Просмотр кода страницы Свет

{{Значения|Свет (значения)}}
[[Файл:EM_spectrum_-_ru.svg|альт=|мини|400x400пкс|Спектр света — часть спектра электромагнитного излучения]]
'''Свет''' — [[электромагнитное излучение]], [[видимое излучение|воспринимаемое]] [[Глаз человека|человеческим глазом]]. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с [[длина волны|длинами волн]] в [[вакуум]]е 380−400 [[Нанометр|нм]] (750−790 [[Терагерц|ТГц]]), а в качестве длинноволновой границы — участок 760−780 нм (385−395 ТГц)<ref>{{cite web |author= |url=https://internet-law.ru/gosts/gost/24585/ |title=ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин (C. 2) |lang=ru |website= |publisher= |date= |access-date=2022-08-25 |archive-date=2022-08-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220825120006/https://internet-law.ru/gosts/gost/24585/ |url-status=live }}</ref>.

В широком смысле, используемом в [[физическая оптика|физической оптике]], светом часто называют любое оптическое излучение<ref>{{книга |автор=[[Гагарин, Андрей Петрович|Гагарин А. П.]] |часть=Свет |ссылка часть= http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3544.html |заглавие=[[Физическая энциклопедия]] |оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]] |издание= |место=М. |издательство=[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]] |год=1994 |том=4 |страницы=460 |страниц=704 |серия= |isbn=5-85270-087-8 |тираж=40000}}</ref>, то есть такое электромагнитное излучение, длины волн которого лежат в диапазоне с приблизительными границами от единиц нанометров до десятых долей миллиметра<ref>{{книга |автор=Черняев Ю. С.|часть=Оптическое излучение |ссылка часть= http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2647.html |викитека= |ответственный= Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]] |издание= |место=М. |издательство=[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]] |год=1992 |том=3|заглавие=[[Физическая энциклопедия]] |оригинал= |ссылка= |страницы=459 |страниц=672 |серия= |isbn=5-85270-019-3 |тираж=48000}}</ref>. В этом случае в понятие «свет» помимо видимого излучения включаются как [[инфракрасное излучение|инфракрасное]], так и [[ультрафиолетовое излучение|ультрафиолетовое]] излучения.

Раздел [[физика|физики]], в котором изучается свет, носит название ''[[оптика]]''.

Также, особенно в теоретической физике, термин свет может иногда выступать просто синонимом термина электромагнитное излучение, независимо от его частоты, особенно когда конкретизация не важна, а хотят, например, использовать более короткое слово.

Свет может рассматриваться либо как [[электромагнитная волна]], [[Скорость света|скорость]] распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток [[фотон]]ов — частиц, обладающих определённой [[Энергия|энергией]], [[импульс]]ом, [[спин|собственным моментом импульса]] и нулевой [[масса|массой]] (или, как говорили ранее, нулевой ''[[Масса#Определение массы|массой покоя]]'').

== Характеристики света ==
Одной из субъективных характеристик света, воспринимаемой человеком в виде осознанного зрительного ощущения, является его [[цвет]], который для [[Монохроматическое излучение|монохроматического излучения]] определяется главным образом [[частота|частотой]] света, а для сложного излучения — его спектральным составом.

Свет может распространяться даже в отсутствие вещества, то есть в [[вакуум]]е. При этом наличие вещества влияет на скорость распространения света.

[[Скорость света]] в вакууме равна 299 792 458 м/с (''точно'').

Свет на границе между средами испытывает [[преломление света|преломление]] и/или [[Отражение (физика)|отражение]]. Распространяясь в среде, свет поглощается и рассеивается веществом. Оптические свойства среды характеризуются [[Показатель преломления|показателем преломления]], действительная часть которого равна отношению [[Фазовая скорость|фазовой скорости]] света в вакууме к фазовой скорости света в данной среде, мнимая часть описывает поглощение света. В изотропных средах, где распространение света не зависит от направления, показатель преломления есть [[скаляр]]ная функция (в общем случае — от времени и координаты). В анизотропных средах он представляется в виде [[тензор]]а. Зависимость показателя преломления от длины волны света — [[дисперсия света|оптическая дисперсия]] — приводит к тому, что свет разных длин волн распространяется в среде с разной скоростью, благодаря чему возможно разложение немонохроматического света (например, белого) в спектр.

