BADAN BERCAHAYA: CIRI-CIRI DAN BAGAIMANA MEREKA MENGHASILKAN CAHAYA MEREKA SENDIRI - FIZIKAL - 2026

Tubuh bercahaya disebut objek semula jadi atau tidak wajar yang memancarkan cahaya sendiri, ini menjadi bahagian spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia. Kebalikan dari objek bercahaya adalah objek tidak bercahaya.

Objek tidak bercahaya kelihatan kerana ia diterangi oleh cahaya yang dipancarkan oleh objek bercahaya. Badan yang tidak bercahaya juga disebut badan yang bercahaya, walaupun tidak selalu dalam keadaan itu.

Matahari, badan bercahaya yang menerangi langit dan laut. Sumber: pixabay

Objek bercahaya adalah sumber cahaya utama kerana memancarkannya, sementara objek tidak bercahaya adalah sumber cahaya sekunder kerana benda itu memantulkan yang dihasilkan oleh bekas.

Contoh badan bercahaya dan tidak bercahaya

Objek bercahaya

Terdapat objek di alam yang mampu memancarkan cahaya. Ini termasuk:

- Matahari.

- Bintang.

- Serangga bercahaya, seperti kunang-kunang dan lain-lain.

- Sinar.

- Lampu aurora borealis atau utara.

Berikut adalah objek bercahaya buatan manusia:

- Lampu pijar atau mentol.

- Api lilin.

- Lampu pendarfluor.

- Lampu dipimpin.

- Skrin telefon bimbit.

Objek tidak bercahaya

Di alam terdapat banyak objek yang tidak memancarkan cahaya dengan sendirinya, tetapi dapat diterangi:

- Bulan, yang memantulkan cahaya matahari.

- Planet dan satelitnya, yang juga memantulkan cahaya matahari.

- Pokok, gunung, haiwan memantulkan cahaya langit dan Matahari.

- Langit biru dan awan. Mereka kelihatan kerana penyebaran cahaya matahari.

Mentol badan bercahaya buatan yang menerangi malam kita. Sumber: pixabay

Ciri-ciri badan bercahaya dan cahaya mereka

Ciri utama badan bercahaya adalah bahawa cahaya yang dapat kita lihat dihasilkan oleh objek itu sendiri.

Kita dapat melihat orang dan objek berkat cahaya yang dipancarkan oleh badan bercahaya, sama ada semula jadi atau buatan. Dan juga kerana alam telah memberi kita organ penglihatan.

Sekiranya tiada badan bercahaya tidak mungkin melihat segala yang mengelilingi kita. Sekiranya anda pernah mengalami kegelapan total, maka anda akan mengetahui pentingnya badan bercahaya.

Maksudnya, tanpa cahaya tidak ada penglihatan. Penglihatan manusia dan haiwan adalah interaksi antara cahaya yang dipancarkan oleh badan bercahaya dan yang dipantulkan oleh badan yang tidak bercahaya dengan sensor cahaya kita di mata dan dengan otak kita, di mana gambar itu akhirnya dibina dan ditafsirkan.

Penglihatan adalah mungkin kerana cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek bergerak melalui ruang dan sampai ke mata kita.

Foton

Foton adalah jumlah cahaya terkecil yang dapat dipancarkan oleh badan bercahaya. Foton dipancarkan oleh atom badan bercahaya dan dipantulkan atau dihamburkan oleh yang tidak bercahaya.

Penglihatan hanya dapat dilakukan apabila beberapa foton ini, dipancarkan, tersebar atau dipantulkan, sampai ke mata kita, di mana mereka menghasilkan pengujaan elektronik di hujung saraf optik yang membawa nadi elektrik ke otak.

Bagaimana badan bercahaya menghasilkan cahaya?

Foton dipancarkan oleh atom dari badan bercahaya ketika mereka teruja sedemikian rupa sehingga elektron orbit atom menuju ke keadaan tenaga yang lebih tinggi, yang kemudiannya merosot ke keadaan tenaga yang lebih rendah dengan pelepasan foton akibatnya.

