Перегляд вихідного коду сторінки Джерела світла

[[Файл:Burning candle black.jpg|міні|праворуч|150пкс|[[Свічка]]]]

'''Джере́ла сві́тла'''&nbsp;— природні тіла, або штучні [[пристрій|пристрої]] різної конструкції і з різними способами перетворення [[енергія|енергії]], основним призначенням яких є отримання [[світло|світлового випромінювання]] з різними [[довжина хвилі|довжинами хвиль]],&nbsp;— як видимої частини [[спектр]]у, так і невидимих для людського ока променів (наприклад, [[інфрачервоне випромінювання|інфрачервоних]]). У джерелах світла використовують переважно [[Електрична енергія|електроенергію]], але іноді застосовують [[хімічна енергія|хімічну енергію]] та інші способи отримання світла (наприклад, [[триболюмінесценція]], [[радіолюмінесценція]], [[біолюмінесценція]] тощо).

Кожне джерело світла характеризується [[Емісійний спектр|спектром випромінювання]]. Загалом джерела світла мають скінченну поверхню, якщо розмірами джерела можна знехтувати, то його називають [[Точкове джерело|точковим]].

Кількісною характеристикою джерела світла є [[яскравість]], що визначається як [[сила світла]], випромінена одиницею площі поверхні в одиничний тілесний кут.

== Виникнення світла ==
[[Файл:Bohr_atom_model.svg|міні|300x300пкс|Випромінювання фотона світла при переході атома з зарядом ядра +Ze з третього енергетичного рівня в другий. ---- <small>До 1923 року більшість фізиків відмовлялися вірити в те, що електромагнітне випромінювання має квантові властивості. </small><small>Замість цього вони схилялися до пояснення поведінки фотонів квантуванням матерії, як, наприклад, у моделі атома водню, запропонованій [[Нільс Бор|Бором]]. Хоча всі напівкласичні моделі спростовано експериментами, вони спричинили створення квантової механіки.</small>]]
Добре відомо, що при нагріванні до певних температур речовини починають випромінювати світло: чи то [[вольфрам]]ова [[нитка розжарення]] [[Лампа розжарення|електричної лампи]], чи [[Сонце|наше небесне світило]], температура на поверхні якого становить близько 6000 [[Градус Цельсія|°C]]<ref name="Landsberg">{{Книга
|заголовок = Элементарный учебник физики. Том 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
|автор = Г.С. Ландсберг
|видання = 12-е изд.
|видавництво = Физматлит
|місце = {{М.}}
|рік = 2001
|ISBN = 5-9221-0138-2
|сторінок = 656
}}</ref>.

Вчені встановили, що енергія [[атом]]а має дискретний характер і змінюється певними стрибками, властивими для кожного атома. Ці встановлені можливі значення енергій атомів отримали назву [[Енергетичний рівень|''енергетичних'' або ''квантових'' рівнів]]. Електрони, перебуваючи на одному з вищих енергетичних рівнів, мимовільно переходять на нижчі через проміжок часу порядку 10<sup>−8</sup> [[Секунда|с]]. При цьому мимовільний перехід із нижчого стану в будь-який інший неможливий. Цей рівень називають ''основним'', тоді як інші&nbsp;— ''збудженими''. За нормальних умов усі атоми перебувають у своїх основних енергетичних станах. Для того, щоб збудити атом, йому слід надати деяку енергію, причому для кожного атома існує певна найменша порція енергії, що переводить його з основного стану в збуджений (так для водню ця величина дорівнює 10,1 [[Електронвольт|еВ]]&nbsp;— це відстань між його першим і другим енергетичними рівнями).

При переході з вищого стану в нижчий атом випускає порцію енергії&nbsp;— [[фотон]]. За [[Закон випромінювання Планка|формулою Планка]] енергію, що випускається, розраховують так:{{center|<math>E=h \nu_{nm}</math>,}}де <math>h</math>&nbsp;— [[Стала Планка|стал Планка]], а <math>\nu_{nm}</math>&nbsp;— частота фотона при переході з рівня <math>n</math> на рівень <math>m \ (n>m)</math>, яку можна розрахувати за енергіями цих рівнів: <math>\nu_{nm}=\frac{E_n-E_m}{h}</math>

Зі зростанням температури тіла випромінювання доповнюється все вищими частотами. Таким чином, випромінювання тіла, нагрітого до декількох тисяч градусів, являє собою суцільний [[Емісійний спектр|спектр]]: від [[Інфрачервоне випромінювання|інфрачервоного]] до [[Ультрафіолетове випромінювання|ультрафіолетового]].

