Vydělávej až 160.000 Kč měsíčně! Akreditované rekvalifikační kurzy s garancí práce od 0 Kč. Více informací.
Hledáme nové posily do ITnetwork týmu. Podívej se na volné pozice a přidej se do nejagilnější firmy na trhu - Více informací.

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


 

Článek pro vás napsal David Hartinger
Avatar
Uživatelské hodnocení:
3 hlasů
David je zakladatelem ITnetwork a programování se profesionálně věnuje 15 let. Má rád Nirvanu, nemovitosti a svobodu podnikání.
Unicorn university David se informační technologie naučil na Unicorn University - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.
Aktivity