Nyob rau hauv physics, lub teeb phenomena yog optical, raws li lawv muaj nyob rau hauv seem no. Cov teebmeem ntawm qhov tshwm sim no tsis txwv rau kev ua cov khoom nyob ib puag ncig tib neeg pom. Tsis tas li ntawd, lub hnub ci teeb pom kev zoo xa cov thermal zog hauv qhov chaw, raws li qhov tshwm sim ntawm lub cev kub. Raws li qhov no, qee qhov kev xav tau muab tso rau pem hauv ntej txog qhov xwm txheej ntawm qhov tshwm sim.
Kev hloov hluav taws xob yog ua los ntawm lub cev thiab nthwv dej propagating hauv nruab nrab, yog li hluav taws xob muaj cov khoom hu ua corpuscles. Yog li Newton hu lawv, tom qab nws cov kws tshawb fawb tshiab tau tshwm sim uas txhim kho cov kab ke no, yog Huygens, Foucault, thiab lwm yam. Txoj kev xav ntawm lub teeb hluav taws xob tau muab tso rau tom ntej me ntsis los ntawm Maxwell.
Lub hauv paus pib thiab kev loj hlob ntawm txoj kev xav ntawm lub teeb
Ua tsaug rau thawj qhov kev xav, Newton tsim lub cev lub cev, uas tau piav qhia meejlub essence ntawm optical phenomena. Ntau yam xim hluav taws xob tau piav qhia raws li cov qauv tsim muaj nyob hauv qhov kev xav no. Kev cuam tshuam thiab kev sib txawv tau piav qhia los ntawm Dutch kws tshawb fawb Huygens hauv xyoo pua 16th. Tus kws tshawb fawb no tau muab tso rau pem hauv ntej thiab piav qhia txoj kev xav ntawm lub teeb raws li nthwv dej. Txawm li cas los xij, tag nrho cov txheej txheem tsim tsis raug cai, vim lawv tsis tau piav qhia qhov tseem ceeb thiab lub hauv paus ntawm qhov tshwm sim ntawm qhov muag pom. Raws li kev tshawb nrhiav ntev, cov lus nug ntawm qhov tseeb thiab qhov tseeb ntawm lub teeb emissions, nrog rau lawv cov ntsiab lus thiab lub hauv paus, tseem tsis tau daws.
Ob peb centuries tom qab, ntau tus kws tshawb fawb nyob rau hauv kev coj noj coj ua ntawm Foucault, Fresnel tau pib tso rau lwm qhov kev xav, vim tias qhov theoretical zoo dua ntawm nthwv dej ntawm lub cev tau tshwm sim. Txawm li cas los xij, qhov kev xav no kuj muaj qhov tsis txaus thiab qhov tsis txaus. Qhov tseeb, qhov kev piav qhia no tau pom tias muaj qee yam khoom nyob hauv qhov chaw, vim tias lub hnub thiab lub ntiaj teb nyob deb ntawm ib leeg. Yog hais tias lub teeb ntog dawb thiab dhau los ntawm cov khoom no, ces muaj kev hloov pauv hauv lawv.
Kev tsim kho ntxiv thiab txhim kho txoj kev xav
Raws li tag nrho cov kev xav no, qhov yuav tsum muaj ua ntej rau kev tsim txoj kev xav tshiab txog lub ntiaj teb ether, uas ua rau lub cev thiab cov molecules, tau tshwm sim. Thiab coj mus rau hauv tus account tus yam ntxwv ntawm cov khoom no, nws yuav tsum yog cov khoom, vim li ntawd, cov kws tshawb fawb tuaj txog qhov xaus tias nws muaj elasticity. Qhov tseeb, ether yuav tsum cuam tshuam lub ntiaj teb hauv qhov chaw, tab sis qhov no tsis tshwm sim. Yog li, cov khoom no tsis raug cai nyob rau hauv txhua txoj kev, tsuas yog lub teeb hluav taws xob ntws los ntawm nws, thiab nwsmuaj hardness. Raws li qhov tsis sib xws, qhov kev xav no tau raug hu mus rau lo lus nug, tsis muaj ntsiab lus thiab kev tshawb fawb ntxiv.