== Інтенсивність світла ==
Будь-яке джерело світла характеризується '''інтенсивністю'''&nbsp;— середнім за часом значенням величини [[Вектор Пойнтінга|вектора Пойнтінга]]:{{center|<math>I=\langle|\vec{S}|\rangle=\langle|[\vec{E}\times \vec{H}]|\rangle</math>}}Таким чином, інтенсивність пропорційна квадрату амплітуди коливань [[Електромагнітне поле|електромагнітного поля]]:

<math>I \sim E_0^2 \sim B_0^2</math>

Через значення [[Напруженість електричного поля|напруженості електричного поля]] її можна виразити так:{{center|<math>I=\frac{\varepsilon_0 c \sqrt{\varepsilon \mu} E_0^2}{2}</math>,}}де <math>\varepsilon_0</math>&nbsp;— [[Електрична стала|діелектрична стала]], <math>c=\frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0 \mu_0}}</math>&nbsp;— [[Швидкість світла|електродинамічна стала]] ([[швидкість світла]] у вакуумі), <math>\sqrt{\varepsilon \mu}</math>&nbsp;— [[показник заломлення]] середовища, <math>\mu</math>&nbsp;— [[магнітна проникність]] речовини, <math>\varepsilon</math>&nbsp;— [[Абсолютна діелектрична проникність|діелектрична проникність]] речовини.

Оперуючи поняттям середнього за часом значення величини вектора Пойнтінга, зазвичай мають на увазі, що усереднення проводиться або за нескінченним проміжком часу, або за інтервалом, що істотно перевищує характерний час змінення [[Напруженість електричного поля|напруженості електричного поля]]. Однак, під час реєстрації інтенсивності час усереднення визначається часом інтегрування фотоприймача, а для пристроїв, що працюють у режимі накопичення сигналу (фотокамери, фотоплівка тощо), часом експозиції. Тому приймачі випромінювання оптичного діапазону реагують на середнє значення потоку енергії лише в деякому інтервалі. Тобто сигнал із фотоприймача пропорційний:

<math>\frac{\mathrm c}{4\pi} \langle E^2\rangle_\tau</math>

Оскільки в більшості випадків фізичної оптики, наприклад у задачах, пов'язаних з інтерференцією і дифракцією світла, досліджується переважно просторове положення максимумів і мінімумів і їх відносна інтенсивність, сталі множники, що не залежать від просторових координат, часто не враховуються. З цієї причини часто вважають:

<math>\mathbf {} I=\langle E^2\rangle_\tau</math>

== Моделювання джерел світла у віртуальних просторах ==
У [[Застосунок|застосунках]] [[Комп'ютерна графіка|комп'ютерної графіки]] реального часу, наприклад, у [[Відеогра|відеоіграх]], виділяють три основних види джерел світла<ref name="Rogers">{{Книга
|заголовок = Алгоритмические основы машинной графики
|оригінал = Procedural elements for computer graphics
|автор = Д. Роджерс
|видання = пер. с англ.
|видавництво = [[Мир (видавництво)|Мир]]
|місце = {{М.}}
|рік = 1989
|ISBN = 5-03-000476-9,0-07-053534-5 {{ref-en}}
}}</ref>:

* [[Точкове джерело|точкові джерела світла]];
* нескінченно віддалені (спрямовані) джерела світла;
* [[прожектор]]и.

Вони є лише наближеними моделями своїх прототипів із фізичного світу, проте, в поєднанні з якісними [[Шейдинг|моделями затінення]], наприклад [[Затемнення за Фонгом|затіненням за Фонгом]], вони дозволяють створювати цілком реалістичні зображення.

== Див. також ==
* [[Штучні джерела світла]]

== Примітки ==
{{примітки|2}}

== Посилання ==
* [http://cyclop.com.ua/content/view/1063/58/1/9/#21658 Дослідження у невидимих променях спектра] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160819124505/http://cyclop.com.ua/content/view/1063/58/1/9/#21658 |date=19 серпня 2016 }} // {{Юридична енциклопедія|2}}
{{Бібліоінформація}}
{{Без джерел|дата=січень 2017}}
[[Категорія:Світлотехніка]]
[[Категорія:Джерела світла|*]]