Как любая электромагнитная волна, свет может быть [[поляризованный свет|поляризованным]]. У линейно поляризованного света определена плоскость (т. н. плоскость поляризации), в которой происходят колебания электрической составляющей электромагнитной волны. У эллиптически (в частности циркулярно) поляризованного света электрический вектор, в зависимости от направления поляризации, «вращается» по или против часовой стрелки.

Неполяризованный свет является смесью световых волн со случайной поляризацией. Поляризованный свет может быть выделен из неполяризованного пропусканием через поляризатор или отражением/прохождением на границе раздела сред при падении на границу под определённым углом, зависящим от показателей преломления сред (см. [[угол Брюстера]]). Некоторые среды могут вращать плоскость поляризации проходящего света, причём угол поворота зависит от концентрации [[Оптически активные вещества|оптически активного вещества]], — это явление используется, в частности, в [[поляриметрический анализ|поляриметрическом анализе]] веществ (например, для измерения концентрации [[сахар]]а в растворе).

Количественно интенсивность света характеризуют с помощью [[Фотометрическая величина|фотометрических величин]] нескольких видов. К основным из них относятся [[Энергетическая фотометрическая величина|энергетические]] и [[Световая величина|световые]] величины.
Первые из них характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения. Они выражаются в единицах энергии или [[мощность|мощности]], а также производных от них. К энергетическим величинам в частности относятся [[Энергия излучения (оптика)|энергия излучения]], [[поток излучения]], [[Сила излучения (фотометрия)|сила излучения]], [[энергетическая яркость]], [[энергетическая светимость]] и [[облучённость (фотометрия)|облучённость]].

Каждой энергетической величине соответствует аналог — световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что оценивают свет по его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Световыми аналогами перечисленных выше энергетических величин являются [[световая энергия]], [[световой поток]], [[сила света]], [[яркость]], [[светимость]] и [[освещённость]].

Учёт световыми величинами зависимости зрительных ощущений от длины волны света приводит к тому, что при одних и тех же значениях, например, энергии, перенесённой зелёным и фиолетовым светом, ''световая'' энергия, перенесённая в первом случае, будет существенно выше, чем во втором. Такой результат отражает тот факт, что чувствительность человеческого глаза к зелёному свету выше, чем к фиолетовому.

''[[Видимое излучение|Видимый свет]]'' — [[электромагнитное излучение]] с [[Длина волны|длинами волн]] ≈ 380—760 [[нанометр|нм]] (от [[Фиолетовый|фиолетового]] до [[Красный цвет|красного]]) включительно.

== Скорость света ==
{{Main|Скорость света}}

Скорость света в вакууме определяется в точности 299 792 458 м/с (около 300 000 км в секунду). Фиксированное значение скорости света в [[СИ]] связано с тем, что [[метр]], как единица длины в СИ с 1983 года определяется как расстояние, проходимое светом за 1/299 792 458 часть секунды<ref>{{Cite web |url=https://www.bipm.org/en/CGPM/db/17/1/ |title=Resolution 1 of the 17th CGPM (1983) — Definition of the metre* |access-date=2017-10-13 |archive-date=2020-05-27 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200527104823/https://www.bipm.org/en/CGPM/db/17/1/ |url-status=dead }}</ref>. Все виды электромагнитного излучения, как полагают, распространяются в вакууме с точно такой же скоростью.

Различные физики пытались измерить скорость света на протяжении всей истории. [[Галилей, Галилео|Галилей]] безуспешно пытался измерить скорость света в 1607 году. Другой эксперимент по измерению скорости света был проведён в 1676 году датским физиком [[Рёмер, Оле|Оле Рёмером]]. С помощью телескопа Рёмер наблюдал движение [[Юпитер]]а и одной из его лун [[Ио (спутник)|Ио]], фиксируя при этом моменты затмений Ио. Рёмер обнаружил, что эти моменты зависят от положения Земли на её орбите. Предположив, что такая зависимость обусловлена конечностью скорости света, он вычислил, что свету требуется около 22 минут, чтобы пройти расстояние, равное диаметру орбиты Земли<ref>''[http://projecteuclid.org/DPubS/Repository/1.0/Disseminate?view=body&id=pdf_1&handle=euclid.ss/1009212817 Scientific Method, Statistical Method and the Speed of Light] {{Wayback|url=http://projecteuclid.org/DPubS/Repository/1.0/Disseminate?view=body&id=pdf_1&handle=euclid.ss%2F1009212817 |date=20170324201543 }}''. Statistical Science 2000, Vol. 15, No. 3, 254—278</ref>. Тем не менее, его размер не был известен в то время. Если бы Рёмер знал диаметр орбиты Земли, он бы получил значение скорости, равное 227 000 000 м/с.