Maxwell's Works
Lub zog nthwv dej ntawm lub teeb thiab electromagnetic txoj kev xav ntawm lub teeb tuaj yeem hais tau los ua ib qho thaum Maxwell pib nws txoj kev tshawb fawb. Hauv chav kawm ntawm txoj kev tshawb fawb, nws tau pom tias qhov kev nthuav tawm nrawm ntawm cov khoom no sib npaug yog tias lawv nyob hauv lub tshuab nqus tsev. Raws li qhov tshwm sim ntawm kev pom tseeb, Maxwell tau muab tso rau pem hauv ntej thiab ua pov thawj qhov kev xav txog qhov tseeb ntawm lub teeb, uas tau ua tiav tiav los ntawm xyoo thiab lwm yam kev coj ua thiab kev paub dhau los. Yog li, nyob rau hauv lub xyoo pua ua ntej kawg, ib tug electromagnetic txoj kev xav ntawm lub teeb tau tsim, uas yog tseem siv niaj hnub no. Tom qab ntawd nws yuav raug lees paub tias yog classic.
Wave properties of light: electromagnetic theory of light
Raws li qhov kev xav tshiab, cov qauv λ=c/ν tau muab los, uas qhia tias qhov ntev tuaj yeem pom thaum xam qhov zaus. Lub teeb emissions yog electromagnetic nthwv dej, tab sis tsuas yog tias lawv pom tau rau tib neeg. Tsis tas li ntawd, lawv tuaj yeem raug hu ua xws li thiab raug kho nrog qhov hloov pauv ntawm 4 1014 rau 7.5 10 14Hz. Hauv qhov ntau, qhov zaus oscillation tuaj yeem sib txawv thiab cov xim ntawm cov hluav taws xob sib txawv, thiab txhua ntu lossis ntu yuav muaj tus yam ntxwv thiab sib xws xim rau nws. Yog li ntawd, qhov zaus ntawm tus nqi teev yog qhov wavelength hauv lub tshuab nqus tsev.
Kev suav qhia tias lub teeb emission tuaj yeem yog los ntawm 400 nm txog 700 nm (violet thiabliab). Ntawm qhov kev hloov pauv, cov xim thiab zaus tau khaws cia thiab nyob ntawm lub wavelength, uas txawv raws li qhov kev nthuav tawm tshaj tawm thiab tau teev tseg rau lub tshuab nqus tsev. Maxwell's electromagnetic txoj kev xav ntawm lub teeb yog ua raws li kev tshawb fawb, qhov twg cov hluav taws xob ua rau lub zog ntawm lub cev thiab ncaj qha rau ntawm nws. Muaj tseeb, lub tswv yim no tau sim tom qab thiab ua pov thawj los ntawm Lebedev.
Electromagnetic thiab quantum theory of light
Kev tso tawm thiab kev faib tawm ntawm lub cev luminous nyob rau hauv cov nqe lus ntawm oscillation zaus tsis ua raws li cov cai uas tau muab los ntawm lub tswv yim nthwv dej. Xws li cov lus hais los ntawm kev txheeb xyuas ntawm cov txheej txheem ntawm cov txheej txheem no. Tus German physicist Planck tau sim nrhiav kev piav qhia rau qhov tshwm sim no. Tom qab ntawd, nws los txog rau qhov xaus tias hluav taws xob tshwm sim nyob rau hauv daim ntawv ntawm ib feem - ib tug quantum, ces qhov loj no hu ua photons.
Vim li ntawd, kev tsom xam ntawm qhov tshwm sim kho qhov muag tau ua rau qhov xaus tias lub teeb emission thiab nqus tau piav qhia siv cov khoom loj. Thaum cov uas propagated nyob rau hauv nruab nrab tau piav qhia los ntawm yoj txoj kev xav. Yog li, lub tswv yim tshiab yuav tsum tau tshawb nrhiav thiab piav qhia txog cov txheej txheem no. Ntxiv mus, cov txheej txheem tshiab yuav tsum tau piav qhia thiab muab cov khoom sib txawv ntawm lub teeb, uas yog, lub cev thiab nthwv dej.
Kev tsim kho ntawm quantum theory
Vim li ntawd, cov haujlwm ntawm Bohr, Einstein, Planck yog lub hauv paus ntawm qhov kev txhim kho no, uas yog hu ua quantum. Txog niaj hnub no, qhov system no piav qhia thiab piav qhiatsis tsuas yog classical electromagnetic txoj kev xav ntawm lub teeb, tab sis kuj muaj lwm ceg ntawm lub cev kev paub. Hauv qhov tseem ceeb, lub tswv yim tshiab tsim lub hauv paus ntawm ntau yam khoom thiab qhov tshwm sim tshwm sim hauv lub cev thiab qhov chaw, thiab ntxiv rau qhov no, nws tau kwv yees thiab piav qhia ntau qhov xwm txheej.
