SVĚTLO A JEHO ŠÍŘENÍ

1. 2. února 2013VY_32_INOVACE_170219_Svetlo_a_jeho_sireni_DUM SVĚTLO A JEHO ŠÍŘENÍ Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová. Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

2. 1. Šíření světla 2. Odraz a lom světla 3. Rozklad světla 4. Interference

3. Šíření světla • Šíření světla je ovlivněno prostředím, kterým světlo prochází. • Nastávají případy: • průchod světla beze změny • nastává u čirého prostředí (sklo, voda) • absorpce světla • projde jen světlo určitých vlnových délek a jiné • vlnové délky jsou pohlceny (barevná skla, filtry) • rozptyl světla (disperze) • mění se směr šíření (matné prostředí) • odraz světla • světlo prostředím neprochází, odráží se • (zrcadlo) Obr.1 dále

4. Šíření světla • Rychlost šíření světla • v prostředí se šíří světlo menší rychlostí než ve vakuu • Index lomu • c – rychlost světla ve vakuu • v – rychlost světla v prostředí • Index lomu udává, kolikrát je rychlost světla v prostředí menší než rychlost světla ve vakuu (kladné číslo, > 1, nemá jednotku). • Příklady indexů lomů: • voda – 1,33 • sklo – 1,5 – 1,9 tabulka indexů lomu dále

5. Šíření světla • Od zdroje se šíří světlo v kulových vlnoplochách. Ve velké vzdálenosti od zdroje lze považovat kulové plochy za rovinné. Světelný paprsek je přímka kolmá na vlnoplochu. • Optická prostředí: • látky, kterými světlo prochází • průhledné optické prostředí • nedochází k rozptylu světla • může být čiré nebo barevné • skrz něj je vidět Obr.2 dále

6. Šíření světla • průsvitné optické prostředí • světlo se šíří prostředím, ale z části se rozptyluje(mléčné sklo, voda s mlékem) • toto prostředí lze prosvítit • neprůhledné optické prostředí • světlo se v něm silně pohlcuje, nebo na povrchu odráží • Dělení prostředí z hlediska optických vlastností • homogenní (stejnorodé) • prostředí má v celém objemu stejné vlastnosti • izotropní • vlastnosti prostředí jsou nezávislé na směru šíření světla (sklo, voda) dále

7. Šíření světla • anizotropní • vlastnosti světla jsou závislé na změně šíření světla • prostředí má v různých směrech různé optické vlastnosti (některé typy krystalů) • V opticky homogenním prostředí se světlo šíří přímočaře a jednotlivé paprsky postupují nezávisle jeden na druhém. Obr.3 zpět na obsah další kapitola

8. Odraz a lom světla Na rozhraní dvou prostředí dochází k odrazu nebo lomu dopadajících paprsků. Odraz (reflexe) Zákon odrazu Velikost úhlu dopadu α se rovná velikosti úhlu odrazu α´. Úhel odrazu nezávisí na frekvenci dopadajícího světla a nemění se rychlost šíření světla po dopadu (nemění se ani index lomu). Při kolmém dopadu se odráží paprsek po stejné komici zpět. Platí: α = α´ = 0 dále

9. Odraz a lom světla • Rozptyl • Na nerovném povrchu se světlo • rozptyluje (např. na vodní hladině). • Využití odrazu • zrcadla • periskopy Obr.4 Obr.5 dále

10. Odraz a lom světla • Lom světla • paprsek dopadá na rozhraní dvou prostředí a postupuje do druhého prostředí pod jiným úhlem– „láme se“ (změní se směr paprsku) • změní se také rychlost šíření • principy lomu paprsků popisuje Snellův zákon, pojmenovaný podle nizozemského matematika • Snellův zákon lze napsat: • Poměr sinu úhlu dopadu a sinu úhlu lomu se rovná podílu rychlosti šíření světla v obou prostředích. dále

11. Odraz a lom světla Při šíření světla z prostředí opticky řidšího do prostředí opticky hustšího se paprsky lámou směrem ke kolmici. α>β v1> v2 Obr.6 dále

12. Odraz a lom světla • α<β • v1< v2 • Úplný odraz světla • paprsek se šíří z prostředí opticky hustšího do prostředí opticky řidšího • při tzv. mezním úhlu αm je úhel β = 90° • při tomto mezním úhlu ještě nastane lom, ale při větším úhlu nastává totální odraz • pro rozhraní sklo – vzduch je αm = 42° Při šíření světla z prostředí opticky hustšího do prostředí opticky řidšího se paprsky lámou od kolmice. dále

13. Odraz a lom světla Obr.7 dále

14. Odraz a lom světla • Využití: • refraktometry – přístroje, které měří index lomu látky • vlnovody, které se používají v optoelektronice a sdělovací technice (základem je skleněné vlákno, v kterém se světlo úplně odráží) • světlovod • diamant – zjištění pravosti Obr.8 Obr.9 Lom světla na encyklopedii fyziky zpět na obsah další kapitola

