nm) e "blu" (430 nm).
La luce come sappiamo che il mondo è una miscela di diverse lunghezze d'onda. Attraverso un reticolo di diffrazione o di prisma può scomporre la luce policromatica (colorati) in diversi frequenza monocromatica (United). Ciascuno dei componenti monocromatiche della luce corrisponde ad una percezione specifica dell'essere umano con gli occhi: i colori dello spettro o trota arcobaleno.
Le transizioni tra i diversi colori si confondono. La loro percezione è soggettiva e dipende dalla tradizione e del linguaggio. Le parole usate per descrivere i colori riflessi.
Ogni area di colore particolare può essere scomposto in diverse tonalità. Tamponamento l'area tra il blu e verde chiamato ciano o turchese. Altri colori come il marrone, per esempio derivanti dalla sovrapposizione di diverse lunghezze d'onda (sintesi additiva dei colori) o da una miscela di colore sottrattivo luce ottenuta filtrando la luce bianca (la somma di tutti colori).
Le onde elettromagnetiche oltre i confini visibili della esseri umani che sono inferiori ai viola di cui sono in una certa misura dal termine o ultravioletta UV. Quelli che sono superiori a quelli rossi sono chiamati a infrarossi. La larghezza di banda di luce visibile da parte degli animali può variare notevolmente dalla capacità visiva degli esseri umani.
Articolo principale: occhio umano.
Fenomeni ottici
* Diffrazione
* Diffusione
* Interferenze
* Riflessione
* Rifrazione
* Lente gravitazionale
Il simbolismo della luce
La luce sembra essere stata una interpretazione simbolica, non appena gli uomini cominciarono a credere in un aldilà. Dal momento che la deificazione di incendio, è diventato vitale per l'uomo preistorico, poi uno dei quattro elementi della filosofia della Grecia antica per la teologia cristiana di Dio come "Luce delle luci", l'illuminazione è presente in molte religioni, ha continuato a concedere che le origini e le virtù soprannaturali.
I suoi simboli sono universali e sono disponibili in molte forme:
* Il cerchio solare (simbolo di Aton, il dio dell'antico Egitto, rosetta "radiante" delle cattedrali gotiche)
* La freccia o il triangolo (come la luce solare diretta o vicino l'uomo dal cielo come le piramidi egizie e azteche, o i frontoni dei templi greci).
Filosofi hanno usato questo modo simbolico, sosteneva Cartesio nei Principi di filosofia (1644), potremmo usare la luce naturale, senza la luce della fede, lo stesso Descartes era interessato vicino alla lente (l'Ottica, 1637). Era il tempo in cui è stato riconosciuto che la Terra a girare intorno al Sole (vedi rivoluzione copernicana, che è stato uno sconvolgimento nelle rappresentazioni del mondo, e consecutivamente nelle rappresentazioni sociali.
L '"illuminismo", termine per descrivere la filosofia europea vigente (in particolare in Francia) che deriva da questo disegno mondo piuttosto meccanicistico e l'universo ha dato il nome al secolo in cui la rappresentazione sociale è iniziata nel luogo, comunemente noto come l'Illuminismo, Michel Foucault e analisi in parole e le cose (vedi anche episteme).
Georges Duby, nel tempo della cattedrale (1975), descrive anche, in termini di arte, la teologia della Luce, iniziati nella Basilica di St. Denis nel XII secolo, che è l'origine di architettura gotica chiamata (parola apparve nel diciannovesimo secolo e la nascita delle cattedrali gotiche dire in tutta Europa.
Secondo la teologia della luce, luce del cielo passa attraverso le finestre, che sono rappresentate scene del Vecchio Testamento e Nuovo Testamento, illustrazione pittorica del nostro catechismo moderno, per le persone che non erano ancora cresciuti nel suo complesso .