Setiap badan, jika suhunya meningkat, menjadi pemancar cahaya. Sekeping logam pada suhu bilik adalah badan yang tidak bercahaya, tetapi pada suhu 1000 darjah Celsius, ia adalah badan yang bercahaya, kerana elektron menempati tahap yang lebih tinggi dan ketika mereka merosot ke tahap yang lebih rendah, mereka memancarkan foton dalam jarak spektrum yang dapat dilihat.

Inilah yang berlaku pada tahap atom dengan semua badan bercahaya, baik Matahari, nyalaan lilin, filamen bola lampu pijar, atom serbuk pendarfluor dari mentol penjimatan tenaga atau atom diod LED, yang merupakan badan cahaya buatan terkini.

Apa yang berbeza dari satu kes ke kes yang lain adalah mekanisme pengujaan agar elektron sampai ke tahap atom tenaga yang lebih tinggi dan kemudian membusuk dan mengeluarkan foton.

Yang kita lihat hanyalah masa lalu

Penglihatan tidak seketika, kerana cahaya bergerak pada kelajuan terhingga. Kelajuan cahaya di udara dan dalam vakum berada pada tahap 300 ribu kilometer sesaat.

Foton cahaya yang meninggalkan permukaan Matahari mengambil masa 8 minit 19 saat untuk sampai ke mata kita. Dan foton yang dipancarkan oleh Alpha Centauri, bintang terdekat kami, mengambil masa 4.37 tahun untuk mencapai mata kita jika kita melihat ke langit.

Foton-foton yang dapat kita perhatikan dengan mata kasar atau melalui teleskop di galaksi Andromeda, yang paling dekat dengan kita sendiri, akan meninggalkannya 2.5 juta tahun yang lalu.

Walaupun kita melihat Bulan, kita melihat Bulan yang lama, kerana apa yang kita lihat adalah gambar dari 1.26 saat yang lalu. Dan gambar pemain permainan bola sepak yang kita lihat di berdiri 300 meter dari pemain, adalah gambar lama sepersejuta saat pada masa lalu.

Dualitas cahaya

Menurut teori yang paling diterima, cahaya adalah gelombang elektromagnetik, begitu juga gelombang radio, gelombang mikro dengan mana makanan dimasak, gelombang mikro dari telefon bimbit, sinar-X dan sinaran ultraviolet.

Namun, cahaya adalah gelombang tetapi juga terdiri dari partikel yang disebut foton, seperti yang kita nyatakan sebelumnya. Cahaya mempunyai tingkah laku ganda ini, yang dikenali dalam fizik sebagai dualitas gelombang-zarah.

Semua pelbagai gelombang elektromagnetik berbeza dalam panjang gelombang mereka. Bahagian spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia disebut spektrum yang dapat dilihat.

Spektrum yang dapat dilihat sesuai dengan jarak spektrum elektromagnetik yang sempit antara 0,390 mikron dan 0,750 mikron. Ini adalah ukuran ciri protozoa (amuba atau paramecium).

Di bawah spektrum yang dapat dilihat, dalam panjang gelombang, kita mempunyai sinaran ultraviolet yang panjang gelombangnya setanding dengan ukuran molekul organik.

Dan di atas spektrum yang dapat dilihat adalah sinaran inframerah, ukurannya setanding dengan hujung jarum. Di hujung jarum ini, 10 hingga 100 protozoa boleh muat, iaitu 10 hingga 100 panjang gelombang spektrum yang dapat dilihat.

Sebaliknya, gelombang mikro mempunyai panjang gelombang antara sentimeter dan meter. Gelombang radio mempunyai panjang dari ratusan meter hingga ribuan meter. Sinar-X mempunyai panjang gelombang yang setanding dengan ukuran atom, sementara sinar gamma mempunyai panjang gelombang yang setanding dengan inti atom.