Другой — более точный — способ измерения скорости света применил француз [[Физо, Арман Ипполит Луи|Ипполит Физо]] в 1849 году. Физо направил луч света в зеркало на расстоянии нескольких километров. Вращающееся зубчатое колесо было помещено на пути светового луча, который проходил от источника к зеркалу и затем возвращался к своему источнику. Физо обнаружил, что при определённой скорости вращения луч будет проходить через один пробел в колесе на пути и следующий разрыв на обратном пути. Зная расстояние до зеркала, число зубьев на колесе, и скорость вращения, Физо удалось вычислить скорость света, — было получено значение в 313 000 000 м/с.

Существенного прогресса в измерении скорости света удалось достигнуть в результате применения и совершенствования ''метода вращающегося зеркала'', предложенного другим французом — [[Араго, Франсуа Жан Доминик|Франсуа Араго]] (1838 г.). Развив и осуществив идею Араго, [[Фуко, Жан Бернар Леон|Леон Фуко]] в [[1862 год]]у получил значение скорости света равное 298 000 000±500 000) м/с. В [[1891 год]]у [[Ньюком, Саймон|Саймон Ньюком]], повысив точность измерений на порядок, получил величину в 299 810 000±50 000 м/с. В результате многолетних усилий [[Майкельсон, Альберт Абрахам|Альберт А. Майкельсон]] добился ещё более высокой точности: полученное им в [[1926 год]]у значение составило 299 796 000±4 000 м/с. В ходе этих измерений А. Майкельсон измерял время, требовавшееся свету, чтобы пройти расстояние между вершинами двух гор, равное 35,4 км (точнее, 35 373,21 м)<ref>{{книга |автор=[[Ландсберг, Григорий Самуилович|Ландсберг Г. С.]] |заглавие=Оптика |ответственный= |ссылка=https://archive.org/details/isbn_5922103148|место=М. |издательство= ФИЗМАТЛИТ |год=2003 |том= |страниц= |страницы=[https://archive.org/details/isbn_5922103148/page/n386 387] |isbn=5-9221-0314-8}}</ref>.

Наивысшая точность измерений была достигнута в начале 1970-х. В [[1975 год]]у XV [[Генеральная конференция по мерам и весам]] зафиксировала это положение и рекомендовала считать скорость света равной 299 792 458 м/с с относительной погрешностью 4•10<sup>−9</sup>, что соответствует абсолютной погрешности 1,1 м/с<ref>{{книга |автор= |заглавие=The International System of Units (SI) |ответственный=Bureau International des Poids et Mesures |ссылка=http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf |место=Paris |издательство= |год=2006 |том= |allpages=180 |pages=144 |isbn=92-822-2213-6 |archive-date=2013-11-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20131105051930/http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf#page=64 }}{{ref-en}}</ref>. Впоследствии это значение скорости света было положено в основу определения метра в Международной системе единиц (СИ), а сама скорость света стала рассматриваться как [[Фундаментальные физические постоянные|фундаментальная физическая постоянная]], по определению равная указанному значению ''точно''.

Эффективная скорость света в различных прозрачных веществах, содержащих обычную материю, меньше, чем в вакууме. Например, скорость света в воде составляет около 3/4 от скорости света в вакууме. Снижение скорости света при прохождении вещества, как полагают, происходит не от фактического замедления фотонов, а от их поглощения и переизлучения частицами вещества.

Как крайний пример замедления света, можно сказать, что двум независимым группам физиков удалось полностью «остановить» свет, пропуская его через [[конденсат Бозе — Эйнштейна]] на основе [[Рубидий|рубидия]]<ref>{{cite web|author=Harvard News Office|url=http://www.news.harvard.edu/gazette/2001/01.24/01-stoplight.html|title=Harvard Gazette: Researchers now able to stop, restart light|publisher=News.harvard.edu|date=2001-01-24|access-date=2011-11-08|archive-url=https://www.webcitation.org/6BOra8NvF?url=http://www.news.harvard.edu/gazette/2001/01.24/01-stoplight.html#|archive-date=2012-10-14|url-status=live}}</ref>. Тем не менее, слово «остановить» в этих экспериментах относится только к свету, хранящемуся в возбуждённых состояниях атомов, а затем повторно излучаемому в произвольное более позднее время, как вынужденное вторым лазерным импульсом излучение. Во времена, когда свет «остановился», он перестал быть светом.

