Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.2: Природа Світла

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    37078

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Краса дорогоцінного каменю майже повністю залежить від того, як він взаємодіє зі світлом. Вогонь діаманта та гра кольорів в опалі - лише два приклади.

    Вчені визнають дві різні теорії, щоб пояснити спосіб передачі світла:

    • Теорія електромагнітних хвиль
    • квантова теорія

    Обидві теорії важливо вивчити, щоб ви могли зрозуміти причини кольору в дорогоцінних каменях.

    хвильова теорія

    Базовий

    Ця теорія, розроблена голландським вченим Крістіаном Гюйгенсом (1629-1695) і пізніше досліджена іншими, стверджує, що світло - це форма енергії, що рухається в хвильовому русі.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Поперечне світло

    Хвильові рухи світла рухаються від його джерела у всіх напрямках. Це можна порівняти з тим, що відбувається, коли ви кидаєте цеглу в калюжу води: поверхня води починає вібрувати і ці вібрації викликають поперечні хвилі. Поперечні хвилі вібрують в напрямку (як вгору і вниз) перпендикулярно напрямку, в якому хвиля поширюється.

    Примітка: хоча ми не бачимо світла, ми можемо бачити колір. Це викликано всмоктуванням.

    Файл: хвиля.png

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Довжина хвилі та амплітуда

    Існує залежність між довжиною хвилі і кольором світла, що пояснюється тим, що ми називаємо електромагнітним спектром. Червоне світло подорожує на довжині хвилі від 740 до 625 нм, синє світло між приблизно 420 і 380 нм.

    Довжина хвилі вимірюється в нанометрах (нм), що становить одну мільярдну частину метра. (Стара одиниця виміру - Ångström, яка дорівнює 10 нм, але ця одиниця більше не використовується.)

    Амплітуда хвилі визначає інтенсивність кольору. Чим вище амплітуда, тим інтенсивніше колір. Якщо в хвилі майже немає амплітуди, то колір буде майже до цілком чорного.

    квантова теорія

    Базовий

    Ця теорія була розроблена Максом Планком і Альбертом Ейнштейном. У ньому зазначено, що світлова енергія може поглинатися і випромінюватися тільки в малих і дискретних кількостях, званих «квантами» (пізніше відомими як «фотони»). Ця теорія використовується для пояснення певних причин кольору в дорогоцінних каменях і явища флуоресценції.

    Флуоресценція - це випромінювання видимого світла речовиною, такою як дорогоцінний камінь, при опроміненні енергією довжини хвилі коротшої, ніж випромінювана довжина хвилі. Деякі рубіни можуть світитися, як розпечене вугілля, коли вони бомбардуються ультрафіолетовим випромінюванням.

    Файл: фотографії. PNG

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Фотони (світлова енергія), що подорожують в невеликих упаковках («кванти»)

    Ця теорія дуже важлива при поясненні причин кольору в дорогоцінних каменях, що в першу чергу пов'язано з поглинанням енергії (з фотонів) і випромінюванням цієї енергії.

    Зображення показує, що фотон, здається, має постійну амплітуду і частоту, але насправді це не так. З геммологічної точки зору, ми припускаємо, що це так.

    Хоча Ейнштейну ніколи не подобалася квантова теорія, він був її засновником зі своїм знаменитим рівнянням:

    \[E=hf\]

    Де E = енергія, h = постійна Планка і f = частота.

    В основному за це (що вирішило фотоелектричний ефект) він був удостоєний Нобелівської премії з фізики (1921), а не за свою Теорію відносності.

    Електромагнітний спектр

    Базовий

    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Електромагнітний спектр

    Електромагнітний спектр складається з усього діапазону довжин хвиль, від найдовших радіохвиль до постійного скорочення довжин хвиль до інфрачервоного, видимого світла, ультрафіолету та рентгенівських променів. І нарешті найкоротші хвилі з усіх, космічні промені.

    Сім кольорів спектра видимого світла - червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій, індиго і фіолетовий. Коли всі ці кольори змішуються, ми бачимо, що ми називаємо «білим світлом». Коли кольору зовсім немає, ми бачимо чорний.

    Інфрачервоний використовується в лічильниках відбивної здатності, як ідентифікаційний посібник. Видиме світло розкриває колір і красу дорогоцінних каменів. Ультрафіолет може створювати ефекти флуоресценції. Рентгенівські промені також можуть виробляти флуоресценцію і можуть бути використані для зміни кольору та для того, щоб ми могли розрізняти різні типи перлів. Гамма-промені можуть бути використані для зміни кольору певних дорогоцінних каменів.