15. Rozklad světla • Rozklad světla (disperze) • při dopadu bílého světla na rozhraní dochází k rozkladu světla na barevné složky • disperzi objevil na skleněném hranolu Isaac Newton Obr.10 dále

16. Rozklad světla • Jevy spojené s odrazem, lomem nebo disperzí světla • fata morgána • vzniká např. v poušti v důsledku nerovnoměrného ohřevu vzduchu nad zemí • na rozhraní vrstev vzduchu dochází k úplnému odrazu světla a vytváří se obraz jako v dutém zrcadle • duha • vzniká v atmosféře rozkladem světla • na kapičkách vody dále

17. Rozklad světla • barva oblohy • modrá barva je dána zemskou atmosférou a vzniká rozptylem slunečního světla na molekulách vzduchu • nejvíce se rozptyluje barva fialová a modrá • lidské oko není na fialovou barvu příliš citlivé, a proto vidíme modrou • bělavou barvu oblohy způsobuje znečištění (prach, krystalky ledu,…) Optické úkazy v atmosféře – Astro.cz zpět na obsah další kapitola

18. Interference • je skládání dvou nebo více vlnění • u vlnění, které mají stejnou vlnovou délku respektive frekvenci, je interference nejvýraznější • mezi vlnami musí být fázový rozdíl • lze ji pozorovat nejsnáze mezi koherentními vlnami (to jsou vlny, jejichž fázový rozdíl se s časem nemění) • dochází k zesílení nebo zeslabení vlnění • Pozn.: Obrázek ukazuje interferenci na slabé • vrstvě oleje na vodě. Obr.11 dále

19. Interference Interference při odrazu světla na CD Interference u vlnění vznikajících ze dvou bodů Obr.12 Obr.13 dále

20. Interference • Využití interference • při kontrole opracování čoček, optických hranolů • při výrobě protiodrazových (antireflexních) vrstev (aby nevznikaly odrazy světla např. u objektivů, dalekohledů, brýlí) • v holografii – metoda záznamu trojrozměrného záznamu, tvoří se hologramy vzácných předmětů nebo se ukládají data Obr.14 dále

21. Interference Obr.15 Co dokáže světlo - YouTube zpět na obsah konec

22. POUŽITÁ LITERATURA ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

23. CITACE ZDROJŮ Obr. 1 HOGERVORST, Gerard. Soubor:Spiegel.jpg: WikimediaCommons [online]. 6 October 2004 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c9/Spiegel.jpg Obr. 2 OIMEL. Soubor:Bleikristallnachtmann karaffen.jpg: WikimediaCommons [online]. 23 July 2008 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Bleikristall_nachtmann_karaffen.jpg Obr. 3 PAJS. Soubor:Principvzajemnenezavislostipaprsku.svg: WikimediaCommons [online]. 20 July 2007 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/ff/Princip_vzajemne_nezavislosti_paprsku.svg Obr. 4 REIS, Marcelo. File:Difracao.svg: WikimediaCommons [online]. 27 September 2005 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6e/Difracao.svg Obr. 5 SCHIRM, Christian. File:Periscope simple.svg: WikimediaCommons [online]. 19 January 2006 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Periscope_simple.svg Obr. 6 JX. Soubor:Snelluvzakon.svg: WikimediaCommons [online]. 5 January 2007 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6c/Snelluv_zakon.svg

24. CITACE ZDROJŮ Obr. 7 JOSELL7. File:RefractionReflextion.svg: WikimediaCommons [online]. 27 September 2012 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/RefractionReflextion.svg Obr. 8 ALEXANDROV, Oleg. File:Snells law wavefronts.gif: WikimediaCommons [online]. 1 January 2008 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/Snells_law_wavefronts.gif Obr. 9 KÜHN, Stefan. File:Sonnenrohr.svg: WikimediaCommons [online]. 22 May 2007 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bf/Sonnenrohr.svg Obr. 10 KALKI. File:Light dispersionconceptual waves.gif: WikimediaCommons [online]. 6 April 2010 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f5/Light_dispersion_conceptual_waves.gif Obr. 11 JOHN. File:Dieselrainbow.jpg [x]: WikimediaCommons [online]. 16 March 2007 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/06/Dieselrainbow.jpg Obr. 12 QWERTZ987654321. File:Interferenz bei der Lichtreflexionaneiner CD.jpg: WikimediaCommons [online]. 27 July 2012 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39/Interferenz_bei_der_Lichtreflexion_an_einer_CD.jpg

25. CITACE ZDROJŮ Obr. 13 OLEG ALEXANDROV. File:Two sources interference.gif: WikimediaCommons [online]. 13 January 2008 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/Two_sources_interference.gif Obr. 14 HEIKE LÖCHEL. File:Hologram.jpg: WikimediaCommons [online]. 21 March 2007 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39/Hologram.jpg Obr. 15 GEORG-JOHANN LAY. File:Holo-Mouse.jpg: WikimediaCommons [online]. 5 March 2008 [cit. 2013-02-02]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Holo-Mouse.jpg Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

26. Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová