CÁC VẬT THỂ PHÁT SÁNG: ĐẶC ĐIỂM VÀ CÁCH CHÚNG TẠO RA ÁNH SÁNG CỦA RIÊNG MÌNH - VẬT LÝ - 2025

Vật thể phát sáng được gọi là bất kỳ vật thể tự nhiên hoặc phi tự nhiên nào phát ra ánh sáng của chính nó, đây là một phần của quang phổ điện từ mà mắt người có thể nhìn thấy được. Đối lập với vật thể phát sáng là vật thể không phát sáng.

Các vật thể không phát sáng có thể nhìn thấy được vì chúng được chiếu sáng bằng ánh sáng do các vật phát sáng phát ra. Các vật thể không phát sáng cũng được gọi là vật thể được chiếu sáng, mặc dù chúng không phải lúc nào cũng ở trạng thái đó.

Mặt Trời, một thiên thể sáng soi cả bầu trời và biển cả. Nguồn: pixabay

Các vật thể phát sáng là nguồn ánh sáng chính vì chúng phát ra nó, trong khi các vật thể không phát sáng là nguồn ánh sáng thứ cấp vì chúng phản xạ lại nguồn sáng do chúng tạo ra.

Ví dụ về vật thể phát sáng và không phát sáng

Vật thể phát sáng

Có những vật trong tự nhiên có khả năng phát ra ánh sáng. Bao gồm các:

- Mặt trời.

- Những ngôi sao.

- Côn trùng phát quang, chẳng hạn như đom đóm và những loài khác.

- Những tia sáng.

- Cực quang borealis hoặc đèn phương Bắc.

Sau đây là các vật thể phát sáng do con người tạo ra:

- Đèn hoặc bóng đèn sợi đốt.

- Ngọn lửa của một ngọn nến.

- Đèn huỳnh quang.

- Đèn LED.

- Màn hình của điện thoại di động.

Vật thể không phát sáng

Trong tự nhiên có nhiều vật không tự phát ra ánh sáng nhưng có thể chiếu sáng được:

- Mặt trăng, phản chiếu ánh sáng mặt trời.

- Các hành tinh và vệ tinh của chúng, cũng phản xạ ánh sáng mặt trời.

- Cây cối, núi non, con vật phản chiếu ánh sáng của bầu trời và Mặt trời.

- Mây trời xanh ngắt. Chúng có thể nhìn thấy được do sự tán xạ của ánh sáng mặt trời.

Bóng đèn cơ thể phát sáng nhân tạo chiếu sáng ban đêm của chúng ta. Nguồn: pixabay

Đặc điểm của vật thể phát sáng và ánh sáng của chúng

Đặc điểm chính của vật thể phát sáng là ánh sáng mà chúng ta có thể nhìn thấy chúng được tạo ra bởi chính vật thể đó.

Chúng ta có thể nhìn thấy người và vật nhờ ánh sáng phát ra từ các vật thể phát sáng, dù là tự nhiên hay nhân tạo. Và cũng bởi vì thiên nhiên đã ban tặng cho chúng ta cơ quan thị giác.

Trong trường hợp không có vật thể phát sáng, chúng ta không thể nhìn thấy mọi thứ xung quanh chúng ta. Nếu bạn đã từng trải qua bóng tối hoàn toàn, thì bạn biết tầm quan trọng của các vật thể phát sáng.

Tức là không có ánh sáng thì không có tầm nhìn. Thị giác của con người và động vật là sự tương tác giữa ánh sáng do các vật phát sáng phát ra và ánh sáng được phản xạ bởi các vật thể không phát sáng với các cảm biến ánh sáng trong mắt và với não của chúng ta, nơi hình ảnh cuối cùng được xây dựng và giải thích.

Khả năng nhìn được là do ánh sáng do các vật thể phát ra hoặc phản xạ di chuyển trong không gian và đến mắt chúng ta.

Photon

Một photon là lượng ánh sáng nhỏ nhất mà một vật thể phát sáng có thể phát ra. Các photon được phát ra bởi các nguyên tử của các vật thể phát sáng và phản xạ hoặc phân tán bởi các vật thể không phát sáng.

Chỉ có thể nhìn được khi một số photon này, được phát ra, tán xạ hoặc phản xạ, đến được mắt chúng ta, nơi chúng tạo ra một kích thích điện tử ở các đầu tận cùng của dây thần kinh thị giác mang xung điện đến não.