[[Файл:Speed of light from Earth to Moon.gif|thumb|820px|center|Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с]]

== Оптические свойства света ==
{{Main|Оптика}}
Изучение света и взаимодействия света и материи называют оптикой. Наблюдение и изучение оптических явлений, таких как радуга и северное сияние, позволяют пролить свет на природу света.

=== Преломление ===
{{Main|Преломление}}
[[Файл:Refraction-with-soda-straw.jpg|thumb|Пример [[Преломление|преломления]] света. Трубочка для коктейля кажется изогнутой из-за преломления света на границе между жидкостью и воздухом]]

Преломлением света называется изменение направления распространения света (световых лучей) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. Оно описывается [[Закон Снеллиуса|законом Снеллиуса]]:

: <math>n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2</math>

где <math>\theta_1</math> — угол между лучом и нормалью к поверхности в первой среде, <math>\theta_2</math> — угол между лучом и нормалью к поверхности во второй среде, а <math>n_1</math> и <math>n_2</math> — показатели преломления первой и второй среды соответственно. При этом <math>n=1</math> для [[вакуум]]а и <math>n>1</math> в случае прозрачных сред.

Когда луч света пересекает границу между вакуумом и другой средой, или между двумя различными средами, длина волны света изменяется, но частота остается неизменной. Если свет падает на границу не перпендикулярно ей, то изменение длины волны приводит к изменению направления его распространения. Такое изменение направления и является преломлением света.

Преломление света линзами часто используется для такого управления светом, при котором изменяется видимый размер изображения, как, например, в [[лупа]]х, [[Очки|очках]], контактных линзах, микроскопах и телескопах.

== Источники света ==
Свет создаётся во многих физических процессах, в которых участвуют заряженные частицы. Наиболее важным является [[тепловое излучение]], имеющее непрерывный спектр с максимумом, положение которого определяется температурой источника. В частности, излучение Солнца близко к тепловому излучению [[Абсолютно чёрное тело|абсолютно чёрного тела]], нагретого до примерно {{nobr|6000 К}}, причём около 40 % солнечного излучения лежит в видимом диапазоне, а максимум распределения мощности по спектру находится вблизи 550 нм (зелёный цвет). Другие процессы, являющиеся источниками света:
* переходы в электронных оболочках атомов и молекул с одного уровня на другой (эти процессы дают линейчатый спектр и включают в себя как спонтанное излучение — в газоразрядных [[Лампа накаливания|лампах]], [[Светодиод|светодиодах]] и т. п. — так и [[вынужденное излучение]] в [[лазер]]ах);
* процессы, связанные с ускорением и торможением заряженных частиц ([[синхротронное излучение]], [[циклотронное излучение]], [[тормозное излучение]]);
* [[черенковское излучение]] при движении заряженной частицы со скоростью, превышающей фазовую скорость света в данной среде;
* различные виды [[Люминесценция|люминесценции]]:
** [[сонолюминесценция]]
** [[триболюминесценция]]
** [[хемилюминесценция]] (в живых организмах она носит название [[биолюминесценция]])
** [[электролюминесценция]]
** [[катодолюминесценция]]
** [[флюоресценция]] и [[фосфоресценция]]
** [[сцинтилляция]]

В прикладных науках важна точная характеристика спектра [[Источник света|источника света]]. Особенно важны следующие типы источников:
* [[Абсолютно чёрное тело]]
* [[Источник А]]
* [[Источник В]]
* [[Источник С]]
* Источник [[Осветитель D65|D<sub>65</sub>]]

Указанные источники имеют разную [[Цветовая температура|цветовую температуру]].

