Lutz
Lalutz(dau latinlux,lucis) es l'agentfisicque rend visibles leis objèctes. Lo tèrme delutzse referís a la porcion de l'espèctre electromagneticvisibla a l'uelh uman, mai pòt inclure d'autrei radiacions electromagneticas. Lei tres grandors de basa de la lutz (e de totei lei radiacions electromagneticas) son laluminositat,lacolor(ofrequéncia) e lapolarizacion.A causa de ladualitat onda-particula,la lutz mòstra de proprietats qu'apertenon quora aisondas,quora aiparticulas(mai lei dos tipes de proprietats se manifèstan jamai simultaneament).
Teorias de la lutz
[modificar|Modificar lo còdi]Teoria corpusculara
[modificar|Modificar lo còdi]Foguèt formulada perIsaac Newtonau sègle XVII. Aquela teoria considèra la lutz coma compausada de particulas dematèria(corpusculs) emessas dins totei lei direccions. En mai d'èsser matematicament fòrça simpla (ben mai que lateoria ondulatòria), aquela teoria explica fòrça facilament de caracteristicas de la propagacion de la lutz qu'èran ben conegudas a l'epòca deNewton.
Avans tot, lamecanicagalileanaprevei correctament que lei particulas (comprés lei corpusculs de lutz) se propagan en linha drecha, e l'atribucion a aquelei corpusculs d'una massa infima, mai diferenta de zèro, es coerenta amb unavelocitat de la lutzauta mai pas infinida. Lo fenomèn de lareflexionse pòt tanben explicar d'un biais simple per lotuert elasticdei particulas de lutz sus lasuperfíciareflectritz.
L'explicacion de larefracciones un pauc pus complicada, mai possibla: sufís de pensar que leiparticulasqu'arriban sus lo materiau refrangent son somessas, de la part d'aquest, en de fòrças perpendicularas a la superfícia, que ne modifican la trajectòria.
Lei colors de l'arc de sedaèran explicadas gràcias a l'introduccion de divèrs corpusculs de lutz (un per cada color), e lo blanc èra pensat coma format de toteis aqueleiparticulas.La separacion dei colors (per mejan, per exemple, d'unprisma) pausava de problèmas teorics suplementaris, que lei particulas de lutz deurián aver de proprietats identicas dins lo vuege, mai diferentas au dintre de la matèria.
Una consequéncia de la teoria corpusculara es que lavelocitatde la lutz, quand se propaga au dintre d'un mitan materiau, es superiora a sa velocitat dins lo vuege, en causa de l'acceleraciongravitacionala.
Teoria ondulatòria
[modificar|Modificar lo còdi]Foguèt formulada perChristiaan Huygensen1678,mai publicada solament en1690dins sonTraité de la Lumière.Aquela teoria considèra la lutz coma unaondaque se propaga (exactament coma leis ondas de lamaro leis ondas acosticas) dins un mitan, dichetèr,qu'èra supausat d'emplir tot l'univèrs e d'èsser format de particulas elasticas microscopicas. Lateoriaondulatòria de la lutz permetiá d'explicar (maugrat una cèrta complexitat matematica) un grand nombre de fenomèns: en mai de lareflexione de larefraccion,Huygenspoguèt explicar lo fenomèn de labirefrangénciadins leicristausdecalcita.
En1801Thomas Youngprovèt que lei fenomèns dedifraccion(observada per lo premier còp per Francesco Maria Grimaldi en1665) e d'interferénciaèran entierament explicats per la teoria ondulatòria, e o èran pas per la teoria corpusculara.
Un problèma de la teoria ondulatòria èra la propagacion rectilinèa de la lutz. Èra ben conegut que leis ondas son capablas de contornejar leis obstacles, mentre qu'una constatacion banala es que la lutz se propaga en linha drecha (aquela proprietat èra ja estada notada perEuclidesdins sonOptica). Pasmens aquela dificultat aparenta pòt èsser resouguda en supausant que la lutz a unalongor d'ondamicroscopica.