Làm thế nào để các vật thể phát sáng tạo ra ánh sáng?

Các photon được phát ra bởi các nguyên tử của các vật thể phát sáng khi chúng được kích thích theo cách mà các electron của các obitan nguyên tử chuyển đến các trạng thái có năng lượng cao hơn, sau đó phân rã thành các trạng thái có năng lượng thấp hơn với sự phát xạ các photon.

Mọi cơ thể, nếu nhiệt độ của nó được tăng lên, sẽ trở thành một vật phát ra ánh sáng. Một miếng kim loại ở nhiệt độ phòng là vật thể không phát sáng, nhưng ở nhiệt độ 1000 độ C thì nó là vật thể phát sáng, vì các electron chiếm các mức cao hơn và khi chúng phân rã xuống mức thấp hơn, chúng phát ra các photon trong phạm vi của quang phổ nhìn thấy được.

Đây là những gì xảy ra ở cấp độ nguyên tử với tất cả các vật thể phát sáng, có thể là Mặt trời, ngọn lửa của ngọn nến, dây tóc của bóng đèn sợi đốt, các nguyên tử của bột huỳnh quang của bóng đèn tiết kiệm năng lượng hoặc các nguyên tử của điốt LED, đó là thân đèn nhân tạo mới nhất.

Điều khác nhau giữa các trường hợp là cơ chế kích thích cho các electron đi đến các mức năng lượng nguyên tử cao hơn, sau đó phân rã và phát ra các photon.

Tất cả những gì chúng ta thấy là quá khứ

Tầm nhìn không phải là tức thời, vì ánh sáng truyền đi với tốc độ hữu hạn. Tốc độ ánh sáng trong không khí và trong chân không là 300 nghìn km / giây.

Các photon ánh sáng rời khỏi bề mặt Mặt trời mất 8 phút 19 giây để đến mắt chúng ta. Và các photon được phát ra bởi Alpha Centauri, ngôi sao gần chúng ta nhất, mất 4,37 năm để đến mắt chúng ta nếu chúng ta đang nhìn lên bầu trời.

Các photon mà chúng ta có thể quan sát bằng mắt thường hoặc qua kính viễn vọng trong thiên hà Andromeda, thiên hà gần nhất với chúng ta, sẽ xuất hiện từ đó 2,5 triệu năm trước.

Ngay cả khi chúng ta nhìn thấy Mặt trăng, chúng ta đang nhìn thấy một Mặt trăng cũ, bởi vì những gì chúng ta đang nhìn là một hình ảnh từ 1,26 giây trước. Và hình ảnh các cầu thủ đá bóng mà chúng ta nhìn thấy trên khán đài cách các cầu thủ 300 mét, là hình ảnh cũ một phần triệu giây trong quá khứ.

Lưỡng tính của ánh sáng

Theo các lý thuyết được chấp nhận nhiều nhất, ánh sáng là sóng điện từ, cũng như sóng vô tuyến, vi sóng dùng để nấu chín thức ăn, vi sóng từ điện thoại di động, tia X và bức xạ tử ngoại.

Tuy nhiên, ánh sáng là một sóng nhưng nó cũng được tạo thành từ các hạt gọi là photon, như chúng ta đã nói trước đó. Ánh sáng có hành vi kép này, được gọi trong vật lý là đối ngẫu sóng-hạt.

Tất cả các loại sóng điện từ khác nhau về bước sóng của chúng. Phần phổ điện từ mà mắt người có thể cảm nhận được gọi là quang phổ khả kiến.

Quang phổ khả kiến ​​tương ứng với một dải hẹp của phổ điện từ giữa 0,390 micron và 0,750 micron. Đây là kích thước đặc trưng của động vật nguyên sinh (amip hoặc tham số).

Bên dưới phổ khả kiến, tính theo bước sóng, chúng ta có bức xạ tử ngoại có bước sóng tương đương với kích thước của các phân tử hữu cơ.

Và phía trên phổ khả kiến ​​là bức xạ hồng ngoại, kích thước của nó tương đương với đầu kim. Ở đầu kim này, 10 đến 100 động vật nguyên sinh có thể phù hợp, tức là 10 đến 100 bước sóng của quang phổ khả kiến.

