Rr. Gama Rr. X Rr. violet Drita Rr. e kuqe Mikrovalët Radio–TV V. e gjata

redaktoni skemën e spektrit EM

Drita (lat. lux, lucis) është rrezatim elektromagnetik me një gjatësi valore që është e dukshme për sytë (syri njerëzor kap valë elektromagnetike prej rreth 380 deri 780 nanometra) tanë (drita e dukshme) ose me një përkufizim shkencor dhe teknik : Drita është rrezatim elektromagnetik i valëve që studiohen në fushën e optikës. Tre përmasat themelore të dritës (të të gjitha rrezatimeve elektromagnetike) janë :

• Dendësia (apo gjerësia), që ka të bëjë me rrokjen njerëzore të ndriçueshmërisë së dritës,
• Gjatësia e valës, që kapet nga njerëzit si ngjyra e dritës dhe,
• Polarizimi (ose këndi i dridhjes), që në rrethana të rëndomta është i pakapshëm nga njerëzit.

Emërtimi dritë vlen për tërë spektrin e valëve elektromagnetike. Për shkak të dualitetit (dyzimit) të përhajes së valës si grimcë e lëndës, drita shfaq njëkohësisht vetitë si të valës dhe si të grimcës. Natyra e saktë e dritës është një nga çështjet kryesore të fizikës moderne.

Spektri elektromagnetik dhe drita e dukshme

Përgjithësisht, rrezatimi elektromagnetik (EMR) klasifikohet nga gjatësia valore në radio, mikrovalë, infra të kuqe dhe regjion të dukshëm që ne e perceptojmë si dritë, ultravioletë, rrezet X dhe rrezet gama.

Sjellja e EMR varet nga gjatësia valore e vet. Frekuencat më të larta kanë gjatësi valore më të shkurtër, dhe frekuencat më të shkurtëra kanë gjatësi valore më të gjatë. Kur EMR ndërvepron me atome dhe molekula të vetme, sjellja e tij varet nga sasia e energjisë për kuantin që mban.

EMR në regjionin e dritës së dukshme konsiston në kuante (të quajtura fotone) që janë më të ulëta në fund të energjisë që janë të afta për të shkaktuar ngacmim elektronik brenda molekulave, e cila i udhëheq ndryshimet në lidhje ose në kiminë e molekulave. Në fundin e ulët të spektrit të dukshëm të dritës, EMR bëhet e padukshme për njerëzit (rrezet infra të kuqe) sepse fotonet e saj nuk kanë më energji individuale të mjaftueshme për të shkaktuar ndryshim molekular të qëndrueshëm (një ndryshim në simetri) në molekulen e dukshme retinale të retinës njerëzore, ndryshim i cili shkakton ndjesinë e vizionit.

Ekzistojnë kafshët që janë sensitive ndaj tipave të ndryshëm të infra të kuqeve, por jo për nga kuptimi i absorbimit të kuantit. Perceptimi infra i kuq në gjarpërinj varet nga lloji i imazhit termik natyral, në të cilin pakot e qelizave ujore që rriten në temperaturë nga rrezatimi infra i kuq. EMR në këtë shkallë shkakon vibrim molekular dhe efekte të nxehtësisë, e cila është mënyra sesi kafshët e detektojnë atë.

Mbi shkallën e dritës së dukshme, drita ultravioletë bëhet e padukshme për njerëzit, më së shumti për shkak se absorbohet nga kornea deri në 360 nanometra dhe thjerrat e brendshme deri në 400. Për më tepër, shofrat dhe konet e vendosura në retinë të syrit të njeriut nuk mund të detektohen nga gjatësitë valore ultraviolete shumë të vogla (deri në 360 nm), dhe janë në fakt të dëmtuara nga ultravioleta. Shumë kafshë me sy që nuk kërkojnë thjerra (si insektet dhe karkalecat) mund ta detektojnë ultravioletë, nga mekanizmat absorbues të kuantit foton, në të njëjtën mënyrë kimike që njerëzit e detektojnë dritën e dukshme.

Burime të ndryshme përkufizojnë dritën e dukshme si e ngushtë nga 420 në 680 dhe gjerësi 380 në 800 nm. Nën kushte ideale laboratorike, njerëzit mund t’i shohin rrezet infra të kuqe deri në 1050 nm, fëmijët dhe të rinjtë mund t’i perceptojnë gjatësitë valore ultravioletë rreth 310 në 313 nm.

