21.10-10 OPTIKA
- Optika patří k nejstarším oborům fyziky,
- zkoumá podstatu světla, jevy vznikající při šíření světla prostředím a jeho působením na látky.
- V 17. století vyroben mikroskop a dalekohled.
V současnosti : laser, holografie, optoelektronika, digitální fotoaparát, atd.
Světlo = elektromagnetické vlnění na které je citlivý lidský zrak.
- Vlnová délka Lambda =300 až 790 nanometrů
(300 - fialová ; 790 červená )
- Rychlost světla ve vakuu c = 300 000 km/s či 3×108 m/s
- Rychlost světla ve vakuu je fyz. konstanta, proto má na rozdíl od běžné rychlosti céčko.
- Je to údajně největší rychlost které lze dosáhnout.
- Ve vzduchu je rychlost přibližně stejná jako ve vakuu, v každém jiném prostředí je údajně menší.
- ona hodnota je malinko zaokrouhlena, nejpřesnějš hodnota je z roku 1974 :
přesně hodnota c=299 792 458 m/s
_
29.9-10 Šíření světla -
- je ovlivněno prostředím. Např. sklo může být : čiré, barevné, matné nebo zrcadlo.
- Optická prostředí : a) průhledné - nedochází k rozptylu světla
b) průsvitné - světlo prostředím prochází ale částečně se rozptyluje
c) neprůhledné - světlo je pohlcováno nebo odráženo
Dělení prostředí z hlediska optiky :
a) izotropní - rychlost světla ve všech směrech stejná
b) anizotropní - rychlost závisí na směru - např. křemen
Popis šíření světla -
Snellův zákon - Snellův zákon patří k základním zákonům popisujícím šíření vlnění, které přechází (tzv. lomem) z jednoho prostředí do jiného prostředí.
Je důležitou součástí geometrické optiky, kde popisuje lom paprsku světla a obecněji elektromagnetického záření na rovinném rozhraní.Nese jméno jednoho z objevitelů, holandského matematika Willebrorda van Snella (1.p Willebrord Snellius)
-Odkaz : http://cs.wikipedia.org/wiki/Snell%C5%AFv_z%C3%A1kon#Formulace_z.C3.A1kona
Šíření světla se popisuje buď paprsky nebo vlnoplochami.
a) Paprsky - přímka kolmá na vlnoplochu, vystihují směr šíření světla, paprsky jdou do všech stran.
b) vlnoplocha - je a.) kulová (v blízkosti zdroje) či b.)rovinná -ve velké vzdálenosti).
Vlnoplocha dle wiki: čelo dopadající rovinné vlny ,
je představováno úsečkou AB, čelo lomené vlny je představováno úsečkou CD. Pro poměr sinů úhlu dopadu α1 a lomu α2 platí podle tohoto obrázku -> BOHUŽEL OBRÁZEK SEM HÁZET NEBUDU
vztah : BOHUŽEL VZTAH BYL KVŮLI ZLOMKŮM ZAPSÁN V OBRÁZKU, KTERÝŽTO JSEM -Z DŮVODU MÉ LENOSTI- HÁZETI NEHODLÁM
, kde
kde ... označuje délku úsečky, v1 a v2 jsou fázové rychlosti vlnění v prostředí 1 a 2, v1t je vzdálenost, kterou vlnění urazí v prostředí 1 za čas t a v2t je vzdálenost, kterou vlnění urazí za čas t v prostředí 2, n1 a n2 jsou absolutní indexy lomu v prostředí 1 a 2 a n21 je relativní index lomu.Úhel α2 se nazývá úhel lomu. Rovina určená kolmicí dopadu a lomeným paprskem se nazývá
rovina lomu.
- Podle Huygensova principu splývá rovina lomu s rovinou dopadu.
- Slovní formulace Snellova zákonu :
Poměr sinů úhlu dopadu a lomu je pro určitá dvě prostředí stálý a rovný poměru velikosti rychlosti vlnění v jednotlivých prostředích.
Kružnice je množina bodů v rovině které mají stejnou vzdálenost
Kulová plocha je množina bodů v prostoru které mají stejnou vzdálenost
Princip nezávislosti chodu světelných paprsků -
- při odrazu nebo lomu se paprsky navzájem protínají ale neovlivňují.
Zákon odrazu -
Velikost úhlu odrazu se rovná velikosti úhlu dopadu.
Odražený paprsek leží v rovině dopadu.
Paprsky různých barev se odrážejí stejně
_
7.10-10
Zákon lomu -
- Pokud si označíme jako alfa úhel dopadu, a jako beta úhel lomu, tak je..
vzorec: zl. sin alfa / sin beta = zl. v1 / v2
- Pokud je rychlost v jednom prostředí menší musí být i úhel menší.
když v1 menší než v2, tak beta je menší než alfa = nastává lom ke kolmici
když v2 větší než v1, tak beta je větší než alfa = nastává lom od kolmice
Absolutní index lomu - ozn, malé n - určuje kolikrát je menší rychlost světla v prostředí než ve vakuu.
- tento index se určil protože se museli popisovat indexy konkrétních dvojic (kupř.voda-sklo)
- pro vakuum n = 1, pro jiné prostředí n= > 1 !
Úplný odraz světla -
- úplný odraz světla vzniká pokud úhel lomu = 90°(paprsek kopíruje rozhraní dvou prostředí)
- pokud je úhel dopadu větší, úhel lomu je >90° -to nastává při přechodu z prostředí opticky hustšího do řidšího, je-li úhel dopadu větší než tzv. mezní úhel.
_
15.10-10
Disperze světla -
= rozklad světla na jednotlivé barevné složky při přechodu z jednoho prostředí do druhého.
- Je důsledkem závislosti rychlosti světla (v látkách) na frekvenci !
- Důsledkem disperze je spektrum. Pokud spektrum vytvoříme pomocí hranolů je to tzv. hranolové spektrum.
- ! S rostoucí frekvencí se rychlost světla zmenšuje, proto se fialové světlo více odchyluje od původního směru než červené.
- Po jednom lomu je disperze nevýrazná. Proto se používá vícenásobný lom, např. pomocí hranolu.
- Užití: ve spektrální analýze - tz. rozbor spekter různých látek.
Monofrekvenční/monochromatické světlo = světlo o jedné barvě. Při něm k disperzi světla nemůže dojít, protože frekvence je stejná.
_
20.10-10 Geometrická optika
- Vlnová povaha světla je zanedbána.
- Základní 4 principy paprskové optiky :
přímočaré šíření světla
zákon odrazu
zákon lomu
nezávislost chodu světelných paprsků
Optická soustava = uspořádání optických prostředí (čočky, zrcadla, hranoly a různé jejich kombinace), které mění směr chodu paprsků.
- Svazek paprsků vycházející z optické soustavy je :
a) sbíhavý - vytváří skutečný či reálný obraz
b) rozbíhavý - vytváří zdánlivý (či virtuální) obraz. Virtuální obraz získáme ve zpětném prodloužení paprsků. (obraz v zrcadle je jen zdálivý! Takže paráda)
(Příklady optických zobrazovacích soustav : lupa, brýle, dalekohled, mikroskop, fotoaparát, )
