If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание
Текущее время:0:00Общая продолжительность:9:37

Транскрипция к видео

В этом видео я кратко расскажу о том, что такое свет. Для меня он всегда был загадкой, потому что он определяет нашу реальность. Наверное, большинство всего, мы видим, благодаря свету, отражающемуся от объектов, искривляющемуся вокруг них или рассеивающемуся под их влиянием. Это воспринимают наши глаза и затем посылают сигналы в мозг, а он создает модели окружающего мира. Так что свет определяет то, как выглядит наша реальность, но в то же время, при проведении опытов со светом, замечаешь, что у него есть много загадочных свойств, большую часть которых мы до сих пор не поняли. Таких особенностей очень - очень много, и это относится не только к свету, а почти ко всему, стоит лишь взглянуть на мир в квантовом масштабе. Но самое же удивительное, заключается в том, что свет является одновременно и волной и частицей. Это не очень просто представить, даже мне! В повседневной жизни я привык к тому, что что-то ведет себя как волна, например, звук, или морские волны. А некоторые вещи ведут себя как частицы: баскетбольные мячи или моя кофейная чашка. Но я не привык к тому, что является и тем и другим одновременно! Все зависит от того, какой эксперимент ставить, и как проводить наблюдения. Вы можете наблюдать его как поток частиц, возвращаясь к работе Эйнштейна о фото-электрическом эффекте. Не будем сейчас углубляться, может, потом, я подготовлю видео о квантовой механике. Так вот, можно наблюдать свет как поток частиц, движущихся со скоростью света. Они называются фотонами. Фотоны. Если вы посмотрите на него с другой стороны, например, когда луч света проходит через призму, то он будет вести себя как волна, и иметь все ее характеристики, частоту и длину. Как и со всеми волнами, скорость волны равна произведению частоты волны на ее длину. Даже если отбросить на время свойства света как частицы, и рассмотреть волновые характеристики, он все равно будет удивительным. Большинство волн распространяется внутри среды. Например, как звук движется сквозь воздух. Вот группа частиц воздуха, атомы газа, а вот как выглядит звуковая волна в воздухе. Что при этом происходит: часть воздуха сжимается, и передает давление следующим частицам. Получаются области более высокого давления и более низкого, они и создают звук. Здесь высокое давление... Высокое, низкое, высокое, низкое... Все эти атомы сталкиваются, и волна распространяется вправо. Если бы вы могли наблюдать это во времени, вы бы увидели, как волна движется. Звук — это энергия, которая передается в среде, и я привык представлять волны таким образом, но свету не нужна среда! Свету не нужен посредник, в вакууме, в пустоте свет распространяется даже быстрее. И он распространяется с невообразимой скоростью: 3 умножить на 10^8 м/с. Попробуйте представить это: 300 миллионов метров в секунду. Иначе говоря, меньше чем за одну седьмую секунды свет облетит вокруг Земли, за секунду он обогнет экватор семь раз! Это невероятно быстро! Но это не просто огромная скорость, она сообщает нам, что свет — это фундаментальная характеристика нашей Вселенной, потому что это самая большая скорость в мире, не просто известная физике, но и теоретически возможная. Это отражается в терминах нашей повседневной жизни, мы всегда думаем: «Если что-то движется с какой-то скоростью, то если сопоставить два предмета, имеющих одно направление, в сумме их скорость будет больше. Но ничто не может двигаться быстрее скорости света. Это абсолютно невозможно, согласно современным понятиям. Так что свет не просто движется очень быстро, он движется с наибольшей из возможных скоростей. С наибольшей из возможных скоростей. Вот приблизительное значение его скорости: 2.99 на 10 в 8 степени метров в секунду. 3 на 10 в 8 степени обычно достаточно для приблизительных расчетов. Обратимся к видимой части спектра, а о том, что за ее пределами, поговорим чуть позже. Вы наверное знаете, что такое цвет, и радуга, которая появляется, когда свет солнца, белый свет, преломляется капельками воды. Конечно, вы все ее видели. Вы можете увидеть, что при этом происходит, на картинке с призмой, преломляющей луч света. Белый свет содержит все цвета, все длины волн видимой части спектра. Волны разной длины по разному преломляются призмой, волны с большей частотой, голубая и фиолетовая, преломляются и отклоняются сильнее, их лучи изгибаются больше, чем лучи волн меньших частот, например, красной и оранжевой. Посмотрите на разницу длин волн внутри видимой части спектра: от 400 до 700 нанометров. Чем выше частота волн, тем больше энергии они несут. В терминах квантовой механики большая частота волны значит, что у каждого фотона в ней больше энергии. У них есть больше кинетической энергии, возможности выбить электрон или сделать что-то еще. Давайте, я запишу: Высокая частота — много энергии. Высокая частота - много энергии. Теперь вернемся к видимому свету. Вы можете спросить: «Что же за его пределами?» Мы видим лишь небольшую часть обширного явления, лишь ту, которую способны воспринять. Расширим предмет нашей дискуссии: видимый свет — это часть электромагнитного излучения. Итак, я повторюсь: видимый свет - это часть электромагнитного излучения. Все, что я вам только что рассказывал, что свет проявляет свойства и волны, и частицы, относится не только к свету, а ко всему электромагнитному излучению. Низкие частоты или волны большой длины - это радиоволны, то радио, которое вы слышите в машинах, то, что помогает мобильному телефону передавать сигналы вышкам. Микроволны заставляют двигаться молекулы воды, и это разогревает пищу в микроволновке. Инфракрасные волны излучает наше тело, так что специальные камеры могут видеть человека сквозь стены. Видимый свет... Ультрафиолет, UV-лучи, солнечное излучение, из-за которого вы загораете. Рентгеновские лучи! Излучение, которое позволяет видеть сквозь мягкие ткани и рассмотреть кости. Гамма-лучи! Потоки энергии, которые идут от квазаров и некоторых других явлений. Все это примеры одного и того же феномена! Просто получилось так, что мы видим лишь часть спектра! Вы можете спросить: «Как это получилось? Почему мы видим только эти частоты?" Я подозреваю, что частоты, которые можно видеть невооруженным глазом, совпадают с теми, на которых солнце излучает большую часть электромагнитных лучей. Они освещают землю, а виды, которые живут на земле, хотят получать информацию, основываясь на отраженной электромагнитной энергии, и имеет смысл развивать наблюдательность в тех областях, где излучения больше всего. Возможно, на других планетах есть виды, которые видят ультрафиолетовую или инфракрасную часть спектра. Даже на земле есть виды, которые видят часть невидимых для нас лучей. Но мы хорошо воспринимаем ту область спектра, в которой солнце излучает большую часть энергии. Пора заканчивать, думаю, это был неплохой рассказ о свете, и если вам что-то кажется непонятным, туманным или противоречивым, как, например, квантово-волновой дуализм, или идея передачи энергии через пустоту, не волнуйтесь! Это не так страшно. Это не очень понятно даже лучшим физикам мира, так что вы в хорошей компании!