Shpejtësia e dritës

Shpejtësia e dritës në vakuum është përcaktuar saktësisht dhe ka vlerën 299,792,458 m/s (afërsisht 186,282 mile në sekond). Vlera fikse e shpejtësisë së dritës në SI rezulton nga fakti se metri tani definohet në terma të shpejtësisë së dritës/ të gjitha format e rrezatimit elektromagnetik lëvizin saktësisht me të njëjtën shpejtësi në vakuum.

Fizikanë të ndryshëm kanë provuar ta masin shpejtësinë e dritës gjatë gjithë historisë. Galileo Galilei provoi ta maste atë në shekullin e 17-të. Një eksperiment i hershëm për matjen e shpejtësisë së dritës u bë nga Ole Romer, fizikant danez, në vitin 1676. Duke përdorur një teleskop, Romer vëzhgoi lëvizjen e Jupiterit dhe njërës nga hënat e tij, Io-së. Duke vërejtur mospërputhjen në periudhën e dukshme të orgitës së Io-së, ai llogariti se dritës i duhen rreh 22 minuta t’i bie tërthor diametrit të orbitës së Tokës. Megjithatë, madhësia e saj nuk ishte e njohur në atë kohë. Nëse Romeri do ta dinte diametri e orbitës së Tokës, ai do të vinte në përfundim se shpejtësia e dritës është 227,000,000 m/s.

Një tjetër matje më e saktë e shpejtësisë së dritës u bë në Evropë nga Hippolyte Fizeau në vitin 1849. Fizeau drejtoi një rreze drite në pasqyrë disa kilometra larg. Një rrotë e dhëmbëzuar rrotulluese ishte vendosur në rrugën e rrezës së dritës e cila udhëtoi nga burimi i saj, në pasqyrë dhe pastaj u kthye prapë në origjinën e saj. Fizeau gjeti se në një shkallë të sigurt të rrotullimit, rrezja do të kalonte nëpër një vrimë në rrotë gjatë daljes jashtë dhe pastaj një tjetër vrimë gjatë rrugës së kthimit. Duke e ditur largësinë e pasqyrës, numrin e dhëmbëve në rrotë dhe shkallën e rrotullimit, Fizeau ishte në gjendje të llogariste shpejtësinë e dritës në vlerë prej 313,000,000 m/s.

Leon Foucault përdori një eksperiment i cili kishte të bënte me pasqyre rrotulluese që ta vëzhgonte vlerën prej 298,000,000 m/s në vitin 1862. Albert A. Michelson kreu eksperimente në shpejtësinë e dritës nga viti 1877 deri në vdekjen e tij në 1931. Ai i rigjeti metodat e Foucaultit në vitin 19266 duke përdorur pasqyre të përmirësuara rrotulluese për të matur kohën që i duhej dritës të kryente një trip nga Mali Wilson në Malin San Antonio në Kaliforni. Matja precize jep vlerën e 299,796,000 m/s.

Shpejtësia efektive e dritës në substanca të ndryshme transparente që përmbajnë materie të zakonshme, është më e vogël se në vakuum. Për shembull shpejtësia e dritës në ujë është rreth ¾ e asaj në vakuum.

Optika

Studimi i dritës dhe ndërveprimet e saj i studion optika. Vëzhgimi dhe studimi i fenomeneve optike si ylberit dhe aurora borealis ofrojnë shumë të dhëna për natyrën e dritës.

Thyerja

Thyerja është lakimi i rrezeve të dritës kur kalojnë nga një sipërfaqe në mes të një materiali transparent. Kjo përshkruhet me ligjin e Snellit:

�1sin⁡�1=�2sin⁡�2 .

ku �1 është këndi në mes të rrezës dhe sipërfaqes normale në mjedisin e parë, �2 është këndi në mes të rrezës dhe sipërfaqes normale në mjedisin e dytë, dhe n₁ dhe n₂ janë indekset e thyerjes, n = 1 në vakuum dhe n > 1 në substancë transparente.

