1. Изотермическое расширение (на рис. 1 — процесс A→Б/A→B). В начале процесса рабочее тело имеет температуру {\displaystyle T_{H}}T_{H}, то есть температуру нагревателя. При расширении рабочего тела его температура не падает за счет передачи от нагревателя количества теплоты {\displaystyle Q_{H}}Q_{H}, то есть расширение происходит изотермически (при постоянной температуре) . При этом объём рабочего тела увеличивается, оно совершает механическую работу, а его энтропия возрастает.
2. Адиабатическое расширение (на рис. 1 — процесс Б→В/B→C). Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом температура тела уменьшается до температуры холодильника {\displaystyle T_{X}}T_{X}, тело совершает механическую работу, а энтропия остаётся постоянной.
3. Изотермическое сжатие (на рис. 1 — процесс В→Г/C→D). Рабочее тело, имеющее температуру {\displaystyle T_{X}}T_{X}, приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься под действием внешней силы, отдавая холодильнику количество теплоты {\displaystyle Q_{X}}Q_{X}. Над телом совершается работа, его энтропия уменьшается.
Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве длинноволновой границы — участок 760—780 нм (385—395 ТГц)[1]
Давление света
Основная статья: Световое давление
Свет оказывает физическое давление на объекты на своём пути — явление, которое не может быть выведено из уравнений Максвелла, но может быть легко объяснено в корпускулярной теории, когда фотоны соударяются с преградой и передают свой импульс. Давление света равно мощности светового пучка, поделённой на с, скорость света. Из-за величины с, эффект светового давления является незначительным для повседневных объектов. Например, одномилливатная лазерная указка создаёт давление около 3,3 пН. Объект, освещённый таким образом, можно было бы поднять, правда для монеты в 1 пенни на это потребуется около 30 млрд 1-мВт лазерных указок.[11] Тем не менее, в нанометровом масштабе эффект светового давления является более значимым, и использование светового давления для управления механизмами и переключения нанометровых коммутаторов в интегральных схемах является активной областью исследований.[12]
При больших масштабах световое давление может заставить астероиды вращаться быстрее[13], действуя на их неправильные формы, как на лопасти ветряной мельницы. Возможность сделать солнечные паруса, которые бы ускорили движение космических кораблей в пространстве, также исследуется.[14][15]
В V веке до н. э., Эмпедокл предположил, что всё в мире состоит из четырёх элементов: огня, воздуха, земли и воды. Он считал, что из этих четырёх элементов, богиня Афродита создала человеческий глаз, и зажгла в нём огонь, свечение которого и делало зрение возможным. Для объяснения факта, что тёмной ночью человек видит не так хорошо, как днём, Эмпедокл постулировал взаимодействие между лучами, идущими из глаз и лучами от светящихся источников, таких, как солнце.
С развитием квантовой механики утвердилась идея Луи де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме, по которой свет должен обладать одновременно волновыми свойствами, чем объясняется его к дифракции и интерференции, и корпускулярными свойствами, чем объясняется его поглощение и излучение.
С развитием квантовой механики стало развиваться и понимание того, что вещество (частицы) также имеют волновую природу и во многом подобны свету.
В современной фундаментальной физике (см. например #Квантовая электродинамика) свет и "материальные частицы" рассматриваются по сути равноправно - как квантовые поля (хотя и разных типов, имеющих некоторые существенные различия). Корпускулярный (в основном представленный техникой интегралов по траекториям) и волновой подход в современном виде являются скорее разными техническими подходами или представлениями в рамках одной картины.
Электромагнитная теория
Свет в специальной теории относительности
Квантовая теория
Корпускулярно-волновой дуализм
Основная статья: Корпускулярно-волновой дуализм
Квантовая электродинамика
Основная статья: Квантовая электродинамика
Восприятие света глазом
Основная статья: Зрение человека
Нормированные спектральные зависимости чувствительности колбочек трёх типов. Пунктиром показана светочувствительность палочек
Видеть окружающий мир мы можем только потому, что существует свет и человек его воспринимать. В свою очередь, восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы реагировать на это излучение.
Сетчатка человеческого глаза имеет два типа светочувствительных клеток: палочки и колбочки. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету и функционируют в условиях низкой освещённости, отвечая тем самым за ночное зрение. Однако, спектральная зависимость чувствительности у всех палочек одинакова, поэтому палочки не могут обеспечить различать цвета. Соответственно, изображение, получаемое с их бывает только чёрно-белым.
Таблица соответствия частот электромагнитного излучения и цветов
Цвет Диапазон длин волн, нм Диапазон частот, ТГц Диапазон энергии фотонов, эВ
Объяснение:
1. Изотермическое расширение (на рис. 1 — процесс A→Б/A→B). В начале процесса рабочее тело имеет температуру {\displaystyle T_{H}}T_{H}, то есть температуру нагревателя. При расширении рабочего тела его температура не падает за счет передачи от нагревателя количества теплоты {\displaystyle Q_{H}}Q_{H}, то есть расширение происходит изотермически (при постоянной температуре) . При этом объём рабочего тела увеличивается, оно совершает механическую работу, а его энтропия возрастает.
