Narava svetlobe in spekter

Svetloba predstavlja prstne odtise sveta

Vsebina te strani se v okviru časa in ustreznega gradiva dopolnjuje.
Ena izmed ved, ki raziskuje naravo svetlobe, valovanja nasploh, je spektroskopija,
- to je preučevanjem spektrov elektromagnetnega radijskega, infrardečega, vidnega, rentgenskega in gama sevanja.

Nastanek svetlobe, ena od možnosti, foton se recimo izseva pri prehodu elektronov (v »lupinah« atomov) iz višjih energijskih stanj v nižja – prehodi so diskretni in za vsak atom in mulekulo točno določeni. Različne valovne dolžine potoujejo z različnimi hitrostmi skozi različne snovi (to je disperzija, ki privede do loma žarkov – recimo v prizmi – slika zgoraj na sredi) in se različno uklonijo na ovirah (to je difrakcija na uklonski mrežici – slika zgoraj na desni). Uklon in disperzija nam svetlobo razvrstita po valovnih dolžinah, barvah – v spekter.



Valovne dolžíne (oznaka ) svetlobe so od 380 ali 400 nm do približno 760 ali 780 nm - [nm] je nanometer in znaša 10-9m. Hitrost svetlobe v vakuumu je c= 3*108m/s, povezava med hitrostjo, valovno dožino in frekvenco je:

Energija fotona je:

Spektroskop je recimo prizma, ki lomi žarke (snop svetlobe različnih barv iz ozke reže) na zaslon z umeritveno skalo. Če umerimo spektre različnih atomov v laboratoriju, in če se nam iste spektralne črte (barve) pojavijo v spektrih zvezd, galaksij, planetov, potem vemo – da so telesa, ki jih nikoli ne bomo dosegli, recimo z raketami – iz enake snovi, kot naš planet in seveda tudi ljudje. Poznamo emisijske in absorbcijske spektre, glej sliko spodaj:





Spektar plamena alkohola - CnH2n+1OH.

Če se svetilo premika se spremeni valovna dolžina – če se svetilo približuje, se spekter premakne proti modri, če se oddaljuje pa proti rdeči (daljše valovne dolžine).



Ne samo, da nam barve (emisijski in absorbcijski spektri) odkrijejo atome in molekule oddaljenih svetov, ampak nam zamik spektrov pove tudi kam in s kako hitrostjo se premikajo – to je Dopplerjev efekt.





Iz spektroskopije in Dopplerjevega pojava smo v večji meri potegnili na dan današnji model sveta – vesolja. VESOLJE SE ŠIRI – ZAČETEK V VELIKEM POKU – ŠIRI SE CELO POSPEŠENO.






V 20. letih prejšnjega stoletja je s proučevanjem fotografskih plošč, posnetih z 2,5-meterskim teleskopom observatorija Mt. Wilson, Edwin Hubble določil razdaljo do Andromedine meglice in prepričljivo demonstriral obstoj galaksij daleč onkraj Rimske ceste. Njegove opombe so vidne na zgodovinskem posnetku, vstavljenem spodaj desno, prikazanem v povezavi z zemeljskim ter posnetki s Hubblovim vesoljskim teleskopom, narejenimi skoraj 90 let kasneje. Z medsebojno primerjavo različnih plošč je Hubble iskal nove, zvezde ki doživijo nenadno povečanje sija. Nekaj jih je našel na tej plošči in jih označil z "N". Kasneje, ko je odkril da je zvezda blizu zgornjega desnega kota (označena s črticama) v resnici spremenljiva zvezda, poznana kot kefeida, je prečrtal "N" in napisal "VAR!". Zahvaljujoč delu Harvardske astronomke Henriette Leavitt, lahko zvezde kefeide, ki enakomerno spreminjajo sij uporabimo kot standardne svetilnike za določanje razdalj. Identifikacija tovrstnih zvezd je omogočila Hubblu, da je pokazal, kako Andromeda ni majhna kopica zvezd in plinov znotraj naše Galaksije, ampak velika samostojna galaksija, precej oddaljena od Rimske ceste. Hubblovo odkritje je omogočilo uveljavitev modernega koncepta vesolja, napolnjenega z galaksijami, ki se oddaljujeo (to dokazuejo meritve premika spektralnih črt oddaljenih galaksij proti rdeči svetlobi).


Ali svetloba čuti gravitacijo? Kdo je prvi predlagal vpliv teže na svetlobo (ukrivljanje žarka, zametek črnih lukenj - in kdaj)? ŽE +1784 Angleški duhovnik John Michell se sprašuje ali gravitacija vpliva na svetlobo, ali imajo nekatere zvezde tako veliko maso [gravitacijo], da svetloba ne more pobegniti z njih. To je osnova za teorijo črnih lukenj in Einsteinove izračune več kot 120 let pozneje. Do enakega zaključka je nekaj let pozneje prišel francoski matematik Pierre Simon de Laplace.


SLEDIJO RAZLIČNE ANIMACIJE IN OSTALE SLIKE ZA POMČ K RAZUMEVANJU NARAVE SVETLOBE