Kur rrezja e dritës kalon kufirin në mes të një vakuum dhe një mjedisi tjetër, ose në mes të dy mjediseve të ndryshme, gjatësia valore e dritës ndryshon, por frekuenca mbetet e njëjtë. Nëse rrezja e dritës nuk është ortogonale në kufi, ndryshimi i gjatësisë valore rezulton në ndryshim të drejtimit të rrezës. Ky ndryshim i drejtimit njihet si thyerje ose refraksion.

Cilësia thyerëse e thjerrave përdoret për manipulimin e dritës për ndryshimin e madhësisë së imazheve. Shembuj të kësaj dukurie janë syzat me dioptri, mikroskopat, teleskopat refraktues etj.

Burimet e dritës

Ekzistojnë disa burime të dritës. Burimet më të shpeshta janë ato termike: një trup në një temperaturë të dhënë lëshon një spektër karakteristik të rrezatimit të trupit të zi. Një burim i thjeshtë termik është drita e Diellit, rrezatim i lëshuar nga kromosfera e Diellit me vlerë rreth 6,000 Kelvin në regjione të dukshme të spektrit elektromagnetik kur komplotohet në njësi të gjatësisë valore^[11] dhe përafërsisht 44% e energjisë së Diellit që arrin tokën është e dukshme.^[12] Një tjetër shpembull është poçi elektrik inkadenshent, i cili liron rreth 10% të energjisë së tij si dritë të dukshme dhe pjesën tjetër si rreze infra të kuqe. Një burim i zakonshëm termik i dritës në histori janë grimcat e ngurta me ngjyrë të ndezuara flakë, por këto e lëshojnë shumicën e rrezatimit të tyre në infra të kuqe, dhe vetëm një pjesë në spektrin e dukshëm. maja e spektrit të trupit të zi është në thellësinë e infra të kuqeve, në rreth 10 mikrometra gjatësi valore, për objekte relativisht të ftohta si qenia njerëzore. Me rritjen e temperaturës, maja lëvizë në gjatësi valore më të shkurtëra, duke prodhuar së pari një shkëlqim të kuq, pastaj një të bardhë, dhe përfundimisht një ngjyrë të bardhë në të kaltër kur maja lëvizë jashtë pjesës së dukshme të spektrit në ultravioletë. Këto ngjyra mund të shihen kur metali është i nxehur në “nxehtësi të kuqe” ose “nxehtësi të bardhë”. Emisioni i terminalit të bardhë në të kaltër nuk shihet shpesh, përveçse në yje.

Atomet emetojnë dhe absorbojnë dritë në energji karakteristike. Kjo prodhon “emisionin linjor” në spektrin e secilit atom. Emisioni mund të jetë spontan, si në dritën e emetuar të diodes, shkakrimit të gazit nga llampat (si në llampat neon ose në shenjat neos, etj.) dhe në flaka. Emisioni mund të jetë edhe i stimuluar, si në laser ose në mikrovalë.

Deklarimi i një ngarkese grimcore të lirë, si një elektroni, mund të prodhojë rrezatim të dukshëm: rrezatimi cyclotron, rrezatimi sinktrotron dhe rrezatimi bremsstrahlung janë shembuj të kësaj. Grimcat lëvizin nëpër një mjedis më shpejtë se shpejtësia e dritës në atë medum mund të prodhojnë rrezatimin Cherenkov.

Kemikalet e sigurta prodhojnë dritë kur ndriçohen me më shumë rrezatim energjik, një proces i njohur si fluoreshenca. Disa substanca emetojnë dritë më ngadalë pas ngacmimit nga më shumë rrezatim energjik. Kjo njihet si fosforoshenca.

Materialet fosforoshente mund të ngacmohen nga bombargimi i tyre me grimca subatomike. Katadolumineshenca është një shembull. Ky mekanizëm përdoret në setet televizive të tubave me rreze katodike dhe monitorët e kompjuterëve.

Mekanizma e tjerë të sigurtë mund të prodhojnë dritë:

• Bioluminescence
• Cherenkov radiation
• Electroluminescence
• Scintillation
• Sonoluminescence
• triboluminescence

Kur koncepti i dritës është e qëllimshme për të përfshirë fotone me energji shumë të lartë (rrezet gama), mekanizmat të tjerë të gjeneratës përfshijnë:

• Asgjësimi grimcor – antigrimcor
• Shkatërrimi radioaktiv