Światło – dar natury

VIII DFN

Wrocław, 20 września 2005

Światło – dar natury

Dr hab. inż. Włodzimierz Salejda, profesor nadzwyczajny PWr

Instytut Fizyki PWr

E-mail: wlodzimierz.salejda@pwr.wroc.pl

Strona WWW:

Strona WWW: www.if.pwr.wroc.pl/~wsalejda/

Plan wykładu

1. Historia światła, czyli jak zmieniały się poglądy na naturę światła

2. O naturze światła 3. Dary światła

4. Słońce ^– gigantyczna fabryka światła

5. Zakończenie

1. Historia światła – epoka antyczna

STARY TESTAMENT Księga Rodzaju

DZIEJE POCZĄTKÓW ŚWIATA I LUDZKOŚCI

1 Na początku Bóg stworzył niebo i ziemię.

2 Ziemia zaś była bezładem i pustkowiem: ciemność była nad powierzchnią bezmiaru wód, a Duch Boży unosił się nad wodami.

3 Wtedy Bóg rzekł: «Niechaj się stanie światłość!» I stała się światłość.

4 Bóg widząc, że światłość jest dobra, oddzielił

ją od ciemności.

1. Historia światła – epoka antyczna

Światło ( promień świetlny) powstaje w oku, które wysyła je na zewnątrz

OKO TO LATARNIA!

Wedle Empedoklesa – twórcy koncepcji czterech

żywiołów: ziemi, powietrza, ognia i wody (antycznych kwarków)

– ludzkie oko uformowała Afrodyta: podczas stworzenia świata rozpaliła ogień oka, który jest

wysyłany na zewnątrz,

co pozwala ludziom widzieć.

1. Historia światła – średniowiecze

Alhazen (Abu Ali al-Hassan ibn al-Haytham) Arab, żył od około 965 do 1038 r. n.e.

Najwybitniejszy uczony średniowiecza!

© W.Salejda

1. Historia światła – średniowiecze

Alhazen – uważał, że światło to strumień cząsteczek (!)

wytwarzanych przez Słońce lub płomienie ognia, poruszających się prostoliniowo i odbijanych od obiektów spotykanych na swej drodze.

Poprawnie tłumaczył działanie camera obscura (ciemny pokój, kamera).

Argumentował, że światło wnika do oka z zewnątrz; analizował powidoki, zjawisko utrzymywanie się wrażenia wzrokowego po ustaniu działania

silnego bodźca świetlnego, który wywołał to wrażenie.

Wiedział, że prędkość światła zależy od rodzaju ośrodka (!).

Właściwie zinterpretował zjawisko załamania (refrakcji) obserwując widok zgiętej łyżki zanurzonej w szklance wody.

Prekursor optyki geometrycznej!

1. Historia światła – czasy nowożytne

Johann Kepler (1571-1630), pod wpływem dzieł Alhazena,

wyobrażał sobie oko, jako kamerę, do której światło wpada przez źrenicę i

tworzy obraz na siatkówce.

Dlaczego jednak nie widzimy rzeczy do góry nogami?

Zagadkę tę rozwiązał doświadczalnie Kartezjusz (1596-1650).

Wyjął oko z martwego wołu, uczynił tylną ściankę przeźroczystą i zobaczył rzeczywisty odwrócony obraz wytworzony na siatkówce.

Dzisiaj wiemy, że dzięki obróbce przez

mózg zwierząt lub człowieka obrazy powstałe

1. Historia światła – czasy nowożytne

Kartezjusz (1596-1560) Galileusz (1564-1642)

za pomocą własnoręcznie skonstruowanego teleskopu odkrywa (1610) cztery największe księżyce Jowisza.

Ole Rømer dokonuje (po 1670 r.) pierwszego pomiaru prędkości światła.

W latach 60-tych XVII wieku istniały dwie koncepcje światła:

1. Światło jest strumieniem maleńkich cząsteczek, poruszających się z ogromną prędkością – Pierre Gassendie (1592–1655).

