Az optikai sugárzás

1. Az optikai sugárzás • Fogalom meghatározások • Optikai sugárzás: Az elektromágneses színkép 100 nm – 1 mm közötti tartománya • Látható sugárzás: Az optikai sugárzás (kb.) 380 nm – 780 nm közötti tartománya, ilyen sugárzás az átlagos emberi észlelőből fény-érzetet vált ki. • Fény (fiziológiai értelemben): A látható sugárzás, mint inger, által kiváltott érzet illetve észlelet.

2. Elektromágneses színkép

3. Összehasonlító ábra: hullámhossz-frekvencia, méretek

4. Elektromágneses színkép

5. Az optikai sugárzás színképtartományai

6. Az ultraibolya és infravörös színképtartomány • UV-A: 315 nm – 400 nm közötti tartomány • UV-B: 280 nm – 315 nm közötti tartomány • UV-C: 100 nm – 280 nm közötti tartomány • IR-A: 780 nm – 1400 nm közötti tartomány • IR-B: 1,4 m – 3 m közötti tartomány • IR-C: 3 m – 1 mm közötti tartomány

7. Az elektromágneses sugárzás keletkezése, elnyelése • Elektron gerjesztett állapotból alacsonyabb energiaállapotba megy át: fotont emittál: • E = h, • h = 6,6310-34J·s (joulesec) • E (eV) = 1,234 /  (m) • Foton abszorpcióval elektron alacsonyabb energiaállapotból magasabba megy át

8. Abszorpció és emisszió

9. Az elektromágneses sugárzás terjedése

10. Polarizáció, keresztezett polarizátorok

11. Síkhullám interferenciája két nyíláson Huygens elv: hullámmozgás elemi hullámokból tevődik össze, amelyek új hullámmozgás kiindulópontjai

12. Interferencia

13. Fényelhajlás rekeszen • A fényrekeszek éle a vörös (nagyobb hullámhosszúságú) fényt jobban elhajlítja, mint az ibolyát(kisebb hullámhosszúságú) • Fehér fény esetén színes sávok a világos-sötét határvonalon • Nyílás képe: fényelhajlás • Képpont, elhajlási kép:

14. Fényelhajlás kör alakú nyíláson • Sugárzáseloszlás: elsőfajú Bessel függvény • Airy gyűrű, az első sötét gyűrű helye: ahol r a nyílás (apertúra) sugara, az első sötét gyűrű helye: x = 1,22 p. Ha 2 szomszédos középpont közelebb van egymáshoz, mint az Airy gyűrűk távolsága, az elhajlási képek átfedik egymást. Felbontás határ.

15. Kerek apertúra diffrakciós képe

16. A sugárzás és anyag kölcsönhatásai • Törés: törésmutató, totálreflexió • Visszaverés: számottevő energiaveszteség nélkül, tükrös és diffúz határesetek. • Elnyelés: kölcsönhatás során változik az anyag állapota • Hőmérséklet emelkedés • Fizikai változás (pl. elektromos vezetőképesség) • Szekunder sugárzás (pl. fluoreszcencia) • Kémiai változás • Biológiai változás

17. Törés, teljes visszaverődés (totálreflexió) sina/sinb = =n1/n2

18. Tükrös és diffúz visszaverés

19. Tükrös, diffúz és kevert visszaverés (reflexió)

20. Optikai szűrő: közepes hullámhossz tartományban elnyel, magenta színészlelet keletkezik

21. Sugárzás hatásának értékelése • Az anyag a különböző energiájú (hullámhosszúságú) sugárzást különböző mértékben hasznosítja • B() „hatásfüggvény”: a különböző hullámhosszúságú sugárzás relatív hatékonyságát adja meg • X() a Watt-ban mért sugárzáseloszlás • KB arányossági tényező

22. Fotobiológiai hatások • „kék-fény” hatás: foton-energia roncsolja a sejtet • Termikus hatások: hő-hatás roncsolja a sejtet • Hasznos hatások, pl. D vitamin previtamin szintézis • Cirkádián hatások