Contrariament a la teoria corpusculara, la teoria ondulatòria prevei que la lutz se propaga pus lentament au dintre d'un mitan materiau que dins lo vuege.
Teoria electromagnetica
[modificar|Modificar lo còdi]Prepausada perJames Clerk Maxwella la fin dausègle XIX,precisa la teoria ondulatòria en afiermant que leis ondas luminosas son d'ondas electromagneticas, e mòstra que la lutz visibla es una partida de l'espèctre electromagnetic. Amb la formulacion deiseqüacions de Maxwellfoguèron completament unificats lei fenomèns electrics, magnetics e optics. Per l'immensa majoritat deis aplicacions, aquela teoria es encara utilizada a l'ora d'ara.
Teoria qüantica
[modificar|Modificar lo còdi]Per resòuvre de problèmas pertocant l'estudi daucòrs negre,en1900Max Planckprepausèt que l'escambi d'energiaentre lo camp electromagnetic e la matèria se poguèsse faire per mejan de paquets discrèts d'energia (qüantums) nomenatsfotons.Leis òbras seguentas d'Albert Einsteinsus l'efècte fotoelectricmostrèron qu'aquò èra pas un artifici matematic, e que leifotonsèran d'objèctes reaus. Amb l'aveniment dei teorias qüanticas dei camps (e en particular de l'electrodinamica qüantica), lo concèpte de foton foguèt formalizat e es uei a la basa de l'optica qüantica. Amb ladualitat onda-particula,la teoria qüantica es la sintèsi modèrna de la teoria ondulatòria e de la teoria corpusculara.
La velocitat de la lutz
[modificar|Modificar lo còdi]La lutz se propaga a una velocitat finidac,lavelocitat de la lutzdins lo vuege, ontec= 299 792 458 m/s.
Aquela velocitat es independenta de l'estat de movement de la fònt luminosa: leis observators immobils coma leis observators en movement mesuran totjorn la meteissa valor dec;es un fach experimentau qu'es a la basa de lateoria de la relativitat restrenchad'Einstein. Aqueu fach es talament ben establit que loSistèma Internacionau d'Unitatsa gelat la valor dec(cf. çai subre), que desenant se deuriá plus mesurar.
Pasmens, quand la lutz travèrsa una substància transparenta, coma l'aire, l'aiga o lo veire, sa velocitat es reducha, e la lutz es somessa a la refraccion. Dins un mitan materiau que sonindèx de refraccionesn(n> 1), la velocitat de la lutz esc/n.
Istòria de la mesura de la velocitat de la lutz
[modificar|Modificar lo còdi]Premierei temptativas
[modificar|Modificar lo còdi]La velocitat de la lutz es estada mesurada fòrça còps per de fisicians nombrós. La premiera temptativa de mesura foguèt complida perGalileo Galilei,mai lei mejans disponibles, rudimentaris, permetèron pas d'obtenir una valor.
La premiera mesura efectiva foguèt facha perOlaus Roemer,un fisician danés, en1676.Desvolopèt un metòde de mesura, en observantJupitère una de sei lunas amb untelescòpi.Gràcias au fach que la luna èra eclipsada per Jupitèr a intervals regulars, mesurèt lo periòde derevolucionde la luna, que valiá42,5 hquand la Tèrra èra pròcha de Jupitèr. Lo fach que lo periòde de revolucion s'alonguèsse quand la distància entre Jupitèr e la Tèrra aumentava indicava que la lutz metiá mai de temps per ajónher la Tèrra. La velocitat de la lutz foguèt calculada en analisant la distància entre lei doas planetas en de moments diferents. Roemer trobèt una velocitat de227 326 km/s.
L'experiéncia de Michelson e Morley
[modificar|Modificar lo còdi]En1881,per mesurar la velocitat de la lutz a respècte de l'etèr (lo mitan ipotetic onte la lutz èra supausada de se propagar, e que l'auriá entraïnada dins son movement),Albert A. Michelsonmesurèt la velocitat de la lutz emessa per una estela, quand la Tèrra se n'aluencha, puei quand se'n rapròcha. L'aparelh utilizat (un interferomètre), fòrça precís, permetiá de mesurar de diferéncias de velocitat de l'òrdre de29 km/s:se trobèt ges de diferéncia. L'experiéncia foguèt repressa en1887per Michelson, en collaboracion ambEdward Morley,dins de condicions encara mai precisas, e confiermèt la precedenta.
