발광체 : 특성 및 자체 조명 생성 방법 - 물리적 인 - 2025

발광체는 호출 이 인간의 눈에 의해 보이는 전자기 스펙트럼의 일부가되는 자체 발광 임의의 천연 또는 비 천연 개체. 발광 물체의 반대는 비 발광 물체입니다.

비 발광 물체는 발광 물체에서 방출되는 빛에 의해 조명되기 때문에 볼 수 있습니다. 비 발광체는 항상 그 상태에 있지는 않지만 조명 체라고도합니다.

하늘과 바다를 비추는 빛나는 몸, 태양. 출처 : pixabay

발광 물체는 방출하기 때문에 1 차 광원이며, 비 발광 물체는 전자에서 생성 된 물체를 반사하기 때문에 2 차 광원입니다.

발광체와 비 발광체의 예

빛나는 물체

자연에는 빛을 발산 할 수있는 물체가 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

- 태양.

- 별들.

-반딧불이와 같은 발광 곤충.

-광선.

-오로라 보 리 얼리 스 또는 오로라.

다음은 인공 발광 물체입니다.

-백열등 또는 전구.

-촛불의 불꽃.

-형광등.

-LED 조명.

-휴대폰 화면.

비 발광 물체

자연에는 스스로 빛을 발산하지 않지만 조명을받을 수있는 많은 물체가 있습니다.

-햇빛을 반사하는 달.

-햇빛을 반사하는 행성과 위성.

-나무, 산, 동물은 하늘과 태양의 빛을 반사합니다.

-푸른 하늘과 구름. 햇빛의 산란으로 인해 볼 수 있습니다.

우리의 밤을 비추는 인공 발광체 전구. 출처 : pixabay

발광체의 특성과 빛

발광체의 주요 특징은 우리가 볼 수있는 빛이 물체 자체에서 생성된다는 것입니다.

자연적이든 인공적이든간에 발광체에서 방출되는 빛 덕분에 사람과 사물을 볼 수 있습니다. 또한 자연이 우리에게 시각 기관을 부여했기 때문입니다.

발광체가 없으면 우리를 둘러싼 모든 것을 볼 수 없습니다. 완전한 어둠을 경험 한 적이 있다면 발광체의 중요성을 알고 있습니다.

즉, 빛이 없으면 비전이 없습니다. 인간과 동물의 시각은 발광체에서 방출되는 빛과 비 발광체에서 반사 된 빛과 눈의 빛 센서, 그리고 이미지가 최종적으로 구성되고 해석되는 뇌 사이의 상호 작용입니다.

물체에서 방출되거나 반사되는 빛이 공간을 통해 우리 눈에 도달하기 때문에 시력이 가능합니다.

광자

광자는 발광체가 방출 할 수있는 가장 작은 양의 빛입니다. 광자는 발광체의 원자에 의해 방출되고 비 발광체에 의해 반사되거나 산란됩니다.

시각은 방출, 산란 또는 반사 된 이러한 광자 중 일부가 우리 눈에 도달 할 때만 가능하며, 여기에서 뇌로 전기 펄스를 전달하는 시신경 끝에서 전자 여기를 생성합니다.

발광체는 어떻게 빛을 생성합니까?

광자는 발광체의 원자가 여기되어 원자 궤도의 전자가 더 높은 에너지 상태로 이동하고 나중에 광자의 결과로 방출되는 낮은 에너지 상태로 붕괴되는 방식으로 여기 될 때 방출됩니다.

모든 신체는 온도가 상승하면 발광체가됩니다. 실온에서 금속 조각은 비 발광체이지만 섭씨 1000도에서는 전자가 더 높은 수준을 차지하고 더 낮은 수준으로 붕괴하면 가시 스펙트럼 범위의 광자를 방출하기 때문에 발광체입니다.

이것은 태양, 촛불의 불꽃, 백열 전구의 필라멘트, 에너지 절약 전구의 형광 분말 원자 또는 LED 다이오드의 원자와 같은 모든 발광체와 함께 원자 수준에서 일어나는 일입니다. 최신 인공 조명 본체.

경우에 따라 다른 것은 전자가 더 높은 에너지 원자 수준으로 이동 한 다음 감쇠하고 광자를 방출하는 여기 메커니즘입니다.

우리가 보는 모든 것은 과거

빛은 유한 한 속도로 이동하기 때문에 시각은 순간적이지 않습니다. 공기와 진공 상태에서 빛의 속도는 초당 30 만 킬로미터 정도입니다.

태양 표면을 떠나는 광자는 우리 눈에 도달하는 데 8 분 19 초가 걸립니다. 가장 가까운 별인 센타 우리 알파가 방출하는 광자는 우리가 하늘을 바라 볼 때 눈에 도달하는 데 4.37 년이 걸립니다.

우리 자신과 가장 가까운 안드로메다 은하에서 육안으로 또는 망원경을 통해 관찰 할 수있는 광자는 250 만년 전에 그곳에서 나왔을 것입니다.

우리가보고있는 것은 1.26 초 전의 이미지이기 때문에 우리는 달을 볼 때도 오래된 달을보고 있습니다. 그리고 우리가 선수들로부터 300 미터 떨어진 스탠드에서 보는 축구 경기 선수들의 이미지는 과거 100 만분의 1 초의 오래된 이미지입니다.