2. Nie ma żadnego fizycznego ruchu światła z jednego do drugiego miejsca;

świat jest wypełniony materiałem zwanym plenum, który wywiera ciśnienie

na gałki oczne; Słońce jest rozpierane przez wewnętrzne ciśnienie, które jest

przenoszone przez plenum i odczuwane przez oko – Kartezjusz.

1. Historia światła – czasy nowożytne

Wokół jasnego przedmiotu występuje pulsujące ciśnienie, które rozchodzi się w przestrzeni wokół niego – taka koncepcja falowej natury światła była przedmiotem prac Roberta Hooke’a (Anglia)

&

Christiana Huygensa (1629–1695, Holandia) – twórcy zegara wahadłowego (1657) i sprężynowego (1674), odkrywcy Tytana (największego księżyca Saturna), falowej teorii światła, gotowej w 1678 r,

opublikowanej w 1690 r.

1. Historia światła – czasy nowożytne

Według Christiana Huygensa światło to ruch cząsteczek, rozpychających i potrącających się nawzajem, co pozwala im rozprzestrzeniać się

ze źródła w postaci sferycznej fali ciśnieniowej.

Teoria ta wyjaśniała:

ƒ odbicie od lustra,

ƒ zjawisko załamania światła (refrakcję) przy założeniu, że prędkość światła jest mniejsza w ośrodku gęstszym.

Ch. Huygens miał w życiu pecha – żył i pracował w

latach, w których autorytet naukowy Isaaka Newtona

był niepodważalny.

1. Historia światła – czasy nowożytne

Isaak Newton (1642–1727) – jeden z największych geniuszy nauki; jako pierwszy sformułował kanon

naukowej metody badawczej, będącej połączeniem

idei i hipotez z obserwacjami i eksperymentem.

Był zwolennikiem korpuskularnej natury

światła.

1. Historia światła – czasy nowożytne

Jego koncepcje na temat światła, podobnie jak prawa ruchu i teoria grawitacji, były traktowane przez współczesnych mu jak naukowa ewangelia.

Stworzył poprawną teorię koloru – eksperymentując jednym i dwoma pryzmatami doszedł do słusznego wniosku, że

światło jest mieszaniną wszystkich kolorów; wyróżnił 7

I. Newton

© W.Salejda

1. Historia światła – czasy nowożytne

Isaak Newton i Robert Hooke.

Dzielił ich wielki konflikt naukowy i osobisty.

R. Hooke (1635–1703) był szefem eksperymentatorów królewskiej akademii nauk (Royal Society)

i zwolennikiem falowej natury światła.

Na list I. Newtona odpowiedział w bardzo kąśliwy sposób, sugerując, że to co w teorii Newtona uchodzi za oryginalne – jest błędne, a to, co wydaje się być poprawne – nie jest oryginalne.

Skutkiem tego było wycofanie się Newtona ze świata

nauki, aż do śmierci Hooke’a.

1. Historia światła – czasy nowożytne

Leonhard Euler (1707–1783) –

zwrócił uwagę (w pracy opublikowanej w 1746 r.) na analogię między dźwiękiem (falą akustyczną) a drgającą falą świetlną.

Nośnikiem materialnym fali świetlnej jest eter.

Napisał: „Światło słoneczne jest w stosunku do eteru tym, czym dźwięk w stosunku do powietrza.”

Słońce określił jako „dzwon dzwoniący światłem”.

1. Historia światła – czasy nowożytne

Thomas Young (1773–1829) – ^cudowne

dziecko brytyjskiej fizyki,

w wieku 16 lat rozumiał 12 języków; w wieku 21 lat został członkiem Royal Society; doktorat z medycyny.

Wyjaśnił:

a) astygmatyzm (nieregularność krzywizny rogówki oka);

b) rozróżnianie kolorów przez oko, to wynik oddziaływania 3 podstawowych kolorów (RGB) na receptory oka

c) wymyślił i przeprowadził podstawowe doświadczenie

interferencyjne z dwoma szczelinami oraz wyjaśnił otrzymane wyniki w ramach falowej natury światła,

d) uważał słusznie, że światło jest falą poprzeczną.

