Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 65. Разнообразные действия света
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 65. Разнообразные действия света. Чувствительность на-
шего зрительного аппарата к свету чрезвычайно велика. По со- временным измерениям для получения светового ощущения до- статочно, чтобы на глаз при благоприятных обстоятельствах попадало около 10 − 17 Дж световой энергии в секунду, т. е. мощность, достаточная для ощутимого светового раздражения, равна 10 − 17 Вт. Глаз принадлежит к числу самых чувствительных аппаратов, способных регистрировать присутствие света. Действие света на глаз сводится к некоторому химическому процессу, возникаю- щему в чувствительной оболочке глаза и вызывающему раздра- жение зрительного нерва и соответствующих центров головного мозга. Химическое действие света, сходное с действиями на чувствительные элементы глаза, можно наблюдать при выцве- тании на свету различных красок («выгорание тканей»). Хими- ческие превращения наблюдаются при поглощении света срав- нительно немногочисленными с в е т о ч у в с т в и т е л ь н ы м и материалами. Но в большей или меньшей степени свет по- глощается любым телом, что можно обнаружить по нагрева- нию тела. Нагревание тел при поглощении света есть самый общий и наиболее легко осуществляемый процесс, который может быть использован для обнаружения и измерения световой энергии. Нагревание солнечным светом — простейший пример такого процесса. В тех южных областях, где много солнечных дней (например, Средняя Азия), тепло, полученное при поглощении солнечной энергии, может быть использовано для приведения в действие промышленных установок. Энергия, доставляемая солнечным светом в южных широтах в ясный день, составляет более тысячи джоулей в секунду на каждый квадратный метр поверхности, так что плоский желез-
182 Гл. VII. Общая характеристика световых явлений ный бак, поставленный на крыше дома, может снабжать его оби- тателей в течение лета горячей водой. Концентрируя солнечные лучи с помощью большого зеркала 1 (рис. 152) на поверхности какого-нибудь приемника 2, можно обеспечить его нагревание до высокой температуры. Рис. 152. Схема устройства тепловой солнечной машины: 1 — зеркало,
Действие света может обнаруживаться и в некоторых э л е к т- р и ч е с к и х я в л е н и я х. Как уже упоминалось в томе II, § 9, освещение металлической поверхности может вызвать вырыва- ние из нее электронов (фотоэффект). С помощью определенных Рис. 153. Фотоэлемент с электрической схемой: 1 — фотоэлемент, 2 — гальванометр устройств можно без труда наблю- дать электрический ток, возникаю- щий под действием света. На рис. 153 представлена схема одного из таких устройств, называемого фотоэлемен-
крышу небольшого дома веществом, используемым в таком фотоэлементе, то в ясный солнечный день удалось бы за счет световой энергии полу- чать электрический ток мощностью несколько киловатт. Наконец, важно отметить, что наблюдается и непосредствен- ное м е х а н и ч е с к о е д е й с т в и е с в е т а. О но проявляется в д а в л е н и и с в е т а на поверхность тела, отражающего или Гл. VII. Общая характеристика световых явлений 183
поглощающего свет. Придавая этому телу вид легкого подвижно- го крылышка, удалось обнаружить поворот этого крылышка под действием падающего на него света. Этот замечательный опыт был впервые произведен П. Н. Лебедевым в Москве (1900 г.). Подсчет показывает, что в ясный день свет Солнца, падающий на зеркальную поверхность размером 1 м 2 , действует на нее с силой всего лишь около 4 мкН. В настоящее время разработаны новые источники когерент- ного излучения очень высокой интенсивности — лазеры, с кото- рыми при концентрации энергии на малую поверхность можно получить световое давление 10 6 атм (см. § 205). Таким образом, свет может производить весьма разнообразные действия; все они свидетельствуют о наличии энергии в световом излучении, превращение которой и обнаруживается во всех описанных яв- лениях.
Из перечисленных примеров видно, сколь разнообразны мо- гут быть действия света. Однако роль света как непосредствен- ного источника энергии сравнительно невелика: двигатели, осно- ванные на нагревании под действием света, играют очень малую роль, а двигатели, построенные на основе фотоэффекта, — еще дело будущего, хотя опыты и показывают, что возможно из- готовление фотоэлементов (с использованием полупроводников германия и кремния), способных превращать до 15 % падающей на них энергии света непосредственно в энергию электрического тока (солнечные батареи). Правда, вся энергия, которую мы используем на Земле, практически имеет своим первоисточником световую энергию или энергию излучения Солнца, но использование ее про- исходит путем сложных превращений через посредство топ- лива, накапливающегося под действием солнечного излучения в растениях и сжигаемого в тепловых машинах, а также через посредство водяных и ветряных двигателей и т. д. В боль- шинстве же применений света главную роль играет не коли- чество приносимой им энергии, а его специальные особенно- сти. Для выяснения природы световых явлений надо обратиться к опыту.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|