Světelné jevy Optika I.

1. Světelné jevy Optika I.

2. Obsah Optika I. • Zdroje světla, optická prostředí • Stín, fáze Měsíce, zatmění Slunce a Měsíce • Rychlost světla • Rozhraní optických prostředí • Odraz světla, rovinné zrcadlo • Kulová zrcadla Optika II. • Lom světla • Čočky • Rozklad světla, vznik duhy • Lidský zrak • Optika v praxi – mikroskop a dalekohled

3. 1. Zdroje světla, optická prostředí • Světelné zdroje jsou zdroje elektromagnetického záření o vlnové délce v rozsahu 350 nm – 700 nm: • Tělesa o vysoké teplotě - vlákno žárovky, oheň, Slunce, hvězdy, … • Plyny při průchodu elektrického proudu – zářivka, blesk • Luminiscence (studené světlo) – TV obrazovka, světluška • Ostatní tělesa nejsou zdroji světla, vidíme je proto, že světlo odrážejí! • Světelné zdroje dělíme na: • Bodové – světlo se šíří z jednoho bodu všemi směry • Plošné – světlo se vyzařuje z plochy • Optické prostředí = šíří se jím světlo (je tvořeno proudem částic – fotonů, proto se šíří i vakuem) • Druhy optických prostředí: • Průhledné • Průsvitné • Čiré – propouští světlo všech barev • Barevné – propouští světlo pouze jedné barvy • Světlo se šíří přímočaře! – důkaz: tělesa umístěné na jedné přímce se překrývají, využití: zaměřování – stavby, geodeti

4. stín Promítací stěna zdroj zdroj Neprůsvitné těleso polostín Zdroj A Promítací stěna Zdroj B Plný stín Neprůsvitné těleso 2. Stín, fáze Měsíce, zatmění Slunce a Měsíce • Stín je prostor, kam nedopadá světlo z žádného světelného zdroje • Polostín je prostor, kam dopadá světlo jen z některých zdrojů nebo jejich části

5. Toto je pohled na odvrácenou stranu Měsíce Fáze Měsíce • Měsíc je těleso asi 6x menší než Země, obíhá ve vzdálenosti asi 270 000 km • Jeden oběh trvá 28 dní • K Zemi je natočen stále stejnou stranou • Vidíme ho díky světlu odraženému od Slunce

6. Měsíc Země • Sluncem je osvětlená odvrácená strana Měsíce – na Zemi Měsíc nevidíme: NOV

7. Země Měsíc • Měsíc se pohybuje kolem Země a po 7 dnech přichází 1.čtvrť: Na Zemi pozorujeme polovinu osvětlené části – jako písmeno D

8. Měsíc Země • Po dalších 7 dnech se Měsíc dostává za Zemi (z hlediska Slunce) a pokud se nedostane do jejího stínu, pozorujeme úplněk (tj. celou osvětlenou část) POZOR! Na obrázku jsou paprsky procházející KOLEM Země!

9. Země Měsíc Na Zemi pozorujeme opět polovinu osvětlené části – jako písmeno C • Po 3.týdnu pohybu přichází 3.čtvrť:

10. Zatmění Slunce a Měsíce • K těmto jevům dochází, pokud se Slunce, Země a Měsíc dostanou do jedné přímky • Stín Měsíce dopadající na Zemi = zatmění Slunce • Pokud se Měsíc v úplňku dostane do stínu Země = zatmění Měsíce • Určete, které zatmění je vzácnější a proč! • Vzácnější je zatmění Slunce: • Stín Měsíce zanechává na Zemi jen poměrně úzkou „stopu“ a zatmění Slunce proto vidí jen lidé v tomto pásu • Naproti tomu Měsíc ve stínu Země vidí všichni, kdož jsou na „noční“ straně Země (pokud nespí, není zataženo, nečučí radši na TV, DVD, PC apod.)

11. Země Slunce M Plný stín – úplné zatmění Polostín – částečné zatmění Zatmění Slunce Pozor! Poměry rozměrů a vzdáleností těles neodpovídají skutečnosti!!!

12. Z Slunce M Polostín – částečné zatmění Plný stín – úplné zatmění Zatmění Měsíce Pozor! Poměry rozměrů a vzdáleností těles neodpovídají skutečnosti!!!