'''Лампы дневного света''', выпускаемые промышленностью, испускают излучение с различным спектральным составом, в том числе:
* Лампы белого света ([[цветовая температура]] 3500 [[Кельвин|К]]),
* Лампы холодного белого света ([[цветовая температура]] 4300 К)

== Радиометрия и световые измерения ==
[[Файл:LuminosityCurve1.svg|right|thumb|300px|Спектральные зависимости относительной чувствительности человеческого глаза для дневного (красная линия) и [[ночное зрение|ночного]] (синяя линия) зрения]]
К одним из наиболее важных и востребованных наукой и практикой характеристик света, как и любого другого физического объекта, относятся энергетические характеристики. Измерением и изучением такого рода характеристик, выраженных в [[Энергетическая фотометрическая величина|энергетических фотометрических величинах]], занимается раздел фотометрии, называемый «радиометрия оптического излучения»<ref name="ГОСТ">{{cite web |author= |url=https://internet-law.ru/gosts/gost/12755/ |title=ГОСТ 26148-84 Фотометрия. Термины и определения |lang=ru |website= |publisher= |date= |access-date=2022-08-25 |archive-date=2022-08-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220825120007/https://internet-law.ru/gosts/gost/12755/ |url-status=live }}</ref>. Таким образом, радиометрия изучает свет безотносительно к свойствам человеческого зрения.

С другой стороны, свет играет особую роль в жизни человека, поставляя ему бо́льшую часть необходимой для жизни информации об окружающем мире. Происходит это благодаря наличию у человека органов зрения — глаз. Отсюда вытекает необходимость измерения таких характеристик света, по которым можно было бы судить о его способности возбуждать зрительные ощущения. Упомянутые характеристики выражают в [[Световая величина|световых фотометрических величинах]], а их измерения и исследования составляет предмет занятий другого раздела фотометрии — «световые измерения»<ref name="ГОСТ" />.

В качестве [[единицы измерения|единиц измерения]] световых величин используются особые световые единицы, они базируются на единице [[сила света|силы света]] «[[кандела]]», являющейся одной из семи основных единиц [[СИ|Международной системы единиц (СИ)]].

Световые и энергетические величины связаны друг с другом с помощью [[Спектральная световая эффективность монохроматического излучения|относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения]] <math>V(\lambda)</math><ref>{{Cite web |url=http://www.complexdoc.ru/pdf/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%208.332-78/gost_8.332-78.pdf |title=ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения. |access-date=2012-10-08 |archive-date=2013-10-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20131004215914/http://www.complexdoc.ru/pdf/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%208.332-78/gost_8.332-78.pdf |url-status=live }}</ref>, имеющей смысл относительной спектральной чувствительности среднего человеческого глаза, адаптированного к [[Дневное зрение|дневному зрению]]. Для монохроматического излучения с длиной волны <math>\lambda</math>, соотношение, связывающее произвольную световую величину <math>X_v(\lambda)</math> с соответствующей ей энергетической величиной <math>X_e(\lambda)</math>, в СИ записывается в виде:
:: <math>X_v(\lambda)= 683 \cdot X_e(\lambda)V(\lambda).</math>
В общем случае, когда ограничений на распределение энергии излучения по спектру не накладывается, это соотношение приобретает вид:
:: <math> X_v=683\cdot\int\limits_{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda) d\lambda,</math>
где <math>X_{e,\lambda}(\lambda)</math> — спектральная плотность энергетической величины <math>X_e</math>, определяемая как отношение величины <math>dX_e(\lambda)</math>, приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между <math>\lambda</math> и <math>\lambda+d\lambda</math>, к ширине этого интервала. Связь световой величины, характеризующей излучение, с соответствующей ей энергетической величиной, выражают также, используя понятие [[световая эффективность излучения]].

Световые величины относятся к классу [[Редуцированная фотометрическая величина|редуцированных фотометрических величин]], к которому принадлежат и другие системы фотометрических величин. Однако, только световые величины узаконены в рамках СИ и только для них в СИ определены специальные единицы измерений.

