III. VALGUSE OLEMUS JA LEVIMINE


Valguse olemus ja levimine


Valguse kätte jäetud esemed soojenevad ja pleekuvad – need nähtused on tõenduseks sellele, et valgus sisaldab endas energiat.

 

Vasakpoolne pluus on õiget värvi, parempoolne pleekunud (kasutatud ka keemilisi pleegitajaid)
Katustel olevad seadmed neelavad Päikeselt tulevat soojusenregiat ning aitavad kokku hoida vees soojendamiseks vajalikku energiat

01_valguskiirValgus kujutab endast erilist lainetust. Seepärast ei räägi me mitte valguse liikumisest, vaid valguse ja valgusenergia levimisest ruumis.

Valgus levib ruumis sirgjooneliselt – see tähendab, et tema levimise suunda tähistav mõtteline joon –  valguskiir on sirgjoon, mida kujutatakse joonisel suunatud sirgjoonena.

NB! Fotol on küll näha valguse sirgjoonelist levimist, kuid mitte valguskiirt vaid valgusvihku. Mis tüüpi vihuga on tegu?


Valgusallikad. Valguse komponendid


Kõiki neid kehi, mis kiirgavad valgust nimetatakse valgusallikateks. Kuna valgus kannab energiat ümbritsevasse ruumi, siis kõik valgusallikad vajavad töötamiseks energiat.

Neid valgusallikaid, mille töötemperatuur on kõrge (inimese kehatemperatuurist palju kõrgem) ni­me­tatakse kuumadeks valgusallikateks.

Kuumad valgusallikad on näiteks:

Hõõglamp

Kaarleek

Monitori sees olev plasma

Laava

01_tuli

Tuli

01_v2lk

Välk

Samas on olemas ka madalama töötemperatuuriga (inimkeha temperatuuriga ligilähedane) ehk külmad valgusallikad.

Külmad valgusallikad on näiteks:

01_LED

LED-lambid

01_kemoluminestsents

Kemoluminestentsvalgustid

 01_elektrolum

Elektroluminestentsvalgustid

01_jaanimardikas

Jaanimardikad

01_virmalised

Virmalised

0020plankton_helendab

Zooplankton

Valgusallikaid saab liigitada ka selle põhjal kas need on valmistatud inimeste poolt ning nõuavad töötamiseks inimkonna toodetud energiat (tehislikud valgusallikad) või eksisteerivad ja töötavad need ka inimeste poolt sekkumata (looduslikud valgusallikad).

Millised ülaltoodutest on looduslikud? Millised aga tehislikud valgusallikad?

Valgusallikad kiirgavad lisaks nähtavale valgusele tänu millele me näeme neid ja neid ümbritsevaid kehi ka nähtamatuid kiirgusi: infravalgust ja ultravalgust.

Infravalgust tajume soojusena. Ultravalgust me ei tunneta, aga see päevitab meie nahka. Osa Päikeselt lähtuvast ultravalgusest on elusorganismidele ohtlik ning selle eest kaitseb meid Maad ümbritsev atmosfäär, eriti selle ülemine osoonirikas kiht.


Valgusvihk


Valguskiirt me vaadelda ei saa, sest tegemist on mõttelise joonega. Kitsast või ka laiemat ruumipiirkonda, milles valgus levib nimetatakse füüsikas valgusvihuks.

Valgusvihkusid on kolme liiki:

1) Hajuv valgusvihk (vasakpoolne joonis) moodustub üksteisest eemalduvatest valguskiirtest, hajuvas valgusvihus sisalduv valgusenergia väheneb allikast  kaugenedes

01_hajuv        01_koonduv     01_paralleelne

2) Koonduv valgusvihk (keskmine joonis) moodustub teineteisele lähenevatest valguskiirtest – koonduvas vihus valgusallikast eemaldudes valgusenergia suureneb.

3) Paralleelsetest kiirtest koosnevat valgusvihku (parempoolne joonis) nimetatakse paralleelseks valgusvihuks – selles vihus on valgusenergia igal pool ühesugune.


Vari


01-shadow_physics

Kui valgus jõuab valgust mitteläbilaskva kehani, tekib selle taha piirkond, kuhu ei lange valgust – vari. Seda varjuosa, kuhu üldse valgusenergiat ei lange nimetatakse täisvarjuks, aga seda piirkonda, kuhu langeb valgust vaid osaliselt või osadelt valgusallikatelt, nimetatakse poolvarju piirkonnaks.

