ในทางฟิสิกส์ ปรากฏการณ์ทางแสงเป็นปรากฏการณ์ทางแสง เนื่องจากอยู่ในหมวดย่อยนี้ ผลกระทบของปรากฏการณ์นี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การทำให้วัตถุรอบตัวมองเห็นได้เท่านั้น นอกจากนี้แสงจากแสงอาทิตย์ยังส่งพลังงานความร้อนในอวกาศซึ่งเป็นผลมาจากร่างกายที่ร้อนขึ้น จากสิ่งนี้ ได้มีการเสนอสมมติฐานบางประการเกี่ยวกับธรรมชาติของปรากฏการณ์นี้
การถ่ายเทพลังงานดำเนินการโดยร่างกายและคลื่นที่แพร่กระจายในตัวกลาง ดังนั้นการแผ่รังสีประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่า corpuscles นิวตันจึงเรียกพวกเขาว่า หลังจากที่เขา นักวิจัยใหม่ปรากฏตัวขึ้นซึ่งเป็นผู้ปรับปรุงระบบนี้ ได้แก่ Huygens, Foucault เป็นต้น แม็กซ์เวลล์เสนอทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงในภายหลัง
กำเนิดและพัฒนาการของทฤษฎีแสง
ต้องขอบคุณสมมติฐานแรกที่ทำให้นิวตันสร้างระบบกล้ามเนื้อซึ่งอธิบายได้ชัดเจนสาระสำคัญของปรากฏการณ์ทางแสง การแผ่รังสีสีต่างๆ ถูกอธิบายว่าเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่รวมอยู่ในทฤษฎีนี้ Huygens นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์อธิบายการรบกวนและการเลี้ยวเบนในศตวรรษที่ 16 นักวิจัยคนนี้ได้นำเสนอและอธิบายทฤษฎีของแสงจากคลื่น อย่างไรก็ตาม ระบบที่สร้างขึ้นทั้งหมดไม่สมเหตุสมผล เนื่องจากไม่ได้อธิบายสาระสำคัญและพื้นฐานของปรากฏการณ์ทางแสง ผลจากการค้นหาเป็นเวลานาน คำถามเกี่ยวกับความจริงและความถูกต้องของการปล่อยแสง ตลอดจนแก่นแท้และพื้นฐานของการเปล่งแสงยังคงไม่ได้รับการแก้ไข
ไม่กี่ศตวรรษต่อมา นักวิจัยหลายคนภายใต้การนำของฟูโกต์ เฟรสเนลเริ่มเสนอสมมติฐานอื่นๆ เนื่องจากความได้เปรียบทางทฤษฎีของคลื่นเหนือเม็ดโลหิตถูกเปิดเผย อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีนี้ก็มีข้อบกพร่องและข้อบกพร่องเช่นกัน อันที่จริง คำอธิบายที่สร้างขึ้นนี้บ่งชี้ว่ามีสสารบางอย่างอยู่ในอวกาศ เนื่องจากดวงอาทิตย์และโลกอยู่ห่างจากกัน หากแสงตกลงมาอย่างอิสระและผ่านวัตถุเหล่านี้ แสดงว่ามีกลไกขวางอยู่ในตัว
พัฒนาทฤษฎีต่อไป
จากสมมติฐานทั้งหมดนี้ ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการสร้างทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับอีเธอร์ของโลกซึ่งเติมร่างกายและโมเลกุลได้เกิดขึ้น และเมื่อพิจารณาถึงลักษณะของสารนี้แล้วจะต้องเป็นของแข็งจึงส่งผลให้นักวิทยาศาสตร์สรุปได้ว่ามีคุณสมบัติยืดหยุ่นได้ อันที่จริง อีเธอร์ควรมีอิทธิพลต่อโลกในอวกาศ แต่สิ่งนี้ไม่เกิดขึ้น ดังนั้นสารนี้จึงไม่สมเหตุสมผล แต่อย่างใด เว้นแต่รังสีแสงจะไหลผ่านและมันมีความแข็ง จากความขัดแย้งดังกล่าว สมมติฐานนี้จึงถูกตั้งคำถาม ไร้ความหมายและทำการวิจัยเพิ่มเติม
งานของแม็กซ์เวลล์
คุณสมบัติคลื่นของแสงและทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงสามารถกล่าวได้ว่าเป็นหนึ่งเดียวเมื่อ Maxwell เริ่มการวิจัยของเขา ในการศึกษานี้ พบว่าความเร็วการแพร่กระจายของปริมาณเหล่านี้ตรงกันหากอยู่ในสุญญากาศ อันเป็นผลมาจากการพิสูจน์เชิงประจักษ์ แมกซ์เวลล์จึงเสนอและพิสูจน์สมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติที่แท้จริงของแสง ซึ่งได้รับการยืนยันอย่างประสบความสำเร็จหลายปีตลอดจนการปฏิบัติและประสบการณ์อื่นๆ ดังนั้นในศตวรรษก่อนหน้าที่ผ่านมา ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงจึงถูกสร้างขึ้น ซึ่งยังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้ ต่อมาจะเป็นที่รู้จักแบบคลาสสิก
