Article Details

    Što je svjetlost?

    U fizici, svjetlo je relativno uzak pojas elektromagnetskog zračenja na koje je ljudsko oko osjetljivo. Proučavajući stoljećima misterij koji je okruživao fenomen svjetlosti, fizičari su uspjeli doći do objašnjenja: svjetlost je mali vidljivi dio elektromagnetskog spektra. Sastoji se od titrajućih jedinica energije (kvanta), a prenosi je izvor svjetlosti u valovima. Potrebno joj je određeno vrijeme da prijeđe put od točke u kojoj se generira do promatračevog oka.
    Svaka duljina vala definirana je određenom bojom spektra . Spektar sunčeve svjetlosti čine stalni prijelazi - od kratkih ljubičastih valova, plavih, zelenih i narančastih do dugih crvenih valova. Izvan ovog raspona, ljudsko oko ne može "vidjeti" zrake; gama, X, ultraljubičaste i infracrvene zrake nisu vidljive.

    Brzina svjetlosti: 300,000 km/s

    Vrijeme koje je svjetlosti potrebno da pređe put od predmeta do promatračevog oka definirano je brzinom svjetlosti. Francuski je fizičar Leon Foucault 1850. godine izveo eksperiment s rotirajućim ogledalom koji je omogućio precizno određivanje brzine svjetlosti: 2.98 x 108 m/s. Obično se za brzinu svjetlosti u vakuumu i zraku koristi zaokružena vrijednost 3 x 108, tj. 300,000 kilometara u sekundi.

    Svjetlost putuje brže od ičega poznatog znanosti. Stiže od Mjeseca do Zemlje za otprilike 1,3 sekunde, pokriva 150 milijuna kilometara od Sunca za 81/3 minute te joj je potrebno 4,3 godine da pređe put od najbliže stalne zvijezde Alfa u zviježđu Centauri. Kad bi Alfa eksplodirala danas, mi to ne bismo znali gotovo pola desetljeća.

    Više informacija o fizici svjetlosti dostupno je na licht.wissen 01 Lighting with Artificial Light i na sljedećim stranicama:

    • 1A Duljina valova i zračenje
    • 1B Vidljiv spektar
    • 1C IR i UV zračenje

    1 A – Fizika svjetlosti: duljina valova i radijacija

    Svjetlost je uzak pojas elektromagnetskog zračenja vidljiv ljudskom oku. Vidljive zrake izazivaju osjećaj svjetlosti i boje.

    Vidljiva svjetlost sazdana je od titrajućih paketića ili kvanta energije i razlikuje se od ostalih tipova elektromagnetskog zračenja samo prema duljini valova. Valovi svjetlosti imaju znatno manju valnu duljinu od, primjerice, radio ili radarskih valova niske energije. Duljina valova mjeri se u nanometrima (nm). Jedan nanometar je deset-milijunti dio centimetra (10-9 m).

    Radiofizika

    Danas se koriste dvije teorije za objašnjavanje radiofizike (djelovanja i principa) svjetlosti: korpuskolarna teorija svjetlosti Isaaca Newtona koji je predložio da se pri brzini svjetlosti jedinice energije pravolinijski šire od izvora svjetlosti, i valna teorija svjetlosti Christiaana Huygensa prema kojoj se svjetlost kreće na sličan način kao i zvuk. Više od stotinu godina znanstvenici se nisu mogli dogovoriti koja je teorija točna. Danas se obje koriste u objašnjavanju fenomena svjetlosti.

    Svaka spektralna boja ima određenu valnu duljinu

    1822. godine Augustin Fresnel uspio je odrediti valnu duljinu svjetlosti. Dokazao je da svaka spektralna boja ima određenu valnu duljinu. Izjava da „pri određenom kontaktu, dva snopa svjetlosti stvaraju tamu“ sažima njegovu spoznaju da zrake svjetlosti iste valne duljine poništavaju jedna drugu pri kontaktu u određenom položaju.

