Оптические свойства света

Свет как физическая величина. Оптические свойства света

Задание:

Ответить на вопросы:

Что такое свет

Перечислите оптические свойства света

Свет как физическая величина.

Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели.. Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.

На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.

Оптические свойства света

Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.

Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.

Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну.

Пример смешанного освещения при съемке мячика для гольфа:

Некоторые особенности освещения в разное время суток

Полдень – это время, когда солнце над головой, в зените, и направляет свои лучи перпендикулярно вниз. Характеризуется резкими переходами от света к тени.

В такое время достаточно сложно выбрать удачную точку для съемки и поймать хороший свет, но при желании можно добиться на фотографии ощущения летней жары, зноя и даже жажды. Фотографировать в это время суток сложно, технически проще снимать после полудня, вечером или в сумерки.

Утро, после рассвета и ближе к полудню. После полудня.

Эти времена суток похожи. Свет становится «мягче» и лучше, по сравнению с полуднем, а объекты начинают отбрасывать тени и становятся более объемными. Такое состояние природы удачно передается резкими переходами от света к тени. Настроение улучшается, если преобладают голубые оттенки – от легкой дымки на горизонте до теней. Своеобразные рисунки могут создавать лучи солнца. Достаточно удобное время для занятий фотографией.

«Золотой час». Сразу после рассвета и за час до заката

Сразу после восхода солнца и час перед закатом наиболее удачное и желательное время для фотографии. Это период характеризуется горизонтальным светом, благодаря которому объекты отбрасывают длинные тени. Цвета на фотографиях получаются мягкие и теплые.

Сумерки, до рассвета и после заката

Сумерки — это полчаса до восхода солнца или полчаса после заката. В это время небо еще светлое, но нет никаких прямых солнечных лучей. Основным источником света, фактически, становится весь небосклон. Этот рассеянный свет характеризуется появлением теплых красных оттенков с одной стороны и холодных синих с другой. Освещение меняется и от присутствия облаков. Тени становятся прозрачными и приобретают различные формы. В целом, в это время суток освещение становится эффектным, надо лишь суметь увидеть его. Фотографии получаются удивительно мягкими, наполненные ощущением спокойствия и умиротворения.

Когда на небе пасмурно

В пасмурную погоду свет становится «прохладным» и мягким, в связи с отсутствием прямых солнечных лучей. Характеризуется низкой контрастностью. Текстуры проявляются гораздо тоньше, а цвета на фотографии в большей степени зависят от отражения света от объектов съемки.

Многие фотографы не любят такой тип освещения, но зря. Например облака, закрывающие яркий солнечный свет, могут создать идеальное освещение для портретов на природе (если вы правильно выставили баланс белого), так как свет не отбрасывает резкие тени на лице объекта. В пасмурную погоду неплохо получаются фотографии цветов, их внешний вид и насыщенность улучшаются.

В ночное время глаз человека не способен воспринимать полную гамму красок. К счастью, современные цифровые фотокамеры довольно точно передают оттенки даже при низкой освещенности. Можно использовать всевозможные источники света – от луны до отблесков костра, а также отражение неба в воде. Снимки станут интереснее и красочнее. Эффектные результаты при съемке дают освещение костра, керосиновой лампы, свечи или даже спички. Более того, неожиданные результаты могут получиться при съемке бенгальских огней или праздничного фейерверка.