Optika - odraz a lom světla

Optika - odraz a lom světla

Optika

= nauka o světle, zkoumá jeho podstatu, zákonitosti a jevy, které vznikají jeho šířením.

optika:

  • vlnová: potvrzuje vlnové vlastnosti světla
  • paprsková: spočívá v zákonu lomu a odrazu, přímočaré šíření světla, optické soustavy: čočky, zrcadla, optické přístroje
  • kvantová: zabývá se vlnovými a částicovými vlastnostmi světla (např. fotoelektrický jev)

 

 - světlo = část elektromagnetického vlnění, na které je citlivé lidské oko
 - interval vlnových délek, na které je citlivé lidské oko: 390nm - 770 nm (1nm = 10−9 m) - vlnová délka lambda –λ (při šíření ve vakuu)

                                                                                  fialová   červená, tab. 169

 

Frekvence

f = v / λ – v tab. pod fázová rychlost vlnění
v... rychlost světla (c pro vakuum)
c... rychlosti světla ve vakuu = 3 * 108 m/s = 300 000 km/s (tab. vzadu)

 

Barva světla

 - světlo o různých frekvencích vnímáme jako barvy [obr: Wikipedia]

Spektrum světla

     (fialová, modrá,   zelená,   žlutá, oranž., červená)
                                 550nm - nejlépe zaregistrovatelná

- fialová barva má nejmenší λ, ale největší n (index lomu)

 

Infračervené záření (IR - infrared)

- pomocí IR záření se šíří teplo zářením (povrch Země je zahříván slunečním zářením). Každé těleso o teplotě vyšší, než 0 K. 
 - vyvolané pohybem molekul (vnitřní energií – závisí na teplotě)
 - dálkové ovladače (okolní světlo neruší signál), proniká mlhou i tmou - infravize (brýle, kamery)
 - infrazářiče (slouží k vytápění)

 

 

Ultrafialové záření

Zdrojem – tělesa zahřátá na velmi vysokou teplotu – Slunce (hvězdy), rtuťové výbojky (horské slunce), elektrický oblouk (sváření)

Vlastnosti

 - způsobuje v menších dávkách zhnědnutí kůže a produkci vitamínu D, ve vyšších dávkách rakovinu kůže
 - jako přirozená ochrana proti UV záření slouží ozónová vrstva (součástí stratosféry, velmi tenká; ozon O3 se rozkládá, když se dostane do kontaktu s freony), UV brýle
 - při dopadu na určité látky se mění na viditelné světlo Þ ochranné prvky bankovek
 - vyvolává luminiscenci, pohlcováno obyčejným sklem

 

šíření světla: světlo se šíří přímočaře v homogenním optickém prostředí, šíří se v rovnoběžných, rozbíhavých nebo sbíhavých svazcích světelných paprsků.

 

Zdroj světla

  • přirozený: slunce, oheň, hvězdy 
  • umělé: žárovka, zářivka, výbojka, laser
  • chromatické: složené ze světla více vlnových délek, např. bílé světlo (složené ze sedmi barev)
  • monochromatické: 1 vlnová délka - laser

 

 

Využití světla:

organismy - orientace

Světla se využívá v mnoha přístrojích (LCD obrazovkách, DVD přehrávačích, mo­bilech), s jeho pomocí se svařuje i řeže, nebo třeba operuje. Světlo se využívá v mnoha oblastech (mezi ně patří např. komunikace, zdravotnictví, výrobní technologie). Pomocí světla pozorují lidé i vzdálená vesmírná tělesa, která vyzařují, odráží nebo jsou jiným způsobem ovlivněna světlem.

 

 

Typy optických prostředí

=obecně jakékoliv prostředí, v němž se šíří elektromag­netické vlnění

 

  • průhledné - nedochází k rozptylu světla (čiré sklo)
  • průsvitné - částečně se světlo rozptyluje (matné sklo)
  • neprůhledné - světlo nepropouští (barevné sklo)

 

prostředí dále může být: a) homogenní (stejnorodé) – ve všech místech stejné optické vlastnosti
                                    b) heterogenní

prostředí dále může být: 1) izotropní – rychlost šíření nezávisí na směru (sklo)
                                    2) anizotropní – rychlost světla závisí na směru šíření (krystaly)

 

Jestliže světelný paprsek dopadne na rozhraní prostředí, částečně se odráží a částečně láme. 

 

 

 

Odraz světla (reflexe)

 - nastává, když paprsek dopadne na rozhraní 2 optických prostředí a nemůže do druhého proniknout
 - zákon odrazu: Úhel odrazu je roven úhlu dopadu, přičemž odražené paprsky zůstávají v rovině dopadu.
alfa = alfa‘ 
 - odraz nastává pouze tehdy, když je úhel větší, než 42 stupňů = mezní úhel. Ze slunce dopadá světlo pod různými úhly, a proto dochází k lomu i odrazu.
Zobrazování odrazem docílíme pomocí zrcadel.

 Fyzika - odraz světlaO... střed (místo dopadu)

                           K  Kolmice dopadu, kolmá k rozhraní

 

 

Lom světla (refrakce)

 - nastává, když paprsek dopadne na rozhraní 2 optických prostředí a pronikne do 2. prostředí
- lom nastává, pokud je úhel alfa < 42 stupňů

 Fyzika - Lom světla

n...index lomu, bez jednotky, charakterizuje typ prostředí.

 

n = c (rychlost světla ve vákuu) / v (rychlost světla v prostředí)

 

(n = λ0 * f / λ * f ) - závisí na frekvenci

n1 > n2                                                                                   n1 < n2
v1 < v2                                                                                   v1 > v2
n1 = voda, n2 - vzduch                                                             n1 = vzduch, n2 = voda, sklo

nvzduch = 1, cokoli dalšího má n > 1.
nvoda = 1,3
nsklo = 3

 

Zákon lomu:

sin alfa / sin beta = v1 / v2 = n2 / n1

alfa = 0 stupňů

  • úplný odraz, odrazí se kolmo vzhůru zpátky

Zobrazování pomocí lomu se využívá u čoček.

 

Když světlo dopadá přesně pod mezním úhlem, pokračuje na rozhraní dvou prostředí, nelomí se ani neodráží.

Fyzika - mezní úhel


 

  Aktivity (1)

Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Autor pracuje jako softwarový architekt a pedagog na projektu ITnetwork.cz (a jeho zahraničních verzích). Velmi si váží svobody podnikání v naší zemi a věří, že když se člověk neštítí práce, tak dokáže úplně cokoli.
Unicorn College Autor se informační technologie naučil na Unicorn College - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.

Jak se ti líbí článek?
Celkem (3 hlasů) :
4.666674.666674.666674.666674.66667


 



 

 

Komentáře

Avatar
Lamerka
Neregistrovaný
Avatar
Lamerka:

je to fakt skvela stranka moc mi pomohla :D

 
Odpovědět 7.6.2013 8:17
Děláme co je v našich silách, aby byly zdejší diskuze co nejkvalitnější. Proto do nich také mohou přispívat pouze registrovaní členové. Pro zapojení do diskuze se přihlas. Pokud ještě nemáš účet, zaregistruj se, je to zdarma.

Zobrazeno 1 zpráv z 1.