Lumina

Lumina

Lumina, forma vizibila de energie, observabila de ochiul uman, ce este
radiata prin mişcarea particulelor încărcate energetic. Lumina
soarelui contine energia necesara plantelor sa creasca. Plantele
transforma energia solara, intr-o forma chimica printr-un proces numit
fotosinteza. Petrolul, carbunele si gazele naturale, sun resturi de
plante ce au trait cu milioane de ani in urma. Energia din aceste
combustibile, ce se elibereaza prin ardere, este energia chimica
transformata din lumina soarelui. Cand animalele digera alimente
(plane sau alte animale) ele de asemenea elibereaza energia depozitata
prin fotosinteza.

Oamenii de stiinta au observat ca lumina se comporta ca o particula
uneori si ca o unda alteori. Particulele de lumina se numesc fotoni.
Fotonii sunt diferiti de particulele materiale prin faptul ca nu au
masa si sa misca cu viteza constanta de 300.000 km/s. Undele asociate
cu lumina sunt numite unde electromagnetica pentru ca consista in
schimbarea campurilor magnetice si electrice.

Emisiile de lumina

Lumina poate fi emisa sau radiata de electroni care graviteaza in
jurul nucleului atomului lor. Electronii pot gravita in atomi numai in
anumite cazuri se numesc orbitali si au o anumita cantitate
energetica. Cantitatea de energie de care atomul are nevoie pentru
fiecare orbital se numeste energie de nivel pentru un atom.

Fiecare atom are o cantitate unica de energie, si energiile
corespunzatoare fotonilor pot forma invelisuri ce impreuna se numesc
spectrul atomic. Acest spectru este ca o amprenta dupa care fiecare
atom poate fi identificat. Procesul de identificare a unei substante
dintr-un spectru se numeste spectroscopie. Legile care descriu
invelisul de energie al orbitalilor si al atomilor sunt legi ce
apartin Teoriei Quantice. Ele au fost inventate in 1920 special pentru
masurarea radiatiilor luminoase si marimii atomilor.

0x01 graphic

Spectrul electromagnetic

Spectru electromagnetic se refera la inteaga gama de frecvente si
lungimi de unda lae undelor electromagnetice. Lumina traditionala se
refera la gama frecventelor care pot fi receptionate si de catre om.
Aceste frecvente sunt foarte inalte aproape o jumatate sau trei
sferturidintr-un milion de miliarde Hz. Lungimile lor de unda sunt
intre 400-700 nm. Razele X au lungimi de unda care variaza de la
cateva miimi dintr-un nm la cativa nm. Cea mai scurla lungime de unda
pe care o mul o poate detecta este lumina albastra inchisa la 400 nm.
Cea mai lunga este rosul aprins la aprox. 700 nm. Cele mai multe surse
nu radiaza lumina monocromatica. Ceea ce numim lumina alba (ca cea a
soarelui) este un amestec al tuturor culorilor din spectru vizibil.
Ochiul uman raspunde cel mai bine la lumina de culoare verde cu
lungimea de unda 550 nm care este de altfel aproximativ egala cu
valoarea stralucirii luminii soarelui la suprafata pamantului.

0x01 graphic

Polarizarea

Polarizarea se refera la campului magnetic intr-o unda
electromagnetica. O unda al carei camp electric oscileaza vertical sa
spune ca avem o poarizare verticala. (idem pt orizontal). Campul
electric din undele luminoase ale soarelui vibreaza in toate deci
direct lumina soarelui poate fi numita nepolarizata. Ochelarii
Polaroid blocheaza lumina polarizata orizontal si reduc luminozitatea
luminii solare ce nu se mai reflecta pe suprafete orizontale.

0x01 graphic

Surse de lumina

Sursele de lumina difera in functie de cum distribuie energia
particulelor incarcate (electroni) ale caror mişcare produc lumina.
Daca energia vine de la caldura atunci sursa se numeste incandescenta.
Daca energia energia provine din alta sursa chimica sau electrica,
sursa se numeste luminescenta.

