Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Φυσική Γ Λυκείου Γενικής Παιδείας Κεφάλαιο_1: Το Φως Ενότητα_1.1: Η Φύση του Φωτός Παπακαμμένος Χριστόφορος Φυσικός Ρ/Η (ΠΕ_12.10) cpapakam@gmail.com 5ο ΓΕΛ Καλλιθέας Σχ. Έτος: 2011-2012 Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΦΩΣ – ΚΥΜΑ Ή ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ; Είναι το μεγαλύτερο και το παλαιότερο από τα κβαντικά μυστήρια . Μας απασχολεί τουλάχιστον από την εποχή του αρχαίου Έλληνα φιλοσόφου Ευκλείδη. Πως άραγε παράγεται το φως; Σε φαινόμενα όπως η συμβολή, η περίθλαση και η πόλωση εκδηλώνεται η κυματική φύση του φωτός (ηλεκτρομαγνητικό κύμα), ενώ σε φαινόμενα που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη (απορρόφηση – εκπομπή), όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, εκδηλώνεται η σωματιδιακή φύση του φωτός. Τα φαινόμενα της ανάκλασης και της διάθλασης ερμηνεύονται και με τις δύο φύσεις του. Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΦΩΣ – ΚΥΜΑ Ή ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ; Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΦΩΣ – ΚΥΜΑ Ή ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ; Διόρθωση Μετάφρασης: όπου «σχέδιο παρεμβολής -> «σχέδιο συμβολής». Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΦΩΣ – ΚΥΜΑ Ή ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ; Οι αρχαίοι έλληνες πίστευαν ότι το φως που εκπέμπει ο ήλιος, αλλά και κάθε φωτοβολούσα πηγή αποτελείται από μικρά σωματίδια τα οποία κινούνται με μεγάλη ταχύτητα και όταν πέφτουν στο μάτι του παρατηρητή διεγείρουν το αισθητήριο της όρασης. Στο τέλος του 19ου αιώνα και στις αρχές του 20ου αιώνα δύο μεγάλοι φυσικοί, ο James Clerk Maxwell και ο Μax Planck εδραίωσαν με τις θεωρίες που ανέπτυξαν την άποψή μας για τη φύση του φωτός. James Clerk Maxwell Μax Planck Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΤΟ ΦΩΣ ΩΣ ΚΥΜΑ Maxwell (1873) Το φως είναι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα, τα οποία ξεκινούν από τη φωτεινή πηγή και διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΤΟ ΦΩΣ ΩΣ ΚΥΜΑ Το φως είναι μόνο τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που ανιχνεύονται από τα μάτια μας. Για να ανιχνευτεί από το μάτι μας ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, πρέπει το κύμα αυτό να έχει μήκος κύματος από 400 nm μέχρι 700 nm όταν διαδίδεται στο κενό Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΤΟ ΦΩΣ ΩΣ ΚΥΜΑ Όταν το φως αλλά και κάθε άλλο ηλεκτρομαγνητικό κύμα διαδίδεται στο κενό, τότε η ταχύτητα διάδοσής του ισούται με: Το μήκος κύματος λο, η συχνότητα f και η ταχύτητα διάδοσης co, συνδέονται με τη θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής: Δηλαδή, όσο πιο μεγάλο είναι το μήκος κύματος, τόσο μικρότερη είναι η συχνότητα του κύματος και αντίστροφα. c o= 3 x 108 m/s Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΤΟ ΦΩΣ ΩΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ Η θεωρία του Maxwell δεν κατάφερε να ερμηνεύσει φαινόμενα που έχουν να κάνουν με την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία πέφτει στην επιφάνεια κάποιων μετάλλων και τις αναγκάζει να εκπέμψουν ηλεκτρόνια). Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΤΟ ΦΩΣ ΩΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ Planck (1900) Το φως και γενικότερα κάθε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εκπέμπεται και απορροφάται από τα άτομα της ύλης όχι κατά συνεχή τρόπο αλλά ασυνεχώς. Δηλαδή κάθε άτομο εκπέμπει ή απορροφά στοιχειώδη ποσά ενέργειας που ονομάζονται κβάντα φωτός ή φωτόνια. Κάθε φωτόνιο μιας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μεταφέρει ενέργεια Ε η οποία υπολογίζεται από τη σχέση: Όπου h μία σταθερά που έχει τιμή h = 6,63x10-34 Js και ονομάζεται σταθερά του Planck Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΣΥΝΟΨΗ Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Τα ορατά ηλεκτρομαγνητικά κύματα (φως) αποτελούν ένα μικρό ποσοστό του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Το μήκος κύματος λο, η συχνότητα f και η ταχύτητα διάδοσης co, συνδέονται με τη θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής: Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία του Planck το φως εκπέμπεται και απορροφάται από την ύλη ασυνεχώς. Κάθε άτομο εκπέμπει ή απορροφά στοιχειώδη ποσά ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Το κάθε φωτόνιο έχει ενέργεια που υπολογίζεται από τον τύπο: Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑ Κυματική Εξίσωση Ενέργεια Φωτονίου C0=3x108 m/s – Η ταχύτητα του φωτός λ0 - [m] – το μήκος κύματος του φωτός σε μέτρα f - [Hz] – η συχνότητα σε Hz=1/sec h=6,63x10-34 Js - Η σταθερά του Plank f - [Hz] – η συχνότητα σε Hz=1/sec E – [J] – η ενέργεια του φωτονίου σε Joule Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ Οι αστρονόμοι ισχυρίζονται ότι η σημερινή εικόνα ενός γαλαξία στο τηλεσκόπιο αφορά κάποια στιγμή του παρελθόντος του. Πώς εξηγείτε αυτό τον ισχυρισμό; Τι είναι το φως σύμφωνα με τη θεωρία του Maxwell; Πώς ερμηνεύει η κβαντική θεωρία του Planck την εκπομπή και την απορρόφηση του φωτός; Τι σημαίνει ο όρος κβάντα (quantum); Να βρείτε την ταχύτητα του φωτός αν, είναι γνωστό ότι το φως καλύπτει την απόσταση Γη-Σελήνη, η οποία είναι ίση με 3,84*108m, σε χρόνο 1,28s. Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10

Φυσική Γ Λυκείυ Γενικής Παιδείας - Το Φώς - Η Φύση του Φωτός Η φύση του φωτός ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ ΤΕΛΟΣ Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10 / cpapakam@gmail.com Παπακαμμένος Χριστόφορος ΠΕ_12.10