Ngược lại, vi sóng có bước sóng từ cm đến mét. Sóng vô tuyến điện có độ dài từ hàng trăm mét đến hàng nghìn mét. Tia X có bước sóng ngang với kích thước của nguyên tử, còn tia gamma có bước sóng ngang với hạt nhân nguyên tử.

Màu sắc và quang phổ nhìn thấy được

Quang phổ khả kiến ​​bao gồm nhiều màu sắc khác nhau có thể được phân biệt trong cầu vồng hoặc trong ánh sáng mặt trời phân tán trên lăng kính thủy tinh. Mỗi màu có một bước sóng có thể được biểu thị bằng nanomet, là một phần triệu milimét.

Quang phổ ánh sáng và bước sóng của nó tính bằng nanomet (nm), từ cao nhất đến thấp nhất, như sau:

- Màu đỏ. Giữa 618 và 780 nm.

- Trái cam. Giữa 581 và 618 nm.

- Màu vàng. Giữa 570 và 581 nm.

- Màu xanh lá. Giữa 497 và 570 nm.

- Màu lục lam. Giữa 476 và 497 nm.

- Màu xanh da trời. Giữa 427 và 476 nm.

- Màu tím. Giữa 380 và 427 nm.

Cơ thể màu đen phát sáng, năng lượng và động lượng

Ánh sáng có năng lượng và động lượng. Mỗi màu trong quang phổ khả kiến ​​tương ứng với các photon có năng lượng khác nhau và động lượng hoặc động lượng khác nhau. Điều này đã được học nhờ những nhà tiên phong của vật lý lượng tử như Max Planck, Albert Einstein và Louis De Broglie.

Max Planck phát hiện ra rằng năng lượng ánh sáng có dạng gói hoặc lượng tử, mà năng lượng E được đo bằng Joules và bằng tích của một hằng số tự nhiên cơ bản được gọi là hằng số Planck, được ký hiệu bằng chữ h và tần số f trong Hertz.

E = h ∙ f

Khám phá này được thực hiện bởi Planck nhằm giải thích phổ bức xạ của một vật thể phát sáng, vật thể chỉ phát ra bức xạ nhưng không phản xạ bất kỳ, được gọi là "vật thể đen" và phổ phát xạ của nó thay đổi theo nhiệt độ.

Hằng số Planck là h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Nhưng không nghi ngờ gì nữa, chính Albert Einstein đã khẳng định rằng ánh sáng là các photon có năng lượng được cho theo công thức Planck, là cách duy nhất để giải thích một hiện tượng được gọi là hiệu ứng quang điện, trong đó một vật liệu được chiếu sáng bằng ánh sáng sẽ phát ra các electron. Chính nhờ công trình này mà Einstein đã nhận được giải Nobel.

Nhưng photon, giống như mọi hạt và mặc dù không có khối lượng, có một động lực hoặc động lượng được đưa ra bởi một mối quan hệ do Louis De Broglie phát hiện ra trong khuôn khổ của đối ngẫu sóng-hạt của photon và các đối tượng lượng tử.

Quan hệ de Broglie nói rằng động lượng p của photon bằng thương số của hằng số Planck h và bước sóng λ của photon.

P = h / λ

Màu đỏ có bước sóng 618 × 10 ^ -9 m và tần số 4,9 x 10 ^ 14 Hz, do đó năng lượng của một photon là 3,2 × 10 ^ -19J và động lượng của nó là 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

Ở đầu kia của quang phổ nhìn thấy là màu tím với bước sóng 400 × 10 ^ -9 m và tần số 7,5 x 10 ^ 14 Hz, do đó năng lượng của một photon là 4,9 × 10 ^ -19J và động lượng của nó là 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Từ những tính toán này, chúng tôi kết luận rằng màu tím có nhiều năng lượng hơn và nhiều động lượng hơn màu đỏ.

Người giới thiệu

1. Tippens, P. 2011. Vật lý: Khái niệm và Ứng dụng. Phiên bản thứ 7. Đồi Mac Graw. 262-282.
2. Wikipedia. Quang phổ khả kiến. Khôi phục từ wikipedia.com
3. Wikipedia. Quang phổ điện từ. Khôi phục từ wikipedia.com
4. Wikipedia. Nguồn sáng. Khôi phục từ wikipedia.com
5. Wikibooks. Vật lý, quang học, bản chất của ánh sáng. Được khôi phục từ: es.wikibooks.org