    Svaka valna duljina ima različitu boju, pa spektar sunčeve svjetlosti pokazuje neprekidni niz, od kratkih ljubičastih, plavih, plavo-zelenih, zelenih, zeleno-žutih i narančastih valova do dugih crvenih valova. Valne duljine vidljivog zračenja imaju raspon od 380 nm (ljubičasta svjetlost) do 780 nm (crvena svjetlost).

    1 B – Fizika svjetlosti. Vidljivi spektar

    Svjetlosne zrake i ultraljubičasto i infracrveno zračenje prolaze Zemljinom atmosferom i od ključne su važnosti za organski život na Zemlji. Vidljivi spektar, mali dio elektromagnetskog spektra vidljivog ljudskom oku, ima raspon od 380 nm (ljubičasta svjetlost) do 780 nm (crvena svjetlost).

    Isaac Newton otkrio je da bijela sunčeva svjetlost sadrži pet boja: ljubičastu, plavu, zelenu, žutu i crvenu. Njegov je eksperiment bio jednostavan i dosjetljiv: usmjerio je snop svjetlosti kroz staklenu prizmu te je projicirao nastale zrake na bijelu površinu čime je obojeni spektar svjetlosti postao vidljiv. On odgovara duginim bojama.

    U drugom eksperimentu Newton je usmjerio obojene zrake na drugu prizmu i otkrio je da je nastala svjetlost - bijela. Pronašao je dokaz da je bijela sunčeva svjetlost zbroj svih boja spektra.

    Svaka spektralna boja ima određenu valnu duljinu i spektar je boja neprekidan – od plavo-ljubičaste do narančaste.

    Boje spektra za točnu percepciju boja

    Boje i obojeni predmeti javljaju se samo onda kada su relevantne boje prisutne u spektru izvora svjetlosti. To je slučaj sa suncem, na primjer, kao i sa žaruljama sa žarnom niti i fluorescentnim cijevima s vrlo dobrim svojstvima uzvrata boja.

    Niskotlačna natrijeva žarulja, s druge strane, nema spektralne boje crvenu, plavu i zelenu, pa se predmeti osvijetljeni ovom žaruljom čine obasjani monokromatskom žutom svjetlošću.

    1C – Fizika svjetlosti: IR i UV zračenje

    Infracrveno (IR) i ultraljubičasto (UV) zračenje nužni su za život na Zemlji kao i vidljiva svjetlost. Iznad i ispod pojasa vidljivog zračenja nalaze se infracrveni i ultraljubičasti pojasevi vidljivi ljudskom oku.

    Infracrveno zračenje

    Kada infracrveno zračenje dođe u doticaj s predmetom, ono se apsorbira i pretvara u toplinu. Bez ovog toplinskog Sunčevog zračenja, Zemlja bi bila okovana vječnim ledom.

    Zahvaljujući ovom fenomenu, danas je sunčeva svjetlost sve važniji izvor alternativne energije: na tome se baziraju solarna tehnologija i fotonaponska energija. IR raspon obuhvaća valne duljine između 780 nanometara (nm) i jednog mikrometra (µ).

    Ultraljubičasto zračenje

    UV zračenje jednako je nužno za život kao i IR zračenje. Dijeli se na tri podtipa na temelju svog biološkog utjecaja:

    • UV-A zračenje (315 nm do 380 nm) potamnjuje kožu.
    • UV-B zračenje (280 nm do 315 nm) potpomaže proizvodnju vitamina D. Prekomjerno izlaganje izaziva crvenilo kože (eritemu) i opekotine od sunca.
    • UV-C zračenje (100 nm do 280 nm) uništava stanice. Koristi se u baktericidnim lampama kao sredstvo dezinfekcije.
    UV zračenje ima puno pozitivnih učinaka, na primjer proizvodnja vitamina D koju potpomaže UV-B zračenje. Međutim, previše zračenja može izazvati štetu. Ozonski nas sloj atmosfere štiti od štetnog UV zračenja, osobito od UV-C zračenja. Deplecija ozona (ozonska rupa) ima negativne posljedice za život na Zemlji.
    PrintBookmark and Share

    << Return