1. Historia światła – czasy nowożytne

T. Young wymyślił i przeprowadził podstawowe doświadczenie

interferencyjne z dwoma szczelinami oraz zinterpretował otrzymane wyniki

1. Historia światła – czasy nowożytne

Uwaga! Ciemne i jasne prążki interferencyjne możemy zobaczyć za pomocą jednej szczeliny!

Wystarczy podnieść palce dłoni na wysokość twarzy i spojrzeć między palcami na jasne źródło światła.

Stopniowo zbliżając do siebie palce zmniejszamy szerokość szczeliny między nimi.

Tuż przed zetknięciem się palców można zobaczyć jeden, dwa lub więcej ciemnych prążków!

Potrzebna jest jednak wytrwałość i ostrożność!

1. Historia światła – czasy nowożytne

T. Young – nie przekonał współczesnych do falowej natury światła. Pomysł, że dodanie dwóch promieni

światła może dać ciemność wydawała się być – na przełomie XVIII i XIX w. – piramidalną bzdurą.

Śmiertelny cios korpuskularnej teorii światła zadał

francuski inżynier Augustin Fresnel (1788–1827),

który będąc znakomitym matematykiem opracował

falową teorię dyfrakcji.

© W.Salejda

1. Historia światła – czasy nowożytne

Dyfrakcja światła.

1. Historia światła – czasy nowożytne

Teorię dyfrakcji światła podał Fresnel.

Jego podejściem zainteresował się

znakomity matematyk Simeon Poisson, który pokazał, że teoria Fresnela przewiduje absurdalny wynik:

promienie światła uginając się wokół krawędzi

okrągłego przedmiotu ustawionego na drodze biegu promieni powinny dawać jasną plamkę w środku cienia za przedmiotem!

Doświadczenie wykonał w 1819 r. Francois Arago i potwierdził istnienie jasnej plamki Fresnela!

Zwolennicy korpuskularnej natury światła skapitulowali!

1. Historia światła – współczesność James Clerk Maxwell (1831–1879) prekursor fotografii kolorowej, twórca dynamicznej teorii pola

elektromagnetycznego, której postać matematyczną stanowią

równania pola zwane równaniami Maxwella.

Potwierdzeniem było odkrycie w 80-tych latach XIX w. fal elektromagnetycznych przez Heinricha Hertza (1857–1894).

Zdjęcie górne: J. C. Maxwell

1. Historia światła – współczesność

Max Planck (1858–1947) –

„ojciec” fizyki kwantowej.

Twórca teorii promieniowania ciała doskonale czarnego (X i XII 1900).

Podstawowe założenie teorii:

Elektromagnetyczna energia cieplna jest

emitowana/absorbowana przez CDC w porcjach energii zwanych kwantami.

Nie uważał, że światło to strumień kwantów – cząsteczek światła!

Dolne zdjęcie przedstawia

M. Plancka i A. Einsteina.

1. Historia światła – współczesność

M. Planck (1858–1947) – twórca fizyki kwantowej.

Podał (zgadł) poprawną postać prawa

promieniowania ciała

doskonale czarnego

(X i XII 1900).

1. Historia światła – współczesność

Albert Einstein – w 1905 r.

publikuje 3 sławne prace. Jedna z nich zawiera heurystyczne

wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego.

Podstawowe założenie:

kwanty energii światła to cząstki, korpuskuły, a wybijanie elektronów z powierzchni metalu, to wynik zderzenia cząstek- kwantów światła

Schemat stanowiska do pomiaru fotoefektu.

Nazwa foton, na określenie kwantu światła, została

wprowadzona w 1926 r.

z elektronami.

