Lumo

Ondolongojde videbla lumo:
400-700 nm

Ĉi tio estas luma ondo montrante la du komponantojn de lumo:elektra kampoEkajmagneta kampoM,kiuj oscilas orte unu al la alian kaj laŭ la direkto de delokiĝo (transversa ondo).

Lumokutime nomiĝas tiu parto de laelektromagnetaspektro,kiu estas videbla por la homaokulo,sed oni ankaŭ uzas la vorton por ajnajelektromagnetaj radiaĵoj.

Fizikaj ecoj de lumo

La bazaj fizikaj ecoj de lumo estaskoloro,heleco(aŭlumintenso) kajpolarizado.

Koloro

32 koloroj

Natura lumo estas miksaĵo el ondoj kun diversajfrekvencoj.Laokuloperceptas ilin kiel erojn de iu precipa bazakoloro.Bazaj koloroj estas:

Spektraj koloroj

Koloro	Ondolongo	Frekvenco
Infraruĝa radiado
Ruĝa	625–740 nm	480–405 THz
Oranĝa	590–625 nm	510–480 THz
Flava	565–590 nm	530–510 THz
Verda	520–565 nm	580–530 THz
Cejana	500–520 nm	600–580 THz
Blua	450–500 nm	670–600 THz
Indiga	430–450 nm	700–670 THz
Viola	380–430 nm	790–700 THz
Ultraviola radiado

Aliaj koloroj estas miksaĵoj de tiuj bazaj koloroj. La okulo (male al la orelo) ne kapablas analizi la frekvencojn kaj perceptas en ĉiu punkto nur unu rezultan koloron. Per aparatoj tamen eblas analizi miksfrekvencan lumon.

Oni rimarku, ke la rilato inter frekvenco kaj koloro dependas dekulturokajlingvo.

Heleco (lumintenso)

Triangulaprismodisigante radion de blanka lumo. La plej longaj ondolongoj (ruĝaj) kaj la plej mallongaj (bluaj) apartiĝas.

Malgraŭ ke heleco estas ĝenerala termino por priskribi helan aĵon, ĝia uzo estas aparte uzata enastronomio:

• heleco,aŭ pli simplehelo,estas lalumintensode la luma energio desteloaŭ aliaastro,esprimante perkandelo(simbolocd),
• helodenso,aŭ ankoraŭluminanco,estas la lumintenso je surfacunuo de lumfonto laŭ donita direkto, esprimante per kandelo je kvadrata metro (simbolocd/m²),
• lumecoestas la elsendata energio je sekundo esprimata envato(simboloW),
• absoluta magnitudo(logaritma skalo de heleco),
• ŝajna magnitudo(logaritma skalo de heleco rilatante al alia astro).

Polarizado

Distingeblas tri polarizadoj:

• linia polarizado
• cirkla polarizado
• elipsa polarizado

Enspeciala kaj ĝenerala relativeco,lumkonusoestas la vojo per kiu radiaro de lumo, eliranta el unusola situacio (en unusola punkto en spaco kaj en unusola momento en tempo) kaj veturanta en ĉiuj direktoj, irus tra spactempo.

Fluoresko

Kolekto de 47 mineraloj lumigitaj pere deultraviola lumo,elsendataj lumon videblan diverskolore pere de la procezo de fluoresko.

Lafluoreskoestas partikulara tipo de lumo-elsendo, kiu karakterizas la substancojn kiuj estas kapablaj absorbienergionen formo de elektromagneta radiado kaj poste elsendi parton de tiu energio kiel elektromagneta radiado de diferencaondolongo.

La totala energio elsendita kiel lumo estas ĉiam malpli granda ol la totala energio absorbita kaj la diferenco inter ambaŭ estas disigita en formo devarmo.En la majoritato de okazoj la ondolongo elsendita estas pli granda - kaj tiele de malpli da energio - ol tiu absorbita, tamen, se la radiado de ekscito estas intensa, eblas, keelektronoabsorbas dufotonojn;en tiu dufotona absorbo, la ondolongo elsendita estas pli mallonga ol tiu absorbita, tamen ambaŭokaze la totala energio elsendita estas malpli granda ol la totala energio absorbita.