빛의 이중성

가장 널리 받아 들여진 이론에 따르면, 빛은 전파, 음식을 조리하는 전자 레인지, 휴대폰의 전자 레인지, X- 레이 및 자외선과 마찬가지로 전자파입니다.

그러나 빛은 파동이지만 앞에서 언급했듯이 광자라는 입자로도 구성됩니다. 빛은 물리학에서 파동 입자 이중성으로 알려진이 이중 동작을 가지고 있습니다.

모든 다양한 전자파는 파장이 다릅니다. 사람의 눈이인지 할 수있는 전자기 스펙트럼의 일부를 가시 스펙트럼이라고합니다.

가시 스펙트럼은 0.390 마이크론과 0.750 마이크론 사이의 좁은 전자기 스펙트럼 범위에 해당합니다. 이것은 원생 동물 (amoeba 또는 paramecium)의 특징적인 크기입니다.

가시 스펙트럼 아래의 파장에는 파장이 유기 분자의 크기와 비슷한 자외선이 있습니다.

그리고 가시 스펙트럼 위에는 적외선이 있는데, 그 크기는 바늘 끝과 비슷합니다. 이 바늘 끝에는 10 ~ 100 개의 원생 동물, 즉 가시 스펙트럼의 10 ~ 100 개 파장이 들어갈 수 있습니다.

대조적으로, 마이크로파는 센티미터와 미터 사이의 파장을 가지고 있습니다. 전파의 길이는 수백 미터에서 수천 미터입니다. X 선은 원자의 크기와 비슷한 파장을 가지고있는 반면 감마선은 원자핵과 비슷한 파장을 가지고 있습니다.

색상 및 가시 스펙트럼

가시 스펙트럼에는 무지개 또는 유리 프리즘에 산란 된 햇빛에서 구별 할 수있는 다양한 색상이 포함됩니다. 각 색상은 나노 미터 단위로 표현할 수있는 파장을 가지고 있으며 이는 백만 분의 1 밀리미터입니다.

가장 높은 것부터 가장 낮은 것까지 나노 미터 (nm) 단위의 빛 스펙트럼과 파장은 다음과 같습니다.

-빨강. 618 ~ 780nm 사이.

- 주황색. 581 ~ 618nm 사이.

- 노랑. 570 ~ 581nm 사이.

- 초록. 497 ~ 570nm 사이.

-청록. 476 ~ 497nm 사이.

- 푸른. 427 ~ 476nm 사이.

-바이올렛. 380 ~ 427nm 사이.

빛나는 흑체, 에너지 및 운동량

빛에는 에너지와 추진력이 있습니다. 가시 스펙트럼의 각 색상은 다른 에너지와 다른 운동량 또는 운동량의 광자에 해당합니다. 이것은 Max Planck, Albert Einstein 및 Louis De Broglie와 같은 양자 물리학의 선구자 덕분에 알려졌습니다.

Max Planck은 빛 에너지가 패킷 또는 퀀 타로 제공되며, 그 에너지 E는 줄 단위로 측정되고 Planck 상수로 알려진 자연의 기본 상수의 곱과 같습니다. 헤르츠.

E = h ∙ f

이 발견은 발광체의 복사 스펙트럼을 설명하기 위해 플랑크에 의해 이루어졌습니다. 발광체는 복사만을 방출하지만 반사하지 않는 "흑체"라고 알려진 발광체는 온도에 따라 방출 스펙트럼이 변합니다.

플랑크 상수는 h = 6.62 × 10 ^ -34 J * s입니다.

그러나 의심 할 여지없이, 빛은 빛으로 비춰진 물질이 전자를 방출하는 광전 효과로 알려진 현상을 설명하는 유일한 방법으로 플랑크의 공식에 따라 주어진 에너지를 가진 광자임을 확인한 사람은 알버트 아인슈타인이었습니다. 이 작품을 위해 아인슈타인이 노벨상을 수상했습니다.

그러나 광자는 모든 입자와 마찬가지로 질량이 없음에도 불구하고 광자와 양자 물체의 파동 입자 이중성의 틀에서 Louis De Broglie가 발견 한 관계에 의해 주어진 추진력 또는 운동량을 가지고 있습니다.

de Broglie 관계는 광자의 운동량 p가 플랑크 상수 h의 몫과 광자의 파장 λ와 같다고 말합니다.

P = h / λ

빨간색은 파장이 618 × 10 ^ -9 m이고 주파수는 4.9 x 10 ^ 14 Hz이므로 광자의 에너지는 3.2 x 10 ^ -19J이고 운동량은 1.0입니다. × 10 ^ -27 kg * m / s.

가시 스펙트럼의 다른 쪽 끝은 400 × 10 ^ -9 m의 파장과 7.5 x 10 ^ 14 Hz의 주파수를 가진 보라색이므로 광자의 에너지는 4.9 × 10 ^ -19J입니다. 그리고 그 운동량은 1.7 × 10 ^ -27 kg * m / s입니다. 이 계산에서 우리는 보라색이 빨간색보다 더 많은 에너지와 운동량을 가지고 있다는 결론을 내립니다.

참고 문헌

1. Tippens, P. 2011. 물리학 : 개념 및 응용. 7 판. Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedia. 가시 스펙트럼. wikipedia.com에서 복구
3. Wikipedia. 전자기 스펙트럼. wikipedia.com에서 복구
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5. 위키 북. 물리학, 광학, 빛의 본질. 출처 : es.wikibooks.org