2. O naturze światła – dualizm korpuskularno-falowy

Współczesne poglądy na naturę światła określają wyniki (1) eksperymentu Younga oraz (2) fotoefektu

Światło to fala Światło to strumień cząsteczek –

fotonów

2. O naturze światła

Próba zrozumienia wyników tych doświadczeń prowadzi do m.in. następujących stwierdzeń:

1) Światło podróżuje jak fala, lecz przybywa jako cząstka.

2) Wydaje się, że fotony mogą być jednocześnie w dwóch miejscach.

3) Fotony nie znają dokładnie swego położenia i pędu, innymi słowy nie wiedzą, gdzie w danej chwili znajdują się i dokąd zmierzają (zdążają).

Uwaga: atomy i cząstki elementarne – obiekty

materialne – zachowują się podobnie.

2. O naturze światła

Cytaty z prac Richarda Feynmana (1918-1988) dotyczące doświadczeniaYounga (z pojedynczymi fotonami lub

cząsteczkami elementarnymi)

1. Fotony zachowują się w sposób nie mający żadnego odpowiednika klasycznego

2. [...] elektrony i fotony zachowują się dokładnie tak samo; ich zachowanie jest wariackie

3. [...] mogę bezpiecznie stwierdzić, że nikt nie rozumie

mechaniki kwantowej

2. O naturze światła

Cytaty z prac Richarda Feynmana dotyczące

doświadczeniaYounga (z pojedynczymi fotonami lub cząsteczkami elementarnymi)

4. [...] próba zrozumienia zachowania się cząstek w małej skali przybiera postać nieustannych cierpień, powodo-

wanych przez powtarzanie sobie pytania „ale jak to jest możliwe?”, będącego wyrazem niekontrolowanego, lecz

całkowicie bezskutecznego pragnienia zrozumienia zjawisk kwantowych przez odwołanie się do czegoś znanego.

5. Nie powtarzajcie sobie pytań, o ile to jest możliwe lub

„ale jak to jest możliwe?”, ponieważ wpadniecie w

przepaść, w ślepą uliczkę, z której nikomu nie udało się

uciec. Nikt nie wie jak to jest możliwe!

O naturze światła

Czym jest kwant światła?

What is light quanta (Einstein, 12 XII 1953)?

Kwant światła – foton, to cząstka elementarna, która:

‡ w próżni porusza się z prędkością c = 299 792 458 m/s,

‡ jego prędkość nie zależy od ruchu źródła lub odbiornika światła,

‡ nie istnieje układ odniesienia, w którym

spoczywa,

O naturze światła

Czym jest kwant światła?

What is light quanta (Einstein, 12 XII 1953)?

Kwant światła – foton, to cząstka elementarna, która:

‡ ma (niesie) energię E= hν = (h/2π)2πν = ħω, gdzie h=6,6260755(40)×10 ^-34 J•s – stała Plancka; ν=c/λ – częstotliwość (kolor); λ – długość fali,

‡ ma (niesie) pęd P=E/c,

‡ ma (niesie) spin (wewnętrzny moment pędu) S=ħ.

O naturze światła

Klasyczny model fotonu – relatywistycznej ^(bo

poruszającej się w próżni z prędkością c) cząstki elementarnej

‡ w próżni ma prędkość c i zerową masę spoczynkową,

‡ przenosi energię E, pęd i moment pędu (spin), które spełniają związki: E=cP, S=ħ=E/ω, ; wektory i są kolinearne (równoległe lub

antyrównoległe)

0 P

S r × r =

P r

S r

P r

S r

O naturze światła

Klasyczny model fotonu – relatywistycznej ^(bo

poruszającej się w próżni z prędkością c) cząstki elementarnej

ƒ jest obiektem dwuwymiarowym, który charakteryzują dwa wektory i o długościach ω; wektory te są

wzajemnie prostopadłe i wirują z prędkością kątową ω wokół osi wyznaczonej przez kierunek ruchu fotonu,