Warna dan spektrum yang dapat dilihat

Spektrum yang kelihatan merangkumi pelbagai warna yang dapat dibezakan di pelangi, atau di bawah sinar matahari yang tersebar di kaca prisma. Setiap warna mempunyai panjang gelombang yang dapat dinyatakan dalam nanometer, iaitu sepersejuta milimeter.

Spektrum cahaya dan panjang gelombang dalam nanometer (nm), dari tertinggi hingga terendah, adalah seperti berikut:

- Merah. Antara 618 dan 780 nm.

- Jingga. Antara 581 dan 618 nm.

- Kuning. Antara 570 dan 581 nm.

- Hijau. Antara 497 dan 570 nm.

- Sian. Antara 476 dan 497 nm.

- Biru. Antara 427 dan 476 nm.

- Violet. Antara 380 dan 427 nm.

Badan, tenaga dan momentum hitam bercahaya

Cahaya mempunyai tenaga dan momentum. Setiap warna dalam spektrum yang dapat dilihat sesuai dengan foton tenaga yang berbeza dan momentum atau momentum yang berbeza. Ini dipelajari terima kasih kepada pelopor fizik kuantum seperti Max Planck, Albert Einstein dan Louis De Broglie.

Max Planck mendapati bahawa tenaga cahaya datang dalam paket atau kuanta, yang energinya E diukur dalam Joules dan sama dengan produk pemalar asas semula jadi yang dikenali sebagai pemalar Planck, yang dilambangkan dengan huruf h dan frekuensi f di Hertz.

E = h ∙ f

Penemuan ini dibuat oleh Planck untuk menjelaskan spektrum radiasi badan bercahaya, yang hanya memancarkan radiasi tetapi tidak memantulkan apa pun, yang dikenali sebagai "badan hitam" dan yang spektrum pelepasannya berubah mengikut suhu.

Pemalar Planck ialah h = 6.62 × 10 ^ -34 J * s.

Tetapi Albert Einstein yang menegaskan, tidak diragukan lagi, bahawa cahaya adalah foton dengan tenaga yang diberikan mengikut formula Planck, sebagai satu-satunya cara untuk menjelaskan fenomena yang dikenali sebagai kesan fotolistrik, di mana bahan yang diterangi dengan cahaya memancarkan elektron. Atas karya ini, Einstein menerima Hadiah Nobel.

Tetapi foton, seperti setiap zarah dan walaupun tidak mempunyai jisim, mempunyai dorongan atau momentum yang diberikan oleh hubungan yang ditemui oleh Louis De Broglie dalam rangka dualitas gelombang-partikel dari objek foton dan kuantum.

Hubungan de Broglie menyatakan bahawa momentum p foton adalah sama dengan nilai bagi pemalar h Planck dan panjang gelombang λ foton.

P = h / λ

Warna merah mempunyai panjang gelombang 618 × 10 ^ -9 m dan frekuensi 4.9 x 10 ^ 14 Hz, jadi tenaga foton adalah 3.2 × 10 ^ -19J dan momentumnya 1.0 × 10 ^ -27 kg * m / s.

Di hujung lain spektrum yang kelihatan adalah ungu dengan panjang gelombang 400 × 10 ^ -9 m dan frekuensi 7.5 x 10 ^ 14 Hz, jadi tenaga foton adalah 4.9 × 10 ^ -19J dan momentumnya ialah 1.7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Dari pengiraan ini kami menyimpulkan bahawa ungu mempunyai lebih banyak tenaga dan momentum lebih daripada merah.

Rujukan

1. Tippens, P. 2011. Fizik: Konsep dan Aplikasi. Edisi ke-7. Bukit Mac Graw. 262-282.
2. Wikipedia. Spektrum Terlihat. Dipulihkan dari wikipedia.com
3. Wikipedia. Spektrum elektromagnetik. Dipulihkan dari wikipedia.com
4. Wikipedia. Sumber cahaya. Dipulihkan dari wikipedia.com
5. Wikibooks. Fizik, optik, sifat cahaya. Dipulihkan dari: es.wikibooks.org