== Давление света ==
{{main|Световое давление}}
Свет оказывает физическое давление на объекты на своём пути — явление, которое не может быть выведено из уравнений Максвелла, но может быть легко объяснено в корпускулярной теории, когда фотоны соударяются с преградой и передают свой импульс. Давление света равно мощности светового пучка, делённой на скорость света. Из-за величины скорости света, эффект светового давления является незначительным для повседневных объектов. Например, одномилливатная лазерная указка создаёт давление около 3,3 пН. Объект, освещённый таким образом, можно было бы поднять, правда для монеты в 1 пенни на это потребуется около 30 млрд 1-мВт лазерных указок.<ref>{{Citation|last=Tang|first=Hong X.|date=October 2009|title=May the Force of Light Be with You|periodical=IEEE Spectrum|pages=41-45|url=http://www.spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/photonics-breakthrough-for-silicon-chips|access-date=2010-09-07|archive-date=2012-08-26|archive-url=https://web.archive.org/web/20120826053619/http://www.spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/photonics-breakthrough-for-silicon-chips|url-status=dead}}.</ref> Тем не менее, в нанометровом масштабе эффект светового давления является более значимым, и использование светового давления для управления механизмами и переключения нанометровых коммутаторов в интегральных схемах является активной областью исследований.<ref>See, for example, [http://www.eng.yale.edu/tanglab/research.htm nano-opto-mechanical systems research at Yale University] {{Wayback|url=http://www.eng.yale.edu/tanglab/research.htm |date=20100625042036 }}.</ref>

При больших масштабах световое давление может заставить астероиды вращаться быстрее<ref>{{cite web|url=http://discovermagazine.com/2004/feb/asteroids-get-spun-by-the-sun/|title=Asteroids Get Spun By the Sun|author=Kathy A.|work=Discover Magazine|date=2004-02-05|archive-url=https://www.webcitation.org/6BOracgr3?url=http://discovermagazine.com/2004/feb/asteroids-get-spun-by-the-sun/#|archive-date=2012-10-14|access-date=2012-08-26|url-status=live}}</ref>, действуя на их неправильные формы, как на лопасти ветряной мельницы. Возможность сделать солнечные паруса, которые бы ускорили движение космических кораблей в пространстве, также исследуется.<ref>{{cite web|url=http://www.nasa.gov/vision/universe/roboticexplorers/solar_sails.html|title=Solar Sails Could Send Spacecraft 'Sailing' Through Space|work=[[NASA]]|date=2004-08-31|archive-url=https://www.webcitation.org/6BOrbLG0M?url=http://www.nasa.gov/vision/universe/roboticexplorers/solar_sails.html#|archive-date=2012-10-14|access-date=2012-08-26|url-status=live}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2004/04-208.html|title=NASA team successfully deploys two solar sail systems|work=NASA|date=2004-08-09|archive-url=https://www.webcitation.org/6BOrcCo2u?url=http://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2004/04-208.html#|archive-date=2012-10-14|access-date=2012-08-26|url-status=live}}</ref>

== История теорий света в хронологическом порядке ==
{{дополнить раздел|дата=2012-03-13}}

=== Античные Греция и Рим ===
В V веке до н. э., [[Эмпедокл]] предположил, что всё в мире состоит из четырёх элементов: огня, воздуха, земли и воды. Он считал, что из этих четырёх элементов, богиня Афродита создала человеческий глаз, и зажгла в нём огонь, свечение которого и делало зрение возможным. Для объяснения факта, что тёмной [[ночь]]ю человек видит не так хорошо, как [[День|днём]], Эмпедокл постулировал взаимодействие между лучами, идущими из глаз, и лучами от светящихся источников, таких, как [[солнце]].

Примерно в 300 году до н. э. [[Евклид]]ом был написан труд «Оптика», дошедший до наших дней, в котором он исследовал свойства света. Евклид утверждал, что свет распространяется по прямой линии, он изучал законы отражения света и описал их математически. Он выразил сомнение в том, что зрение является следствием исхождения луча из глаза, задаваясь вопросом: как человек, открыв в ночное время глаза, устремлённые в небо, может моментально увидеть [[Звезда|звёзды]]. Проблема решалась только, если скорость луча света, исходящего из человеческого глаза, была бесконечно большой.

В 55 году до н. э. римский писатель [[Лукреций]], продолживший идеи ранних греческих философов-[[Атомизм|атомистов]], в своём сочинении «[[De rerum natura|О природе вещей]]» писал, что свет и тепло солнца состоят из мельчайших движущихся частиц. Однако общего признания взгляды Лукреция на природу света не получили.

[[Клавдий Птолемей|Птолемей]] (около II века) в своей книге «Оптика» описал преломление света.