Sursa Incandescenta. La sursa incandescenta atomii se ciocnesc unii cu
altii. Aceste coliziuni transfera energie spre electroni impingandu-i
pe acestia spre nivele suparioare. Cand electronii elibereaza aceasta
energie, ei emit fotoni. Unele coliziuni sunt mai puternica iar
alltele mai putin puternica astfer sun elminati fotoni de energie
diferita. Lumina lumanarii este incandescenta si rezulta din excitarea
atomilor de funingine in flacara incinsa. Lumina dintr-un bac
incandescent provide din excitarea atomilor dintr-un fir subtire numit
filament care sete incalzit de curentul ce trece prin el. Aproape 75%
din radiatiile ce provin de la lumina incandescenta a unui bac sunt
infrarosii. Oamenii de stiinta au invatat despre proprietatile luminii
incandescente reale si le-au comparat cu o incandescenta teoretica
numita "Black Body". Un "Black Body" este o sursa ideala de lumina
incandescenta cu o emisie a spectrului ce nu depinde din ce material
provine lumina, ci numai de temperatura acestuia.

0x01 graphic

Sursa Luminescenta absoarbe energie din alta sursa decat caldura, si
este de obicai mai rece decat sursa incandescenta. Culoarea unei surse
luminescente nu este raportata la menperatura sa. O lumina
fluorescenta este un tip de lumina luminescenta care face uz de un
element chimic numit fosfor. Tuburile fluorescente sunt umplute cu
vapori de mecur si amestecate cu fosfor. Cand electricitatea trece
prin tub vaporii de mercur se excita si emit lumina abastra, verde,
violeta si ultravioleta. Componentele cu fosfor sunt folosite in
convertirea energiei elecronilor in lumina la tuburile cinescopice ale
televozoarelor. Razele electronilor din tub se ciocnesc cu atomii de
fosfor in mici puncte pe ecran, excitand electronii din atomul de
fosfor spre nivele mai inalte de energie. Cand electronii se intorca
la nivelol original de energie ei emit lumina vizibila. Lumina de la
toti electronii de fosfor creeaza imaginea. Daca intarzierea dintre
absortia si emisia de energie este mai mare decat 1 secunda atunci
sursa se numeste fosforescenta. Materialele fosforescente pot lumina
intunericul cateva minute daca au fost expuse la soare.

Aurora boreala si aurora australiana (ce apar in cerul noptii a
latitudini mari) sunt surse luminescenta. Electronii, din vantul
solar. Ce se indeparteaza de soare, sunt atrasi de campul
gravitational al pamantului si sunt aruncati in atmosfera superioara
aprape de polul nord si sud. Aici ei se ciocnesc cu moleculele si asta
produce lumina in cerul noptii.

Chimioluminescenta ete procedeul prin care o reactie chimica produce
molecule cu electroni ce au un nivel ridicat al energiei si pot radia
lumina. Culoarea luminii depinde de reactia chimica. Cand
chimioluminescenta apare la plane sau animale se numeste
bioluminescenta.

LASER-ul

Un laser este un tip special de lumina produse de unde forte
regulatecare permit luminii sa fie foarteatent concentrata. Sursele
LASER au atomi ai caror electroni radiaza pe rand sau sincronizat.
Laserele ua multiple aplicatii in madicina, cercetari stiintifica,
tehnologie mmilitara si comunicatii. Ele ofera o foarte si
controlabila sursa de energie care poate fi folosita in rezolvarea
celor mai complicate actiuni. Lumina LASER poate fi folosita la
gaurirea diamantelor si in fabricarea de componente microelectronica.
Precizia LASER-ului ajuta pe doctori sa faca operatii fara a vatama
tesutul epiderial. LASER-ele sunt foarte folositoare si in comunicatii
pntrru ca lumina LASER-ului poate transporta o cantitate insemnata de
informatie si sa calatoreasca pe distante mari fara a-si pierde tinta.

Detectia luminii

Pentru fiecare mod de a produce lumina exista si un alt mod de a o
detecta. Asa cum caldura produce, de exemplu, lumina incandescenta asa
si lumina produce caldura masurabila cand absorbita de un material.

Efectul fotoelectric

Reprezinta fenomenul prin care un atom absoarbe un foton care are atat
de multa energie incat elibereaza un electron al tomului. Mare parte
din energia fotonului realizeaza un electron pentru atom. Aceasta
energie este numita energie activanta pentru electron. Restul energiei
fotonului ajuta la miscarea electronului. Dearece energia energia
fotonului este proportionala cu frecventa electronului realizat,
fotoelectronul se va misca mai repede atunci cand absoarbe lumina de
frecventa mai inalta.

Metalele cu activare joasa a energiei sunt folosite la fabricarea
fotodetectoarelor si a celulelor fotoelectrice ale caror proprietati
sunt de a se schimba in prezenta luminii. Celulele solare folosesc
efectul fotoelectric pentru a converti lumina solara in energie
electrica. Acestea sunt folosite in loc de baterii in aplicatii mobile
ca satelitii spatiali dar si la telefoanele de urgenta ...