Cahaya dianggap sebagai segala jenis radiasi optik. Dengan kata lain, ini adalah gelombang elektromagnetik, yang panjangnya dalam kisaran satuan nanometer.
Definisi umum
Dari sudut pandang optik, cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang dirasakan oleh mata manusia. Merupakan kebiasaan untuk mengambil area dalam ruang hampa 750 THz sebagai unit perubahan. Ini adalah tepi panjang gelombang pendek dari spektrum. Panjangnya 400 nm. Adapun batas gelombang lebar, diambil bagian 760 nm, yaitu 390 THz sebagai satuan pengukuran.
Dalam fisika, cahaya dianggap sebagai kumpulan partikel terarah yang disebut foton. Kecepatan distribusi gelombang dalam ruang hampa adalah konstan. Foton memiliki momentum, energi, massa nol tertentu. Dalam arti yang lebih luas, cahaya adalah radiasi ultraviolet yang terlihat. Gelombang juga bisa inframerah.
Dari sudut pandang ontologi, cahaya adalah awal dari keberadaan. Inilah yang dikatakan para filosof dan cendekiawan agama. Dalam geografi, istilah ini digunakan untuk merujuk pada area tertentu di planet ini. Cahaya itu sendiri adalah konsep sosial. Namun demikian, dalam sains ia memiliki sifat, sifat, dan hukum tertentu.
Alam dan sumber cahaya
Radiasi elektromagnetik tercipta dalam proses interaksi partikel bermuatan. Kondisi optimal untuk ini adalah panas, yang memiliki spektrum kontinu. Radiasi maksimum tergantung pada suhu sumber. Sebuah contoh yang bagus dari sebuah proses adalah matahari. Radiasinya mendekati radiasi benda hitam pekat. Sifat cahaya di Matahari ditentukan oleh suhu pemanasan hingga 6000 K. Pada saat yang sama, sekitar 40% radiasi berada dalam jarak pandang. Spektrum daya maksimum terletak di dekat 550 nm.
Sumber cahaya juga bisa:
- Cangkang elektronik dari molekul dan atom selama transisi dari satu tingkat ke tingkat lainnya. Proses tersebut memungkinkan untuk mencapai spektrum linier. Contohnya adalah LED dan lampu pelepasan gas.
- Radiasi Cherenkov, yang terbentuk ketika partikel bermuatan bergerak dengan kecepatan fase cahaya.
- Proses perlambatan foton. Akibatnya, radiasi sinkron atau siklotron dihasilkan.
Sifat cahaya juga dapat dikaitkan dengan pendaran. Ini berlaku untuk sumber buatan dan organik. Contoh: chemiluminescence, scintillation, phosphorescence, dll.
Pada gilirannya, sumber cahaya dibagi menjadi beberapa kelompok sesuai dengan indikator suhu: A, B, C, D65. Spektrum yang paling kompleks diamati dalam benda yang benar-benar hitam.
Karakteristik Cahaya
Mata manusia secara subjektif merasakan radiasi elektromagnetik sebagai warna. Jadi, cahaya bisa mengeluarkan warna putih, kuning, merah, hijau. Ini hanyasensasi visual, yang terkait dengan frekuensi radiasi, baik dalam komposisi spektral atau monokromatik. Foton telah terbukti menyebar bahkan dalam ruang hampa. Tanpa adanya materi, kecepatan aliran adalah 300.000 km/s. Penemuan ini dilakukan pada awal 1970-an.
Pada batas media, aliran cahaya mengalami pemantulan atau pembiasan. Selama propagasi, ia menghilang melalui materi. Dapat dikatakan bahwa indeks optik medium dicirikan oleh nilai pembiasan yang sama dengan rasio kecepatan dalam ruang hampa dan penyerapan. Pada zat isotropik, perambatan aliran tidak bergantung pada arahnya. Di sini, indeks bias diwakili oleh besaran skalar yang ditentukan oleh koordinat dan waktu. Dalam media anisotropik, foton muncul sebagai tensor.
Selain itu, cahaya bisa terpolarisasi dan tidak. Dalam kasus pertama, kuantitas utama dari definisi akan menjadi vektor gelombang. Jika aliran tidak terpolarisasi, maka ia terdiri dari sekumpulan partikel yang diarahkan ke arah acak.
Karakteristik cahaya yang paling penting adalah intensitasnya. Ini ditentukan oleh besaran fotometrik seperti daya dan energi.