=== Корпускулярная и волновая теории света ===
{{main|Корпускулярно-волновой дуализм}}
Начиная с XVII века научные споры о природе света шли между сторонниками [[Волновая теория света|волновой]] и [[Корпускулярная теория света|корпускулярной]] теорий.

Основателем волновой теории можно считать [[Рене Декарт]]а, который рассматривал свет как возмущения в мировой субстанции — пленуме. Волновую теорию света разрабатывали [[Роберт Гук]], предположивший и то, что свет является поперечной волной, и [[Христиан Гюйгенс]], давший правильную теорию отражения и преломления света исходя из его волновой природы. По мнению Гюйгенса, световые волны распространяются в особой среде — [[Эфир (физика)|эфире]]. Несколько раньше [[Гримальди, Франческо Мария|Гримальди]] открыл [[Интерференция волн|интерференцию]] и [[Дифракция|дифракцию света]], объясняя их с помощью идеи волн, хотя в не слишком ясном и чистом виде, также предположив и связь [[цвет]]а с волновыми свойствами света.

Корпускулярную теорию сформулировал [[Пьер Гассенди]] и поддержал [[Исаак Ньютон]].

В начале XIX века опыты [[Юнг, Томас|Томаса Юнга]] с дифракцией дали убедительные свидетельства в пользу волновой теории. Юнг высказал предположение, что разные цвета соответствуют различным длинам волны. В то же время опыты [[Малюс, Этьен Луи|Малюса]] и [[Био, Жан-Батист|Био]] с поляризацией дали, как казалось тогда, убедительные свидетельства в пользу корпускулярной теории и против волновой теории. Но в 1815 году [[Ампер, Андре Мари|Ампер]] сообщил Френелю, что поляризацию света можно объяснить и с волновой точки зрения, если предположить, что свет представляет собой поперечные волны. В 1817 году свою волновую теорию света изложил в заметке для Академии наук [[Френель, Огюстен Жан|Огюстен Френель]].

После создания теории электромагнетизма свет был идентифицирован как электромагнитные волны.

Победа волновой теории пошатнулась в конце XIX века, когда [[Опыт Майкельсона|опыты Майкельсона-Морли]] не обнаружили эфира. Волны нуждаются в существовании среды, в которой они могли бы распространяться, однако тщательно спланированные эксперименты не подтвердили существование этой среды. Это привело к созданию [[Эйнштейн, Альберт|Альбертом Эйнштейном]] специальной теории относительности.

Рассмотрение задачи о тепловом равновесии абсолютно чёрного тела со своим излучением [[Планк, Макс|Максом Планком]] привело к появлению идеи об излучении света порциями — световыми квантами, которые получили название фотонов. Анализ явления [[фотоэффект]]а Эйнштейном показал, что поглощение световой энергии тоже происходит квантами.

С развитием квантовой механики утвердилась идея [[Де Бройль, Луи|Луи де Бройля]] о корпускулярно-волновом дуализме, по которой свет должен обладать одновременно волновыми свойствами, чем объясняется его способность к [[Дифракция|дифракции]] и [[Интерференция света|интерференции]], и корпускулярными свойствами, чем объясняется его поглощение и излучение.

С развитием квантовой механики стало развиваться и понимание того, что вещество (частицы) также имеют волновую природу и во многом подобны свету.

В современной фундаментальной физике (см. например [[#Квантовая электродинамика]]) свет и «материальные частицы» рассматриваются по сути равноправно — как квантовые поля (хотя и разных типов, имеющих некоторые существенные различия). Корпускулярный (в основном представленный техникой [[Интеграл по траекториям|интегралов по траекториям]]) и волновой подход в современном виде являются скорее разными техническими подходами или представлениями в рамках одной картины.

=== Электромагнитная теория ===

=== Свет в специальной теории относительности ===

=== Квантовая теория ===

=== Корпускулярно-волновой дуализм ===
{{main|Корпускулярно-волновой дуализм}}

=== Квантовая электродинамика ===
{{main|Квантовая электродинамика}}

== Восприятие света глазом ==
{{main|Зрение человека}}
[[Файл:Cone-response-ru.svg|thumb|right|280px|Нормированные спектральные зависимости чувствительности колбочек трёх типов. Пунктиром показана светочувствительность палочек]]
Видеть окружающий мир мы можем только потому, что существует свет и человек способен его воспринимать. В свою очередь, восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Сетчатка человеческого глаза имеет два типа светочувствительных клеток: [[Палочки (сетчатка)|палочки]] и [[Колбочки (сетчатка)|колбочки]]. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету и функционируют в условиях низкой освещённости, отвечая тем самым за [[ночное зрение]]. Однако спектральная зависимость чувствительности у всех палочек одинакова, поэтому палочки не могут обеспечить способность различать цвета. Соответственно, изображение, получаемое с их помощью, бывает только чёрно-белым.