ƒ wirowanie wektorów i odbywa się zgodnie lub niezgodnie z ruchem wskazówek zegara (patrząc w kierunku ruchu fotonu), co daje dwie polaryzacje fotonu.

er b r

er b r

O naturze światła

Klasyczny model fotonu – relatywistycznej ^(bo

poruszającej się w próżni z prędkością c) cząstki elementarnej

W każdym inercjalnym układzie odniesienia można wyobrażać sobie prawoskrętny (lub lewoskrętny)

foton o energii E i spinie ħ poruszający się

z prędkością c w kierunku wyznaczonym przez jego pęd jako wektor o długości ω obracający

się z prędkością kątową ω=E/ ħ zgodnie (lub

przeciwnie) do ruchu wskazówek zegara w płaszczyźnie prostopadłej do wektora pędu .

P r er

P r

2. O naturze światła

Czym jest światło? (model klasyczny)

Światło to strumień fotonów będących dwuwymiarowymi (doskonale płaskimi) cząsteczkami elementarnymi

(nanopłaskoidy?, nanotabloidy?, płastugi?) wirującymi wokół osi wyznaczającej kierunek ich ruchu.

Światło słoneczne to strumień fotonów o wszystkich dozwolonych: (1) kierunkach ruchu (określonych wektorem ), (2) wirowania i (3) częstościach ω, a tym

samym wszystkich dozwolonych energiach E = ħ ω,

kierunkach rozchodzenia się w przestrzeni oraz dowolnych osiach wirowania.

P r

2. O naturze światła

Czym jest światło laserowe? (model klasyczny)

Światło to strumień fotonów będących dwuwymia- rowymi (płaskimi) cząsteczkami elementarnymi wirującymi wokół osi będącej kierunkiem ich ruchu.

Światło laserowe to strumień fotonów o prawie identycznych kierunkach ruchu (określonych

wektorem ), częstościach ω, kierunku wirowania, a tym samym prawie identycznych energiach E= ħ ω (monochromatyczność), kierunkach rozchodzenia

się w przestrzeni (skolimowana wiązka światła laserowego,

P r

3. Dary światła (wybrane)

ƒ Życie na Ziemi (fotosynteza), trwanie cywilizacji ziemskiej.

ƒ Źródło odnawialnej energii (ogniwa woltowoltaiczne, rośliny, wiatry).

ƒ Jakość życia: metody diagnozowanie w medycynie; obrazowanie układów, tkanek i narządów.

ƒ Przesyłanie informacji (radiofonia, telewizja naziemna i satelitarna, telefonia komórkowa, telekomunikacja, światłowody).

ƒ Zapisywania i odtwarzania informacji (CD, DVD, odtwarzacze laserowe), której jest nośnikiem.

ƒAkwizycja (pozyskiwanie) informacji (medycyna, teleskop Hubble’a)

3. Dary światła. Życie na Ziemi (fotosynteza). Fotosynteza

Konwersja energii słonecznej w chemiczną (zachodzi w chloroplastach) jest związana z działaniem chlorofilu – zielonego pigmentu

6H

O + 6CO

+ energia słoneczna --->

C

H

O

+ 6O

6 cząsteczek wody + 6 cząsteczek dwutlenku węgla + energia słoneczna daje jedną cząsteczkę cukru (glukozy)

i 6 cząsteczek tlenu.

Fotosynteza to proces fotochemiczny zachodzący w roślinach; energia słoneczna stymuluje syntezę cukru (w chloroplastach) podstawowego i nie- zbędnego składnika do podtrzymywania

procesów życiowych roślin, zwierząt i ludzi.

3. Dary światła: Fotosynteza

• Węgiel kamienny to skamieniałe światło (słoneczne)

• Ropa naftowa jest płynną formą światła (słonecznego)

• Gaz ziemny to gazowa postać światła (energii słonecznej)

Światło słoneczne odgrywało i odgrywa w naszej ziemskiej egzystencji kluczową rolę, z której nie do

końca i nie zawsze zdajemy sobie sprawę.