Qhov tseem ceeb, txoj kev xav ntawm lub teeb hluav taws xob tau piav qhia luv luv raws li qhov tshwm sim raws li ntau yam tseem ceeb. Piv txwv li, corpuscular thiab nthwv dej variables ntawm optics muaj kev sib txuas thiab qhia los ntawm Planck cov mis: ε=ℎν, muaj quantum zog, electromagnetic radiation oscillations thiab lawv zaus, ib qho coefficient tas li uas tsis hloov rau ib qho phenomena. Raws li txoj kev xav tshiab, ib qho kev kho qhov muag nrog qee qhov sib txawv ntawm cov txheej txheem muaj cov photons nrog lub zog. Yog li, lub theorem suab zoo li no: quantum zog yog ncaj qha proportional rau electromagnetic radiation thiab nws zaus fluctuations.
Planck thiab nws cov ntawv sau
Axiom c=νλ, raws li qhov tshwm sim ntawm Planck's formula ε=hc / λ yog tsim, yog li nws tuaj yeem txiav txim siab tias qhov tshwm sim saum toj no yog qhov sib txawv ntawm lub wavelength nrog optical influence hauv lub tshuab nqus tsev. Cov kev sim ua nyob rau hauv qhov chaw kaw tau pom tias ntev npaum li lub photon muaj nyob, nws yuav txav mus rau ntawm qhov ceev thiab yuav tsis tuaj yeem ua rau nws qeeb. Txawm li cas los xij, nws yog absorbed los ntawm cov khoom uas nws ntsib ntawm txoj kev, vim li ntawd, kev sib hloov tshwm sim, thiab nws ploj mus. Tsis zoo li protons thiab neutrons, nws tsis muaj qhov chaw so.
Electromagnetic nthwv dej thiab kev xav ntawm lub teeb tseem tsis tau piav qhia qhov tsis sib xws,Piv txwv li, nyob rau hauv ib lub cev yuav muaj pronounced zog, thiab nyob rau hauv lwm yam corpuscular, tab sis, txawm li cas los, lawv tag nrho cov koom ua ke los ntawm hluav taws xob. Raws li lub tswv yim ntawm quantum, cov khoom uas twb muaj lawm yog tam sim no nyob rau hauv qhov xwm ntawm optical qauv thiab nyob rau hauv cov teeb meem. Ntawd yog, cov khoom muaj yoj zog, thiab cov no, tig mus, yog corpuscular.
Light sources
Lub hauv paus ntawm txoj kev xav electromagnetic ntawm lub teeb yog raws li axiom, uas hais tias: molecules, atoms ntawm lub cev tsim hluav taws xob pom, uas yog hu ua qhov chaw ntawm qhov tshwm sim ntawm qhov muag. Muaj ntau ntau yam khoom uas tsim cov txheej txheem no: lub teeb, qhov sib tw, cov kav dej, thiab lwm yam. Ntxiv mus, txhua yam zoo li no tuaj yeem muab faib ua pawg sib npaug, uas yog txiav txim siab los ntawm cov txheej txheem cua sov cov khoom uas paub txog hluav taws xob.
teeb pom kev zoo
Lub hauv paus chiv keeb ntawm lub ci ci yog vim muaj kev zoo siab ntawm cov atoms thiab cov molecules vim muaj kev ntxhov siab ntawm cov khoom hauv lub cev. Qhov no tshwm sim vim qhov kub thiab txias txaus. Lub zog hluav taws xob tau nce vim qhov tseeb tias lawv lub zog sab hauv nce thiab ua kom sov. Cov khoom zoo li no yog thawj pab pawg ntawm lub teeb.
Lub incandescence ntawm atoms thiab molecules tshwm sim nyob rau hauv lub hauv paus ntawm ya hais ntawm cov khoom, thiab qhov no tsis yog ib tug tsawg tsub zuj zuj, tab sis tag nrho cov kwj. Qhov kub ntawm no tsis ua lub luag haujlwm tshwj xeeb. Lub ci no hu ua luminescence. Ntawd yog, nws ib txwm tshwm sim vim qhov tseeb tias lub cev absorbs sab nraud lub zog los ntawm electromagnetic hluav taws xob, tshuaj lom neeg.tshuaj tiv thaiv, protons, neutrons, thiab lwm yam.