Teorioj pri lumo

Historie oni multe diskutis pri la naturo de lumo. Teorio pri tio ĉi devas klarigi la agon de lumo en diversaj situacioj, ekz.reflektonkajrefrakton.

Historiaj teorioj

Klasika Grekio kaj Helenismo

Skulptaĵo reprezentantaEŭklidon,Oxford University Museum.

En la 5a jarcento a.K.,Empedoklopostulis, ke ĉio estas komponita elkvar elementoj:aero,akvo,tero,fajro.Li kredis, keAfroditofaris la homan okulon el la kvar elementoj kaj ke ŝi lumigis fajron en la okulo kiu brilis el ĝi farante la vidkapablon ebla. Se tio estus prava, tiam oni povus vidi dumnokte same kiel dumtage, tiele Empedoklo postulis interagadon inter radioj el la okuloj kaj radioj el la fonto kia la suno.

Ĉirkaŭ 300 a.K.,EŭklidoverkisOptikon,en kiu li studis la proprecojn de lumo. Eŭklido postulis, ke la lumo veturis laŭ rektaj linioj kaj li priskribis la leĝojn de reflekto kaj studis ilin matematike. Li pristudis ke vidkapablo estas la rezulto de radio el la okulo, kaj li pridemandis kiel oni vidas la stelojn tuje, se oni fermas la okulojn kaj poste oni malfermas ilin nokte. Kompreneble se la radio el la okulo veturas senfine rapide tio ne estas problemo.

En 55 a.K.,Lukrecio,nome romiano kiu uzis la ideojn de la pli fruaj grekajatomistoj,verkis la jenon:

"La lumo kaj varmo de la suno; tiuj estas komponitaj el malgrandegaj atomoj kiuj, kiam ili estas forigitaj, ne perdas tempon en tuj eliri tra la interspaco de aero en la direkto pelita de la eliro."–Pri la naturo de la Universo

Spite esti similaj al la postaj partikloteorioj, la vidpunktoj de Lukrecio ne estis ĝenerale akceptitaj.

Ptolemeo(ĉ. 2a jarcento) verkis pri larefraktode lumo en sia libroOptiko.

Klasika Hindio

En la antikvaHindio,lahinduismajskoloj Samĥja kaj Vajŝeŝika, el ĉirkaŭ la komencaj jarcentoj a.K. disvolvigis teoriojn prilumajn. Laŭ la skolo Samĥja, lumo estas unu el la kvin fundamentaj "subtilaj" elementoj (tanmatra) el kiuj aperas la ĉefaj elementoj. Laatomecode tiuj elementoj ne estas specife menciitaj kaj ĝi aperas ke ili estas fakte konsideritaj kontinuaj. Aliflanke, la skolo Vajŝeŝika havigasatoman teorionel la fizika mondo sur la neatoma grundo deetero,spaco kaj tempo. La bazaj atomoj estas tiuj de tero (prthivi), akvo (pani), fajro (agni), kaj aero (vayu). Lumradioj estas el radio de alta rapideco de atomojtejas(fajro). La partikloj de lumo povas montri diferencajn karakterojn depende el la rapido kaj el la aranĝoj de la atomojtejas.

LaViŝnu Puranaaludas al lasunlumokiel "la sep radioj de la suno".

La hindiajBudhistoj,kiaj Dignāga en la 5a jarcento kaj Dharmakirti en la 7a jarcento, disvolvigis tipon de atomismo kiu estas filozofio pri realeco kiel io komponita el atomaj entoj kiuj estas pormomente brilaĵoj el lumo aŭ energio. Ili rigardis lumon kiel atoman enton ekvivalenton de energio.

Kartezio

René Descartes labore.

René Descartes(1596–1650) asertis, ke la lumo estasmeĥanikapropreco de la luma korpo, malakceptante la "formojn" deIbn al-Hajtamkaj deVitelonosame kiel la "specojn" deBacon,Grosseteste,kaj deKepler.En 1637 li publikigis teorion prirefraktode lumo kiu estas konsiderita, malĝuste, ke lumo veturis pli rapide en pli densa etoso ol en malpli densa etoso. Descartes alvenis al tiu konkludo per analogio kun la konduto desonajondoj. Kvankam Descartes malpravis pri la relativaj rapidoj, li pravis en akcepto ke la lumo kondutas kiel ondo kaj en konkludo ke refrakto povu esti klarigita per la rapido de la lumo en diferencaj etosoj.