Tlen i żywność spożywana przez człowieka i zwierzęta jest produktem

fotosyntezy.

Czym są paliwa kopalne?

3. Dary światła: Metody diagnozowania za pomocą fal elektromagnetycznych

• Termografia

• Naświetlanie promieniami X

• Tomografia komputerowa

• Rezonans magnetyczny;

tomografia rezonansu

magnetycznego

3. Dary światła. Metody diagnozowania – termografia

3. Dary światła. Metody diagnozowania (pr. X)

3. Dary światła. Metody diagnozowania (naświetlanie światłem

niewidzialnym; pr. X). Tomografia komputerowa

3. Dary światła. Tomografia komputerowa – pacjenci z rakiem

okrężnicy

3. Dary światła. Tomografia komputerowa – pacjenci

z rakiem płuc.

3. Dary światła. Tomografia komputerowa

3. Dary światła. Magnetyczny rezonans jądrowy. Tomograf

rezonansu magnetycznego.

3. Dary światła. Obrazowanie tomografem rezonansu

magnetycznego

3. Dary światła. Obrazowanie magnetycznym rezonansem jądrowym

3. Dary światła. Magnetyczny rezonans jądrowy

3. Dary światła. Teleskop Hubble’a – satelitarne

obserwatorium astronomiczne

3. Dary światła. Zdjęcia z obserwatorium Hubble’a

3. Dary światła. Zdjęcia z obserwatorium Hubble’a

3. Dary światła. Zdjęcia z obserwatorium Hubble’a

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła

Wybrane dane o Słońcu

Masa: 2·10 ³⁰ kg. Promień: 700 000 tys. km Skład chemiczny: 75% wodoru, 25% helu

W jego wnętrzu, gdzie temperatura wynosi około 15-16 mln kelwinów, od ponad 4,5 mld lat nieprzerwanie trwa kontrolowana synteza termojądrowa (synteza jąder

helu z protonów - jąder wodoru)

Moc promieniowania elektromagnetycznego: 4·10

watów

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła

W jednej sekundzie 700 mln ton wodoru w fuzji lekkich jąder zamienia się w 695 mln ton helu, a 5 mln ton masy wodoru jest zamieniane w energię promieniowania gamma.

Dotychczasowy czas życia: około 4,5 mld lat Przewidywany czas życia: 4 mld lat.

W przyszłości przekształci się w czerwonego

olbrzyma, a potem w białego karła.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła

Strumień świetlny na powierzchni Ziemi: 1,4 kW/m

.

Całkowita ilość energii energii fal EM docierająca w czasie jednej sekundy do Ziemi: około 10 ¹⁶ dżuli.

Takie samego rządu energia jest promieniowana przez naszą planetę w przestrzeń kosmiczną pod postacią

promieniowania cieplnego

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła. Monitorowanie Słońca

SOHO – Solar and Heliospheric Observator; http://sohowww.nascom.nasa.gov/

Początek misji: 2 grudnia 1995;

zakończenie: 2007 r.

SOHO jest umieszczony w odległości 1,5 mln km od Ziemi.

Cele misji:

Monitorowanie i badanie jądra oraz zewnętrznej atmosfery

(zwanej koroną) Słońca i wiatru

słonecznego na odległościach do

1,5 mld km od pow. Słońca, co 10-

krotnie przewyższa promień

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca

SOHO – Solar and Heliospheric Observator; http://sohowww.nascom.nasa.gov/

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca

SOHO – Solar and Heliospheric Observator; http://sohowww.nascom.nasa.gov/

Obserwatorium bada jądro Słońca oraz przestrzeń okołosłoneczną na odległościach do 32 promieni Słońca (około 22 mln km).

Monitoruje Słońce i heliosferę przez 24 godziny.

CELE SZCZEGÓŁOWE MISJI SOHO Badanie:

ƒ fizyki wnętrza Słońca,

ƒ mechanizmów nagrzewania się korony słonecznej,

ƒ wiatrów słonecznych oraz procesów wywołujących ich przyspieszania.