Thiab qhov chaw hu ua luminescent. Lub ntsiab lus ntawm electromagnetic txoj kev xav ntawm lub teeb ntawm lub system yog raws li nram no: yog hais tias tom qab lub nqus ntawm lub zog los ntawm lub cev ib co sij hawm dhau mus, ntsuas los ntawm kev, thiab ces nws tsim hluav taws xob tsis yog vim qhov ntsuas kub, yog li ntawd, nws belongs rau cov saum toj no. group.
Txoj kev tsom xam ntawm luminescence
Txawm li cas los xij, cov yam ntxwv zoo li no tsis piav qhia txog pawg no, vim tias nws muaj ntau hom. Qhov tseeb, tom qab absorbing lub zog, lub cev nyob twj ywm incandescent, ces emit hluav taws xob. Lub sij hawm excitation, raws li txoj cai, nws txawv thiab nyob ntawm ntau yam tsis, feem ntau tsis tshaj li ob peb teev. Yog li, txoj kev cua sov tuaj yeem ua tau ntau yam.
Cov pa roj tsawg pib tawm hluav taws xob tom qab qhov hluav taws xob ncaj qha dhau los ntawm nws. Cov txheej txheem no hu ua electroluminescence. Nws tau pom nyob rau hauv semiconductors thiab LEDs. Qhov no tshwm sim nyob rau hauv xws li ib txoj kev uas qhov kev tso cai ntawm tam sim no muab lub recombination ntawm electrons thiab qhov, vim hais tias ntawm no mechanism, ib tug optical phenomenon tshwm sim. Ntawd yog, lub zog yog hloov los ntawm hluav taws xob mus rau lub teeb, rov qab sab hauv photoelectric nyhuv. Silicon yog suav tias yog ib qho infrared emitter, thaum gallium phosphide thiab silicon carbide paub qhov tshwm sim pom.
Qhov tseem ceeb ntawm photoluminescence
Lub cev nqus tau lub teeb, thiab cov khoom khib nyiab thiab cov kua tso tawm ntev wavelengths uas txawv ntawm txhua yam ntawm qhov qubphotons. Rau incandescence, ultraviolet incandescence yog siv. Txoj kev excitation no hu ua photoluminescence. Nws tshwm sim hauv qhov pom ntawm qhov spectrum. Cov hluav taws xob hloov pauv, qhov tseeb no tau ua pov thawj los ntawm tus kws tshawb fawb Askiv Stokes hauv xyoo pua 18th thiab tam sim no yog txoj cai axiomatic.
Quantum thiab electromagnetic txoj kev xav ntawm lub teeb piav qhia txog lub tswv yim ntawm Stokes raws li hauv qab no: lub molecule absorbs ib feem ntawm cov hluav taws xob, tom qab ntawd hloov mus rau lwm cov khoom hauv cov txheej txheem ntawm kev hloov hluav taws xob, qhov seem ntawm lub zog tawm ntawm qhov tshwm sim ntawm qhov muag. Nrog cov qauv hν=hν0 - A, nws hloov tawm tias qhov luminescence emission zaus qis dua qhov nqus nqus, ua rau lub wavelength ntev dua.
Lub sijhawm rau kev nthuav tawm ntawm qhov tshwm sim kho qhov muag
Txoj kev xav electromagnetic ntawm lub teeb thiab lub theorem ntawm classical physics qhia qhov tseeb tias qhov ceev ntawm qhov qhia tias muaj ntau npaum li cas. Tom qab tag nrho, nws taug kev deb ntawm lub hnub mus rau lub ntiaj teb nyob rau hauv ob peb feeb. Ntau tus kws tshawb fawb tau sim tshuaj xyuas txoj kab ncaj nraim ntawm lub sijhawm thiab seb lub teeb txav los ntawm ib qho mus rau lwm qhov, tab sis lawv tau ua tsis tiav.
Qhov tseeb, txoj kev xav ntawm electromagnetic ntawm lub teeb yog nyob ntawm qhov nrawm, uas yog qhov tseem ceeb ntawm physics, tab sis tsis tuaj yeem kwv yees, tab sis ua tau. Cov qauv tsim tau tsim, thiab tom qab kev sim nws tau pom tias kev nthuav tawm thiab kev txav ntawm electromagnetic tsis nyob ntawm ib puag ncig. Ntxiv mus, qhov hloov pauv no tau txhaisqhov tseeb refractive index ntawm qhov chaw uas tus nqi teev nyob. Lub teeb hluav taws xob muaj peev xwm nkag mus rau hauv txhua yam khoom, vim li ntawd, qhov sib nqus permeability txo qis, vim qhov no, qhov ceev ntawm optics txiav txim siab los ntawm dielectric tas li.