Descartes ne estis la unua kiu uzis la meĥanikajn analogiojn sed ĉar li klare asertas ke la lumo estas nur meĥanika propreco de la luma korpo kaj la transmita etoso, la teorio de Descartes pri lumo estas konsiderata kiel komenco de la moderna fizika optiko.

Partiklateorio

• proponita fare deIsaac Newtonen la17-a jarcento
• lumo konsistas el partikloj elradiataj en ĉiujn direktojn
• reflektookazas samkiel ĉe normalaj objektoj

Ondateorio

• proponita fare deChristiaan Huygensankaŭ en la 17-a jarcento
• lumo konsistas el ondoj
• klarigas la fenomenojn depolarizadokajinterfero
• ondoj bezonas medion por transmoviĝi (viduetero)

Elektromagnetateorio

JunaJames Clerk Maxwellĉe laTrinity College (Kembriĝo).Li tenas kolorradon por eksperimentoj pri lumo.

• proponita fare deJames Clerk Maxwellfine de la19-a jarcento
• lumo konsistas elelektromagnetaj ondoj
• tiuj ne bezonas medion /elektromagneta kampoagas kiel medio
• videbla lumo estas nur parto de la pli granda elektromagneta spektro

Kvantuma teorio

• kombinaĵo de la tri antaŭaj teorioj
• lumo konsistas el energikvantumoj (fotonoj), kiuj agas foje kiel partikloj, foje kiel ondoj
• Max Planckproponis en1900,ke lumo konsistas el kvantoj de energio
• Albert Einsteinricevis laNobelan premionen1921por sia klarigo pri lafotoelektra efiko.

Relativecateorio / Lumrapideco

Pli detalaj informoj troveblas en artikoloLumrapideco.

La plej konata teorio fare deAlbert Einstein,la speciala teorio pri larelativeco,baziĝas sur lahipotezo,ke la rapideco de lumo sendependas de la rapideco de la spektantoj, kontraŭe al la rapideco de aliaj objektoj.

Laŭ ĉi-teorio lalumrapidecoen vakuo egalas al

$c_{0}={\frac {1}{\sqrt {\epsilon _{0}\,\mu _{0}}}}=299.792,458km/s$

$\epsilon _{0}$kaj$\mu _{0}$estas elektromagnetajkonstantoj,kiuj sendependas de la sistemo de la spektanto, do ankaŭ la rapideco de lumo devas sendependi.

Laŭ larelativeca teorio,nenio ajn povas transiri la rapidon de lumo.

Pensoj pri lumo en societo

Ofte la koncepto de lumo havas asociojn kun bono, kaj la inverso estas ke mallumo havas asociojn kun malbono. Tio estas komuna enliteraturokaj en laBiblio,ktp.

Vidu ankaŭ

• Videbla spektro
• Luma poluo
• Lumigo
• Elektra lumo
• Fotofobio
• Lumantaj bestoj
• Luminesko
• Mallumo
• Sonoluminesko
• Sunĉelo
• Spontanea eligoestas procezo per kiu luma fonto kielatomo,molekuloaŭatomkernoenekscitita statospertas trairon al latera statokaj disradiasfotonon.
• Plivigligita eligo
• Lumkoloro

Eksteraj ligiloj

• OPTIKOArkivigite je2006-06-20 per la retarkivoWayback Machine:Ĉapitro el lernolibro fare de SÁRKÖZI János. Subĉapitroj: optiko ĝenerale, fotometrado, ekesto, propagiĝo, refrakto de la lumo, ondooptiko, polarizigo, lumo kaj materialo, la okuloj, optikaj instrumentoj. 129 paĝoj, formo PDF, 882 KB.
• http://www.idomu.lt/rankvedis/prf_4.htmlArkivigite je2006-03-16 per la retarkivoWayback Machine
• http://www.dango.ne.jp/anfowld/index.htmlArkivigite je2006-02-05 per la retarkivoWayback Machine
• http://cph.ing.dk/konf/root/redproduktion/sub/noter/html/4375.htmlArkivigite je2006-03-09 per la retarkivoWayback Machine
• http://www.altair.orgArkivigite je2003-11-25 per la retarkivoWayback Machine