Мы редко задумываемся о природе привычных нам вещей. Между прочим, это может оказаться очень интересно. Поговорим о том, что такое свет и звук, рассмотрим их природу и приведем несколько интересных фактов про звук и свет.
Свет
Что такое свет? Свет – это электромагнитное излучение, длины волн которого лежат в диапазоне от 380 до 760 нанометров. Именно этот диапазон волн воспринимается нашими глазами как видимый свет. Так, волна определенной длины, отражаясь от предмета, попадает на сетчатку глаза, и мы решаем, что этот предмет, например, желтого цвета. Самой короткой длине волны соответствует фиолетовый свет, а самой длинной – красный. Тут вспоминается детская шпаргалка для запоминания цветов радуги: каждый (красный) охотник (оранжевый) желает (желтый) знать (зеленый) и так далее. Ниже приведем спектр электромагнитного излучения с указанием длин волн.
Как видно из рисунка, свет бывает не только видимым. В общем смысле под понятием "свет" понимают электромагнитное излучение, в том числе и не воспринимаемое человеческим глазом. Левее видимого излучения лежит область ультрафиолета, а правее – инфракрасное излучение. Перед ультрафиолетом есть еще более короткие волны - это космические лучи, гамма излучение и рентгеновское излучение.
Скорость света
Скорость света – самая большая из возможных в мире скоростей. В вакууме она составляет 300 000 километров в секунду. Например, чтобы добраться от Солнца до Земли, свету нужно около 8 минут. Так что мы никогда не видим Солнце таким, какое оно есть именно в данный момент. Это всегда Солнце 8 минутназад. Собственно, так со всеми предметами. То есть по факту мы всегда видим прошлое.
Один из самых фундаментальных и интересных фактов о свете - скорость света инвариантна. Это значит, что:
свет в любых системах отсчета движется относительно других тел с одинаковой скоростью независимо от того, как движутся сами тела
Это один из основных постулатов Теории Относительности.
Скорость света изменяется в зависимости от среды, в которой свет распространяется. Более того, свет даже не всегда распространяется прямолинейно. Например, вблизи массивной черной дыры фотоны испытывают такое сильное притяжение, что траектория сначала из прямой линии превращается в дугу, а затем и в окружность. Так, свет вращается вокруг черной дыры подобно спутнику, который вращается вокруг Земли по орбите.
Звук
Что такое звук? Это тоже волна, но не электромагнитная, а вполне себе механическая упругая волна. Колеблются частицы среды (воздух, вода, твердое тело), и это колебание воспринимается барабанной перепонкой человеческих ушей. Частота звуков, которые слышат люди, лежит в диапазоне от 16 герц до 20 килогерц. Опять же, звуки ниже слышимого диапазона называются инфразвуком, а выше – ультразвуком.
То, что мы не слышим звук выше или ниже нашего предела восприятия, не значит, что его не слышат другие существа. Например, киты, летучие мыши, птицы и рыбы используют ультразвуковую эхолокацию для общения и навигации. Так, синие киты могут слышать друг друга на расстоянии до 30 километров.
Различают шумы и музыкальные звуки. Шумы обладают сплошным спектром, а музыкальные состоят из гармоник – колебаний определенной частоты.
Один из самых интересных фактов о звуке - это влияние звука на человека. Доказано, что звуки природы и классическая музыка влияют на здоровье положительно и обладают успокаивающим эффектом. Хотя здесь все очень индивидуально, и положительный эффект на здоровье может оказывать также и старый добрый трэш-метал.
Скорость звука
Скорость звука в воздухе составляет 340 метров в секунду. Зная это, можно легко измерить расстояние до места, где ударила молния – достаточно лишь сосчитать секунды между вспышкой и громом, а потом умножить их на скорость. Значение скорости звука может колебаться в зависимости от температуры и свойств среды. В отличие от скорости света скорость звука - это вполне преодолимый предел. Первым изобретением, которое наглядно продемонстрировало преодоление звукового барьера, был кнут. Все замечали, как он щелкает в руках у дрессировщика. Характерный щелчок обусловлен тем, что кончик кнута начинает двигаться со скоростью, большей скорости звука, а в момент перехода звукового барьера создается ударная волна. Также характерный хлопок слышен при переходе звукового барьера сверхзвуковым самолетом.
В этой статье мы рассмотрели самые фундаментальные понятия в области природы света и звука, а также коснулись нескольких интересных фактов про свет и звук. Если Вам вдруг понадобится решить задачку по оптике или акустике, вспомните о наших авторах, которые помогут Вам справиться с проблемой максимально быстро и качественно. Удачи и до новых встреч!