คุณสมบัติคลื่นของแสง: ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสง
ตามสมมติฐานใหม่ ได้สูตร λ=c/ν ซึ่งระบุว่าความยาวสามารถพบได้เมื่อคำนวณความถี่ การปล่อยแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ถ้ามนุษย์สามารถรับรู้ได้เท่านั้น นอกจากนี้ยังสามารถเรียกได้ว่าเป็นเช่นนี้และได้รับการปฏิบัติด้วยความผันผวนจาก 4 1014 ถึง 7.5 1014 Hz ในช่วงนี้ ความถี่การสั่นอาจแตกต่างกันและสีของรังสีจะแตกต่างกัน และแต่ละส่วนหรือช่วงเวลาจะมีลักษณะเฉพาะและสีที่สอดคล้องกัน เป็นผลให้ความถี่ของค่าที่ระบุคือความยาวคลื่นในสุญญากาศ
การคำนวณแสดงว่าการเปล่งแสงสามารถอยู่ในช่วง 400 นาโนเมตรถึง 700 นาโนเมตร (สีม่วงและสีแดง) ที่การเปลี่ยนภาพ เฉดสีและความถี่จะคงอยู่และขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ซึ่งจะแปรผันตามความเร็วการแพร่กระจายและถูกกำหนดไว้สำหรับสุญญากาศ ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงของแมกซ์เวลล์ตั้งอยู่บนพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ โดยที่การแผ่รังสีส่งแรงกดดันต่อส่วนประกอบต่างๆ ของร่างกายและกระทบโดยตรง จริงอยู่ แนวคิดนี้ได้รับการทดสอบในภายหลังและพิสูจน์โดย Lebedev
ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและควอนตัมของแสง
การปล่อยและการกระจายตัวของวัตถุเรืองแสงในแง่ของความถี่การสั่นไม่สอดคล้องกับกฎหมายที่ได้มาจากสมมติฐานคลื่น ข้อความดังกล่าวมาจากการวิเคราะห์องค์ประกอบของกลไกเหล่านี้ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันพลังค์พยายามหาคำอธิบายสำหรับผลลัพธ์นี้ ต่อมาเขาได้ข้อสรุปว่าการแผ่รังสีเกิดขึ้นในรูปแบบของบางส่วน - ควอนตัม จากนั้นมวลนี้จึงถูกเรียกว่าโฟตอน
ด้วยเหตุนี้ การวิเคราะห์ปรากฏการณ์ทางแสงจึงได้ข้อสรุปว่าการแผ่รังสีและการดูดกลืนแสงถูกอธิบายโดยใช้องค์ประกอบของมวล ในขณะที่การแพร่กระจายในตัวกลางอธิบายโดยทฤษฎีคลื่น ดังนั้น จำเป็นต้องมีแนวคิดใหม่เพื่อสำรวจและอธิบายกลไกเหล่านี้อย่างเต็มที่ นอกจากนี้ ระบบใหม่ควรจะอธิบายและรวมคุณสมบัติต่างๆ ของแสง นั่นคือ corpuscular และ wave
การพัฒนาทฤษฎีควอนตัม
ผลงานของบอร์ ไอน์สไตน์ พลังค์ จึงเป็นพื้นฐานของโครงสร้างที่พัฒนาขึ้นนี้ ซึ่งเรียกว่าควอนตัม จนถึงปัจจุบัน ระบบนี้อธิบายและอธิบายไม่เพียงแต่ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าคลาสสิกของแสงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความรู้ทางกายภาพสาขาอื่นๆ ด้วย โดยพื้นฐานแล้ว แนวคิดใหม่นี้เป็นพื้นฐานของคุณสมบัติและปรากฏการณ์มากมายที่เกิดขึ้นในร่างกายและอวกาศ นอกจากนี้ ยังทำนายและอธิบายสถานการณ์จำนวนมากได้