Колбочки имеют относительно низкую чувствительность к воздействию света и обусловливают механизм [[дневное зрение|дневного зрения]], действующий только при высоких уровнях освещённости. В то же время, в отличие от палочек, в сетчатке глаза человека имеется не один, а ''три'' типа колбочек, отличающихся друг от друга расположением максимумов их спектральных распределений чувствительности. Вследствие этого колбочки поставляют информацию не только об интенсивности света, но и о его спектральном составе. Благодаря такой информации у человека и возникают цветовые ощущения.

Спектральный состав света однозначно определяет его цвет, воспринимаемый человеком. Обратное утверждение, однако, неверно: один и тот же цвет может быть получен различными способами. В случае монохроматического света ситуация упрощается: соответствие между длиной волны света и его цветом становится взаимнооднозначным. Данные о таком соответствии представлены в таблице.

; Таблица соответствия частот электромагнитного излучения и цветов
{| border=1
!Цвет!!Диапазон длин волн, нм!!Диапазон частот, ТГц!!Диапазон энергии фотонов, [[Электронвольт|эВ]]
|-
|[[Фиолетовый цвет|Фиолетовый]]
|align=center bgcolor=#6600CC style="color:white;"|380—440
|align=center bgcolor=#6600CC style="color:white;"|790—680
|align=center bgcolor=#6600CC style="color:white;"|3,26-2,82
|-
|[[Синий цвет|Синий]]
|align=center bgcolor="#0000F0" style="color:white;"|440—485
|align=center bgcolor="#0000F0" style="color:white;"|680—620
|align=center bgcolor="#0000F0" style="color:white;"|2,82-2,56
|-
|[[Голубой цвет|Голубой]]
|align=center bgcolor="#00C0FF"|485—500
|align=center bgcolor="#00C0FF"|620—600
|align=center bgcolor="#00C0FF"|2,56-2,48
|-
|[[Зелёный цвет|Зелёный]]
|align=center bgcolor="#00F000"|500—565
|align=center bgcolor="#00F000"|600—530
|align=center bgcolor="#00F000"|2,48-2,19
|-
|[[Желтый цвет|Желтый]]
|align=center bgcolor=#F0F000|565—590
|align=center bgcolor=#F0F000|530—510
|align=center bgcolor=#F0F000|2,19-2,10
|-
|[[Оранжевый цвет|Оранжевый]]
|align=center bgcolor=#FF9900|590—625
|align=center bgcolor=#FF9900|510—480
|align=center bgcolor=#FF9900|2,10-1,98
|-
|[[Красный цвет|Красный]]
|align=center bgcolor=#F00000 style="color:white;"|625—740
|align=center bgcolor=#F00000 style="color:white;"|480—405
|align=center bgcolor=#F00000 style="color:white;"|1,98-1,68
|}

== См. также ==
{{Навигация
|Портал =
|Викисловарь = свет
|Викиучебник =
|Викицитатник = Свет
|Викитека = 
|Викивиды =
|Викиновости =
|Метавики =
}}
{{кол|3}}
* [[Электромагнитный спектр]]
* [[Контраст]]
* [[Абсолютно чёрное тело]]
* [[Время]]
* [[Видимое излучение]]
* [[Ультрафиолетовое излучение]]
* [[Инфракрасное излучение]]
* [[Светодизайн]]
* [[Энергетические параметры оптического излучения]]
* [[Оптическое явление]]
{{кол|конец}}

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [http://mathus.ru/phys/duality.pdf Корпускулярно-волновой дуализм света]
* ''[[Шинкаренко, Вилен Григорьевич|Шинкаренко В. Г.]]'' Приём оптического излучения : учеб. пособие для вузов. — М. : МФТИ, 1981 .— 92 с. — Библиогр.: с. 90-91. — 200 экз.

{{ВС}}

[[Категория:Оптика]]
[[Категория:Свет| ]]
[[Категория:Цвет]]