01_v2ike_valgusallikas_suur_keha

Joonisel on kujutatud varju tekkimist väikese valgusallika (punktvalgusallikas) ja suure läbipaistmatu keha korral. Keha taha tekib täisvarju piirkond

01_suur_valgusallikas_vc3a4ike_kehaTeisel joonisel  on aga olukord, kus suurt valgusallikas valgustab väikest keha. Keha taha tekivad täisvarju (TV) ja poolvarju piirkonnad (PV).01_kaks_valgusallikat_varjudViimasel pildil on tegemist situatsiooniga, kaks valgusallikat valgustavad läbipaistmatut keha. Ka siin tekivad keha taha piirkonnad, kuhu ei lange üldse valgust (täisvari) või kuhu langeb ainult ühe valgusallika valgus (poolvari).


Kuu- ja päikesevarjutused


Kuu ja Maa on läbipaistmatud kehad, seetõttu tekib nende taha keerukad täis- ja poolvarju piirkonnad. Tänu nendele on loodud võimalus kuu- ja päikesevarjutuste tekkeks. Varjutus tekib siis, kui Kuu, Maa ja Päike asuvad täpselt ühel sirgel. Kuna Kuu tiirlemistasand ümber Maa ja Maa tiirlemistasand ümber Päikese on teineteise suhtes kallutatud, tuleb taolist olukorda suhteliselt harva ette.

01_p2ikesevarjutus

01_kuuvarjutusKui Maa satub Kuu varjupiirkonda, siis pole siit vaadates Päikest näha – tekib päikesevarjutus (ülemine skeem). Kui Kuu vari katab Päikeseketta täielikult, on tegu täieliku päikesevarjutusega, kui aga vaid osaliselt – siis osalise päikesevarjutusega .

Kuna Kuu kaugus Maast varieerub, võib tekkida olukord, et Kuu vari ei kata tervet Päikest vaid ainult nii, et sellest jääb näha rõngas – siis nimetatakse varjutust täielikuks rõngakujuliseks varjutuseks.

Kui Kuu satub Maa varjupiirkonda, siis ei jõua Päikeselt tulev valgus selleni – tekib kuu­var­jutus (vasakpoolne joonis). Kui Kuu asub Maa täisvarju piirkonnas, on tegemist täieliku kuuvarjutusega, kui aga poolvarju piirkonnas, siis osalise kuuvarjutusega.

01_osaline_pv

Osaline päikesevarjutus

01_t2ielik_pv

Täielik päikesevarjutus

01_rongakujuline_pv

Rõngakujuline päikesevarjutus

01_kuuvarjutus_foto

Kuuvarjutus erinevates staadiumites


Kuu faasid


01_kuu_faasidVarju tekkimisega on selgitatav ka Kuu kuju muutumine taevas ehk kuu faasid.

Kuna Kuu on valgust mitte läbi laskev keha, siis tekib tema taha vari. Sõltuvalt Kuu asukohast Maa ja Päikese suhtes, võib ta ise suuremal või vähemal määral oma varju sisse jääda ning nii polegi Maalt vaadeldav mitte terve Kuu, vaid ainult osa sellest.

Ühte täistsükli pikkus kahe samasuguse faasi vahel on 29,5 Maa-öö­päe­va.

Kuu faasid jagunevad – noorkuu (kui kuu Maa poole pööratud külg jääb tervenisti varjupiirkonda), täiskuu (kui kuu Maa poole pööratud külg on tervenisti valgustatud) ning kasvav kuu (esimene veerand) – on periood noorkuust täiskuuni ning kahanev kuu ehk vana kuu (viimane veerand) – on ajavahemik täiskuust noor­kuuni.

Kuidas saada aru, kas tegu on kasvava (noore) või kahaneva (vana) kuuga. Siin tuleb appi vene keele oskus.

01_noorkuu

Kasvav (noor) kuu

01_vanakuu

Kahanev (vana) kuu

Nagu juures olevatelt piltidelt näha moodustab kasvav Kuu otsekui slaavi tähestiku „r“ tähe (P) pauna – kasvav on aga vene keeles „растущий“, kahanev – vana kuu aga slaavi tähestiku „s“ tähte (C) – vana on vene keeles „старый“.

Advertisements