Instrument LASCO składa się z 3 koronografów (C1, C2, & C3)

umożliwiających obserwacje korony na odległościach od 1,1R do 1,3R; od 2,5R

do 6R oraz od 4R do 32R, gdzie R – promień Słońca (700 tys. km).

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła.

Monitoring Słońca; półroczny film aktywności Słońca od VIII 2003 r. do II 2004 r.;

Halloween 17 X – 3 XII 2003

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła.

Halloween na Słońcu i w przestrzeni wokół niego 28 X 2003

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca SOHO; http://sohowww.nascom.nasa.gov/

Dwa rodzaje burz słonecznych:

– wyrzuty masy z korony słonecznej (coronal mass ejections – CMEs),

– wybuchy magnetyczne (solar flares).

Zdjęcia pokazują dwa CME – miliardy ton cząstek jest

wyrzucanych w przestrzeń.

Docierając do Ziemi powodują burze magnetyczne i zorze

polarne.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca SOHO; http://sohowww.nascom.nasa.gov/

Burza słoneczna: wybuchy magnetyczne (solar flares).

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca;

wiatr słoneczny

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła; skutki wiatrów słonecznych: zorze polarne

Cząstki wyrzucone ze Słońca

oddziałują z ziemskim polem

magnetycznym (magnetosferą),

dając w wyniku zorze polarne .

Cząsteczki górnych warstw

powietrza nad biegunami są

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła; skutki wiatrów słonecznych: zorze polarne

© W.Salejda

Silny wiatr słoneczny może powodować awarie linii przesyłowych prądu elektrycznego, przerwy w komunikacji radiowej, awarie

urządzeń satelitarnych i napromieniowanie astronautów.

4. Słońce, czyli gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca

Zdjęcie z 26 XII 1996.

W środku widoczna jest tarcza Słońca (temperatura 2-3mln K) .

Widać nisko położone warstwy korony słonecznej .

Widoczne są liczne strumienie materii wyrzucanej z powierz-

chni Słońca, rozciągające się daleko w przestrzeń okołosło-

neczną (ponad 22 mln km).

Pojedynczy strumień wyrzucanej materii jest

widoczny po lewej stronie, a dwa dalsze po prawej.

Zaznaczona jest także Droga Mleczna rozciągająca się od góry do dołu

zdjęcia. SOHO odkrył ponad 800 nowych komet.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła.

Maj 1998 r. wyrzuty strumieni gazów.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca;

film o aktywności Słońca w marcu/kwietniu 1999 r.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła;

wyrzuty strumieni gazów; marzec-kwiecień 1999 r.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła;

wyrzuty strumieni gazów w październiku 2003 r.

Światło wciąż nas zaskakuje. Jego właściwości są intrygujące.

Wytwarzane są półprzewodniki światła, zwane kryształami fotonicznymi.

Odkryto materiały/ośrodki z ujemnym współczynnikiem załamania zwane lewoskrętnymi. Na granicy ośrodka normalnego i lewoskręt- nego obserwuje się zjawisko ujemnego załamywania się światła.

W zjawisku ujemnego załamania światła promień

załamany leży po tej samej stronie, co promień padający.

Zjawisko normalnego załamania światła

Promień załamany

(Refracted ray) leży po przeciwnej stronie

normalnej niż promień

padający (Incident ray).

Zjawisko ujemnego załamania światła: promień

załamany (na rysunku zaznaczony kolorem

niebieskim) znajduje się po tej samej stronie

normalnej, co promień

Materiał le woskrętny

Normalna

padający (Incident ray).

Zastosowanie: Płytka płaskorównoległa

z idealnego materiału lewoskrętnego działa jak soczewka skupia- jąca dając rzeczywisty obraz pozbawiony

wad odwzorowań.

Materiał le woskrętny

Normalna

5. Podsumowanie

Światło (fala elektromagnetyczna) jest obecnie podstawowym narzędziem współczesnej diagnostyki medycznej.