2. Адиабатическое расширение (на рис. 1 — процесс Б→В/B→C). Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом температура тела уменьшается до температуры холодильника {\displaystyle T_{X}}T_{X}, тело совершает механическую работу, а энтропия остаётся постоянной.
3. Изотермическое сжатие (на рис. 1 — процесс В→Г/C→D). Рабочее тело, имеющее температуру {\displaystyle T_{X}}T_{X}, приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься под действием внешней силы, отдавая холодильнику количество теплоты {\displaystyle Q_{X}}Q_{X}. Над телом совершается работа, его энтропия уменьшается.
Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве длинноволновой границы — участок 760—780 нм (385—395 ТГц)[1]
Давление света
Основная статья: Световое давление
Свет оказывает физическое давление на объекты на своём пути — явление, которое не может быть выведено из уравнений Максвелла, но может быть легко объяснено в корпускулярной теории, когда фотоны соударяются с преградой и передают свой импульс. Давление света равно мощности светового пучка, поделённой на с, скорость света. Из-за величины с, эффект светового давления является незначительным для повседневных объектов. Например, одномилливатная лазерная указка создаёт давление около 3,3 пН. Объект, освещённый таким образом, можно было бы поднять, правда для монеты в 1 пенни на это потребуется около 30 млрд 1-мВт лазерных указок.[11] Тем не менее, в нанометровом масштабе эффект светового давления является более значимым, и использование светового давления для управления механизмами и переключения нанометровых коммутаторов в интегральных схемах является активной областью исследований.[12]
При больших масштабах световое давление может заставить астероиды вращаться быстрее[13], действуя на их неправильные формы, как на лопасти ветряной мельницы. Возможность сделать солнечные паруса, которые бы ускорили движение космических кораблей в пространстве, также исследуется.[14][15]
В V веке до н. э., Эмпедокл предположил, что всё в мире состоит из четырёх элементов: огня, воздуха, земли и воды. Он считал, что из этих четырёх элементов, богиня Афродита создала человеческий глаз, и зажгла в нём огонь, свечение которого и делало зрение возможным. Для объяснения факта, что тёмной ночью человек видит не так хорошо, как днём, Эмпедокл постулировал взаимодействие между лучами, идущими из глаз и лучами от светящихся источников, таких, как солнце.
С развитием квантовой механики утвердилась идея Луи де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме, по которой свет должен обладать одновременно волновыми свойствами, чем объясняется его к дифракции и интерференции, и корпускулярными свойствами, чем объясняется его поглощение и излучение.
С развитием квантовой механики стало развиваться и понимание того, что вещество (частицы) также имеют волновую природу и во многом подобны свету.
В современной фундаментальной физике (см. например #Квантовая электродинамика) свет и "материальные частицы" рассматриваются по сути равноправно - как квантовые поля (хотя и разных типов, имеющих некоторые существенные различия). Корпускулярный (в основном представленный техникой интегралов по траекториям) и волновой подход в современном виде являются скорее разными техническими подходами или представлениями в рамках одной картины.
Электромагнитная теория
Свет в специальной теории относительности
Квантовая теория
Корпускулярно-волновой дуализм
Основная статья: Корпускулярно-волновой дуализм
Квантовая электродинамика
Основная статья: Квантовая электродинамика
Восприятие света глазом
Основная статья: Зрение человека
Нормированные спектральные зависимости чувствительности колбочек трёх типов. Пунктиром показана светочувствительность палочек
Видеть окружающий мир мы можем только потому, что существует свет и человек его воспринимать. В свою очередь, восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы реагировать на это излучение.
Сетчатка человеческого глаза имеет два типа светочувствительных клеток: палочки и колбочки. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету и функционируют в условиях низкой освещённости, отвечая тем самым за ночное зрение. Однако, спектральная зависимость чувствительности у всех палочек одинакова, поэтому палочки не могут обеспечить различать цвета. Соответственно, изображение, получаемое с их бывает только чёрно-белым.
Таблица соответствия частот электромагнитного излучения и цветов
Цвет Диапазон длин волн, нм Диапазон частот, ТГц Диапазон энергии фотонов, эВ
Фиолетовый 380—440 790—680 3,26-2,82
Синий 440—485 680—620 2,82-2,56
Голубой 485—500 620—600 2,56-2,48
Зелёный 500—565 600—530 2,48-2,19
Желтый 565—590 530—510 2,19-2,10
Оранжевый 590—625 510—480 2,10-1,98
Красный 625—740 480—405 1,98-1,68