Sifat dasar cahaya
Foton tidak hanya dapat berinteraksi satu sama lain, tetapi juga memiliki arah. Akibat kontak dengan medium asing, aliran mengalami pemantulan dan pembiasan. Ini adalah dua sifat dasar cahaya. Dengan refleksi, semuanya lebih atau kurang jelas: itu tergantung pada kepadatan materi dan sudut datang sinar. Namun, dengan pembiasan, situasinya jauhlebih keras.
Untuk memulainya, kita dapat mempertimbangkan contoh sederhana: jika Anda menurunkan sedotan ke dalam air, maka dari samping akan terlihat melengkung dan memendek. Ini adalah pembiasan cahaya, yang terjadi pada batas medium cair dan udara. Proses ini ditentukan oleh arah distribusi sinar selama perjalanan melalui batas materi.
Ketika aliran cahaya menyentuh batas antara media, panjang gelombangnya berubah secara signifikan. Namun, frekuensi propagasi tetap sama. Jika berkas tidak ortogonal terhadap batas, maka panjang gelombang dan arahnya akan berubah.
Pembiasan cahaya buatan sering digunakan untuk tujuan penelitian (mikroskop, lensa, kaca pembesar). Poin juga termasuk sumber perubahan karakteristik gelombang tersebut.
Klasifikasi cahaya
Saat ini, perbedaan dibuat antara cahaya buatan dan alami. Masing-masing spesies ini ditentukan oleh sumber radiasi yang khas.
Cahaya alami adalah kumpulan partikel bermuatan dengan arah yang kacau dan berubah dengan cepat. Medan elektromagnetik seperti itu disebabkan oleh fluktuasi intensitas yang bervariasi. Sumber alami termasuk benda panas, matahari, gas terpolarisasi.
Cahaya buatan adalah dari jenis berikut:
- Lokal. Ini digunakan di tempat kerja, di area dapur, dinding, dll. Pencahayaan seperti itu memainkan peran penting dalam desain interior.
- Umum. Ini adalah penerangan seragam di seluruh area. Sumbernya adalah lampu gantung, lampu lantai.
- Gabungan. Perpaduan tipe pertama dan kedua untuk mencapai pencahayaan ruangan yang ideal.
- Darurat. Sangat berguna saat listrik padam. Daya paling sering dipasok dari baterai.
Sunshine
Hari ini adalah sumber energi utama di Bumi. Tidaklah berlebihan untuk mengatakan bahwa sinar matahari mempengaruhi semua hal penting. Ini adalah konstanta kuantitas yang mendefinisikan energi.
Lapisan atas atmosfer bumi mengandung sekitar 50% inframerah dan 10% radiasi ultraviolet. Oleh karena itu, jumlah cahaya tampak hanya 40%.
Energi surya digunakan dalam proses sintetis dan alami. Ini adalah fotosintesis, dan transformasi bentuk kimia, dan pemanasan, dan banyak lagi. Berkat matahari, manusia dapat menggunakan listrik. Pada gilirannya, aliran cahaya dapat langsung dan menyebar jika melewati awan.
Tiga hukum utama
Sejak zaman kuno, para ilmuwan telah mempelajari optik geometris. Hari ini, hukum cahaya berikut sangat mendasar:
- Hukum distribusi. Menyatakan bahwa dalam medium optik homogen, cahaya akan didistribusikan dalam garis lurus.
- Hukum pembiasan. Sinar datang pada batas dua media dan proyeksinya dari titik perpotongan terletak pada bidang yang sama. Ini juga berlaku untuk tegak lurus yang diturunkan ke titik kontak. Dalam hal ini, rasio sinus sudut datang dan bias akan menjadi nilaikonstan.
- Hukum refleksi. Seberkas cahaya yang turun ke batas media dan proyeksinya terletak pada bidang yang sama. Dalam hal ini, sudut pantul dan sudut datang adalah sama.
Persepsi cahaya
Dunia di sekitarnya terlihat oleh seseorang karena kemampuan matanya untuk berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik. Cahaya diterima oleh reseptor retina, yang dapat mendeteksi dan merespons rentang spektral partikel bermuatan.
Seseorang memiliki 2 jenis sel sensitif di mata: sel kerucut dan sel batang. Yang pertama menentukan mekanisme penglihatan di siang hari dengan tingkat iluminasi yang tinggi. Batang lebih sensitif terhadap radiasi. Mereka mengizinkan seseorang untuk melihat di malam hari.
Suasana visual cahaya ditentukan oleh panjang gelombang dan arahnya.