13. 3. Rychlost světla • Světlo se šíří obrovskou rychlostí – ve vakuu 300.000km/s! – pro srovnání: nejrychlejší rakety získávají rychlost kolem 16km/s … • Rychlost světla označujeme c • Stejnou rychlostí se šíří i radiové vlny • V ostatních optických prostředích (vzduch, sklo, voda) se světlo šíří nepatrně pomaleji • Příklad 1.: Urči za jak dlouho doletí světlo ze Slunce na Zemi, vzdálenost obou těles je 150.000.000km. • Příklad 2.: Vesmírná sonda vyslala radiový signál – na Zemi dorazil za 2h 30min. Urči, z jaké vzdálenosti byl vyslán a podle tabulek zkus zjistit, v kterých místech Sluneční soustavy by se mohla sonda nacházet.

14. Řešení: • Příklad 1.: s = 150.000.000km, c = 300.000km/s t = s : c = 150.000.000 : 300.000 = 500 s = 8min 20s Světlo za Slunce k nám dolétne za 8min a 20s. • Příklad 2.: t = 2h 30min = 9.000s, c = 300.000km/s s = c . t = 300.000 . 9.000 = 2.700.000.000km Astronomové používají násobky vzdálenosti Země – Slunce (AU): 2.700.000.000km : 150.000.000 = 18 AU  Sonda se nachází někde poblíž

15. 4. Rozhraní optických prostředí • Paprsky světla se na rozhraní optických prostředí mohou: • Odrážet – zrcadla, lesklé a světlé plochy • Lámat a procházet průhledným nebo průsvitným prostředím • Pohlcovat látkou – tmavé a matné plochy, světelná energie se mění na tepelnou

16. k α β 5. Odraz světla, rovinná zrcadla • Na drsném povrchu tělesa (např. papír) se svazek rozptýlí: • Vzniká tak nepřímé světlo (měkké – nevytváří ostré stíny) – příjemné osvětlení obytných místností • Na hladkém (lesklém) povrchu se paprsky odráží shodně – podle zákona odrazu: Úhel odrazu je roven úhlu dopadu! α = β

17.  zrcadlo Odraz na rovinném zrcadle  • Na rovinném zrcadle pozorujeme obraz: • Zdánlivý – nelze ho zachytit na promítací desku • Stranově převrácený • Vzpřímený • Je stejně velký jako předmět

18. Odraz na rovinném zrcadle –další příklady • Zrcadlový kout: • 2 zrcadla svírající pravý úhel způsobí, že paprsek se odráží rovnoběžně s paprskem příchozím • Využití: odrazky – jsou tvořené soustavou plošek svírajících pravý úhel – paprsky se vrací stejným směrem

19. Odraz na rovinném zrcadle – další příklady • Periskop = soustava 2 zrcadel pod úhlem 45° • Vzniká vzpřímený, stranově nepřevrácený obraz • Především vojenské použití (ponorky, pevnosti, … - spojené s dalekohledem) • Zkuste si vyrobit vlastní periskop!

20. Kulová zrcadla

21. Základní popis • Povrch kulových zrcadel je tvořen: • Vnitřkem kulové plochy – zrcadla dutá • Vnějškem kulové plochy – zrcadla vypuklá • I pro kulová zrcadla platí zákon odrazu – kolmicí dopadu je osa kulové plochy (prochází středem křivosti zrcadla)

22. Zobrazení na dutém zrcadle Rovnoběžný svazek paprsků se odráží do jednoho bodu -ohniska  použití: * antény * využití solární energie (zrcadla soustředí energii do jednoho místa)

23. Zobrazení na dutém zrcadle Paprsky vycházející z ohniska se odráží rovnoběžně (vzniká svazek paprsků)  použití: * reflektory * duté zrcátko u zubaře

24. Zobrazení na dutém zrcadle Tento obraz vzniklý na dutém zrcadle je: *skutečný *zmenšený *převrácený

25. Zobrazení na vypuklém zrcadle • Použití vypuklého zrcadla: • Na nepřehledných křižovatkách • V obchodech • Některá zpětná zrcátka Obraz na vypuklém zrcadle je: *zdánlivý *zmenšený *vzpřímený

26. Prstencové zatmění Slunce – zkus určit, za jakých okolností k němu dochází  Úplné zatmění Slunce, „paprsky“ = sluneční korona Fotogalerie Měsíc je dále od Země a jeho kotouč má menší rozměr (zdánlivě) než Slunce Zpět – zatmění Slunce

27. Částečné zatmění Slunce – zakryto Měsícem asi 55% Fotogalerie Částečné zatmění Slunce – zakryto Měsícem asi 55% Zpět – zatmění Slunce