Światło (fala elektromagnetyczna) leczy (fototerapie).

Światło (fala elektromagnetyczna) jest podstawowym

nośnikiem informacji, co w społeczeństwie informacyjnym

jest fundamentem jego istnienia i rozwoju.

5. Podsumowanie

Foton, cząsteczka elementarna światła, żyje głównie w środowisku naukowym (niestety), a jego natura

nie jest do końca znana.

Problem natury światła wciąż ożywia dyskusje naukowe.

Światło słoneczne, dar natury, podtrzymuje życie na

Ziemi, jest jego aktywnym elementem będąc w przeszłości

i obecnie źródłem życiodajnej i darmowej energii.

5. Podsumowanie

Światło, dar natury, umożliwia nam dość wygodne życie,

ożywia je i podtrzymuje, jak tylko może, także tych co zmierzają na tamtą stronę.

Światło dba o człowieka i służy mu od wieków i będzie jeszcze długo bezinteresownie pomagać i sprzyjać mu.

P. Coelho, „Alchemik” ... świat Tobie sprzyja... –

to przesłanie i tę misję w naszym świecie wypełnia światło.

5. Podsumowanie

Światło to olśniewający cud natury!

Jesteśmy jego i Słońca dziećmi!

Dziękuję za uwagę!

Zapraszam na inne imprezy DFN!

4. Słońce, czyli gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca

SOHO; http://sohowww.nascom.nasa.gov/

4. Słońce -gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca

5 lat z życia Słońca (1996-2001)

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła.

Monitoring Słońca;

dwa dni z życia Słońca 8-10 stycznia 2000 r.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła;

burze na Słonću

4. Słońce, czyli gigantyczna fabryka światła. Monitoring Słońca

Zdjęcie obok wykonano używając danych zebranych przez 3 instrumenty. Widoczny w środku dysk tarczy Słońca sporządził Extreme Ultraviolet Imaging Telescope (EIT); temperatura równoważna

rejestrowanemu promieniowaniu

ultrafioletowemu odpowiada od 2 do 2,5 mln kelwinów.

Nisko położone warstwy korony słonecznej

„sfotografowano” używając Ultraviolet Coronagraph Spectrometer (UVCS).

Zewnętrzne obszary korony, zaznaczone kolorem białym, zaobserwował Large Angle Spectrometric Coronagraph (LASCO) 23 grudnia 1996 przu użyciu koronografu C3.

Widoczne są liczne strumienie materii (streamers) wyrzucanej z powierzchni Słońca, rozciągające się daleko w

przestrzeń okołosłoneczną.

Pojedynczy strumień jest widoczny po lewej stronie, a dwa dalsze po prawej.

Na zdjęciu jest widoczna kometa SOHO-6 (C/1996 Y1) znajdująca się po lewej dolnej części Słońca.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła.

Monitoring Słońca; Maj 1997 r. wyrzuty strumienia gazów.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła;

kwiecień 2001 r. wyrzuty strumienia gazów.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła;

przejście komety NEAT w 2003 r.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła;

wyrzuty strumienia gazów kwiecień 2000 r.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła;

gigantyczny wyrzut strumienia protonów 8 listopada 2000 r.

4. Słońce - gigantyczna fabryka światła; tęcza

© W.Salejda

Tęcza i fizyczny mechanizm jej powstawania

5. Podsumowanie

Natura światła w XX i XXI wieku

Jeśli zgodzimy się z twierdzeniem, że światło jest cudem (natury), to czy zasługuje na miano cudu nieożywionego?

Trudno się z tym zgodzić, ponieważ:

ƒ światło jest obecnie podstawowym narzędziem diagnostyki medycznej,

ƒ światło jest podstawowym nośnikiem informacji, co w społeczeństwie informacyjnym jest fundamentem jego istnienia i rozwoju.

Co z odpowiedzią na tytułowe pytanie?