Aquò mostrava l'inexisténcia de l'etèr, e lo fach que la velocitat de la lutz es invariabla: la valor mesurada es identica, que la fònt luminosa siá mobila o non a respècte de l'observator.
D'autrei mesuras foguèron fachas puei, en particular en1926per lo meteis Michelson.
Optica
[modificar|Modificar lo còdi]L'opticaes l'estudi de la lutz e de l'interaccion entre lutz e matèria. L'observacion e l'estudi dei fenomèns optics, per exemple l'arc de seda,balhan fòrça indicacions sus la natura de la lutz.
Colors e longors d'onda
[modificar|Modificar lo còdi]Lei divèrsei longors d'onda son interpretadas per lo cervèu coma de colors, que van dau roge dei longors d'onda mai lòngas (frequéncia pus pichona), au violet dei longors d'onda mai cortas (frequéncia pus granda). Lei frequéncias compresas entre aquelei dos extrèms son percebudas coma arange, jaune, verd, blau e indi. Lei frequéncias immediatament en defòra d'aquel espèctre perceptible per l'uelh uman son nomenadasultraviolet(UV), per leis autei frequéncias, einfraroge(IR) per lei bassas. E mai se leis èssers umans pòdon pas veire l'infraroge, aquest es percebut per lei receptors de la pèu coma calor. Leis aparelhs concebuts per captar lei rais infraroges e lei convertir en lutz visibla son nomenatsvisors nocturnes.La radiacion ultravioleta es pas percebuda directament per leis èssers umans, mai rabina la pèu subrexpausada ai rais UV. Cèrts animaus, coma leisabelhas,veson leis ultraviolets; d'autrei veson leis infraroges.
Longors d'onda de la lutz visibla
[modificar|Modificar lo còdi]La lutz visibla es una porcion de l'espèctre electromagnetic compresa aproximativament entre i 400 e i 700nanomètres(nm) (dins l'aire). La lutz se caracteriza tanben per sa frequéncia.
Entre la frequénciaνde la radiacion, sa longor d'ondaλe sa velocitatvdins lo mitan considerat (la velocitat dins lo vuege se nòtac), i a la relacion seguenta:v=λ·ν
| Color | Interval de longor d'onda | Interval de frequéncia | ||
|---|---|---|---|---|
| violet | ~ 380 a 430 nm | ~ 790 a 700 THz | ||
| blau | ~ 430 a 500 nm | ~ 700 a 600 THz | ||
| cian | ~ 500 a 520 nm | ~ 600 a 580 THz | ||
| verd | ~ 520 a 565 nm | ~ 580 a 530 THz | ||
| jaune | ~ 565 a 590 nm | ~ 530 a 510 THz | ||
| irange | ~ 590 a 625 nm | ~ 510 a 480 THz | ||
| roge | ~ 625 a 740 nm | ~ 480 a 405 THz | ||
|
Espèctre continu |
||||
Mesura de la lutz
[modificar|Modificar lo còdi]Dins loSistèma Internacionau d'Unitats,existisson leis unitats seguentas de mesura de la lutz:
- luminositat(o temperatura)
- aluminament (unitatSI:lux)
- flux luminós (unitat SI:lumen)
- intensitat luminosa (unitat SI:candela)
Fònts luminosas
[modificar|Modificar lo còdi]- radiacion termica (radiacion daucòrs negre)
- lumes d'incandescéncia
- lutz solara
- fuòc
- emission espectrala atomica (la fònt d'emission pòt èsser estimulada o espontanèa)
- acceleracion d'una particula cargada (abitualament unelectron)
- quimioluminescéncia
- fluorescéncia
- fosforescéncia
- bioluminescéncia
- sonoluminescéncia
- triboluminescéncia
- radioactivitat
- aniquilacion particula-antiparticula