โดยพื้นฐานแล้ว ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงจะอธิบายสั้นๆ ว่าเป็นปรากฏการณ์ที่มีพื้นฐานมาจากอิทธิพลที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น ตัวแปร corpuscular และ wave ของออปติกมีการเชื่อมต่อและแสดงโดยสูตรของ Planck: ε=ℎνมีพลังงานควอนตัมการสั่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและความถี่ของพวกมันซึ่งเป็นค่าสัมประสิทธิ์คงที่ที่ไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับปรากฏการณ์ใด ๆ ตามทฤษฎีใหม่ ระบบออพติคอลที่มีกลไกที่แตกต่างกันบางอย่างประกอบด้วยโฟตอนที่มีความแรง ดังนั้น ทฤษฎีบทจึงมีเสียงดังนี้: พลังงานควอนตัมเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและความผันผวนของความถี่
พลังค์และงานเขียนของเขา
สัจพจน์ c=νλ อันเป็นผลมาจากสูตรของพลังค์ ε=hc / λ เกิดขึ้น จึงสามารถสรุปได้ว่าปรากฏการณ์ข้างต้นตรงข้ามกับความยาวคลื่นที่มีอิทธิพลทางแสงในสุญญากาศ การทดลองในพื้นที่ปิดแสดงให้เห็นว่าตราบเท่าที่ยังมีโฟตอนอยู่ มันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่กำหนดและจะไม่สามารถชะลอความเร็วได้ อย่างไรก็ตามมันถูกดูดซับโดยอนุภาคของสารที่พบกันระหว่างทางทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนและหายไป ต่างจากโปรตอนและนิวตรอนตรงที่ไม่มีมวลอยู่นิ่ง
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและทฤษฎีแสงยังไม่อธิบายปรากฏการณ์ที่ขัดแย้งกันตัวอย่างเช่นในระบบหนึ่งจะมีคุณสมบัติเด่นชัดและในอีกระบบหนึ่ง แต่อย่างไรก็ตามพวกมันทั้งหมดรวมกันเป็นหนึ่งโดยการแผ่รังสี ตามแนวคิดของควอนตัม คุณสมบัติที่มีอยู่ในธรรมชาติของโครงสร้างทางแสงและในเรื่องทั่วไป นั่นคือ อนุภาคมีคุณสมบัติของคลื่น และในทางกลับกัน สิ่งเหล่านี้เป็น corpuscular
แหล่งกำเนิดแสง
รากฐานของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงมีพื้นฐานมาจากสัจพจน์ที่ว่า โมเลกุล อะตอมของร่างกายสร้างรังสีที่มองเห็นได้ ซึ่งเรียกว่าแหล่งกำเนิดของปรากฏการณ์ทางแสง มีวัตถุจำนวนมากที่สร้างกลไกนี้: โคมไฟ ไม้ขีดไฟ ท่อ ฯลฯ ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มที่เท่ากัน ซึ่งถูกกำหนดโดยวิธีการให้ความร้อนกับอนุภาคที่รับรู้การแผ่รังสี
ไฟที่มีโครงสร้าง
ต้นกำเนิดของการเรืองแสงเกิดจากการกระตุ้นของอะตอมและโมเลกุลอันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคในร่างกายที่วุ่นวาย สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะอุณหภูมิสูงนั่นเอง พลังงานที่แผ่ออกมาจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความแข็งแรงภายในเพิ่มขึ้นและร้อนขึ้น วัตถุดังกล่าวเป็นของแหล่งกำเนิดแสงกลุ่มแรก
การเรืองแสงของอะตอมและโมเลกุลเกิดขึ้นจากอนุภาคของสารที่บินได้ และนี่ไม่ใช่การสะสมเพียงเล็กน้อย แต่เป็นกระแสทั้งหมด อุณหภูมิที่นี่ไม่ได้มีบทบาทพิเศษ การเรืองแสงนี้เรียกว่าการเรืองแสง กล่าวคือเกิดขึ้นเสมอเนื่องจากการที่ร่างกายดูดซับพลังงานภายนอกที่เกิดจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเคมีปฏิกิริยา โปรตอน นิวตรอน เป็นต้น
และแหล่งกำเนิดนั้นเรียกว่าเรืองแสง คำจำกัดความของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงของระบบนี้มีดังต่อไปนี้: หากเวลาผ่านไปหลังจากการดูดซับพลังงานโดยร่างกายสามารถวัดได้จากประสบการณ์แล้วจึงผลิตรังสีที่ไม่ได้เกิดจากตัวบ่งชี้อุณหภูมิดังนั้นจึงเป็นข้างต้น กลุ่ม
การวิเคราะห์การเรืองแสงโดยละเอียด
อย่างไรก็ตาม ลักษณะดังกล่าวยังอธิบายกลุ่มนี้ไม่ครบถ้วน เนื่องจากมีหลายสายพันธุ์ ในความเป็นจริง หลังจากดูดซับพลังงาน ร่างกายยังคงเป็นหลอดไส้ จากนั้นก็ปล่อยรังสีออกมา ตามกฎแล้วเวลากระตุ้นจะแตกต่างกันไปและขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลายอย่างซึ่งมักจะไม่เกินหลายชั่วโมง ดังนั้นวิธีการให้ความร้อนสามารถมีได้หลายประเภท
ก๊าซหายากเริ่มปล่อยรังสีหลังจากกระแสตรงไหลผ่าน กระบวนการนี้เรียกว่าการเรืองแสงด้วยไฟฟ้า พบได้ในเซมิคอนดักเตอร์และไฟ LED สิ่งนี้เกิดขึ้นในลักษณะที่กระแสไหลผ่านทำให้เกิดการรวมตัวของอิเล็กตรอนและรูใหม่เนื่องจากกลไกนี้ทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางแสง กล่าวคือ พลังงานจะถูกแปลงจากไฟฟ้าเป็นแสง ซึ่งเป็นผลโฟโตอิเล็กทริกภายในแบบย้อนกลับ ซิลิคอนถือเป็นตัวปล่อยอินฟราเรด ในขณะที่แกลเลียมฟอสไฟด์และซิลิกอนคาร์ไบด์ตระหนักถึงปรากฏการณ์ที่มองเห็นได้
สาระสำคัญของการเรืองแสง
ร่างกายดูดซับแสง ของแข็งและของเหลวปล่อยความยาวคลื่นยาวที่แตกต่างจากเดิมทุกประการโฟตอน สำหรับการเรืองแสงจะใช้แสงอัลตราไวโอเลต วิธีการกระตุ้นนี้เรียกว่า photoluminescence มันเกิดขึ้นในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม รังสีเปลี่ยนแปลงไป ความจริงข้อนี้ได้รับการพิสูจน์โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Stokes ในศตวรรษที่ 18 และปัจจุบันเป็นกฎสัจพจน์
ทฤษฎีควอนตัมและแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงอธิบายแนวคิดของสโตกส์ดังนี้: โมเลกุลดูดซับส่วนหนึ่งของรังสี จากนั้นถ่ายโอนไปยังอนุภาคอื่นในกระบวนการถ่ายเทความร้อน พลังงานที่เหลือปล่อยปรากฏการณ์ทางแสง ด้วยสูตร hν=hν0 – A ปรากฎว่าความถี่การเปล่งแสงที่เปล่งแสงนั้นต่ำกว่าความถี่ดูดซับ ส่งผลให้มีความยาวคลื่นยาวขึ้น
กรอบเวลาการแพร่กระจายของปรากฏการณ์ทางแสง
ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงและทฤษฎีบทของฟิสิกส์คลาสสิกระบุว่าความเร็วของปริมาณที่ระบุนั้นมีมาก ท้ายที่สุด มันเดินทางระยะทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกในเวลาไม่กี่นาที นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามวิเคราะห์เส้นตรงของเวลาและวิธีที่แสงเดินทางจากระยะหนึ่งไปยังอีกระยะหนึ่ง แต่โดยทั่วไปแล้วไม่สำเร็จ
อันที่จริงแล้ว ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงนั้นขึ้นอยู่กับความเร็ว ซึ่งเป็นค่าคงตัวหลักของฟิสิกส์ แต่คาดเดาไม่ได้ แต่เป็นไปได้ สูตรถูกสร้างขึ้นและหลังจากการทดสอบปรากฏว่าการแพร่กระจายและการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม นอกจากนี้ ตัวแปรนี้ถูกกำหนดไว้ดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของพื้นที่ซึ่งค่าที่ระบุตั้งอยู่ รังสีของแสงสามารถแทรกซึมเข้าไปในสารใดๆ ก็ได้ ส่งผลให้การซึมผ่านของแม่เหล็กลดลง ด้วยเหตุนี้ ความเร็วของเลนส์จะถูกกำหนดโดยค่าคงที่ไดอิเล็กตริก