Optika

1. Optika

2. Elektromagnetické vlnění • Každá elektromagnetická vlna má dvě složky: elektrickou složku, kterou představuje vektor intenzity elektrického pole E, a magnetickou složku, kterou tvoří vektor magnetické indukce B. Obě složky jsou na sebe navzájem kolmé a ještě navíc jsou obě kolmé na směr šíření vlnění.

3. Spektrum elektromagnetického vlnění

4. Viditelné světlo • o vlnových délkách 400 - 800 nm je světlo, na které je citlivé lidské oko. • tato část elektromagnetického spektra se také označuje jako světelné spektrum. Jednotlivé barvy, vyskytující se ve světelném spektru se nazývají spektrálními barvami a odpovídají jim určité intervaly vlnových délek elektromagnetického záření

5. světelné spektrum

6. Rychlost světla • Rychlost světla ve vakuu c = 3. 108 m/s • λ …………..vlnová délka……….m • c …………..rychlost světla …….m/s • f ……………frekvence ………….1/s

7. Šíření světla • Optické prostředí průhledné – nedochází v něm k rozptylu světla průsvitné – světlo prostředím prochází, ale zčásti se v něm rozptyluje neprůhledné – světlo se v něm silně pohlcuje nebo se na povrchu odráží

8. Typy prostředí • Opticky homogenní – stejnorodé – má všude stejné optické vlastnosti • Opticky izotropní – rychlost šíření světla nezávisí na směru • Opticky anizotropní – rychlost šíření závisí na směru

9. Vlnoplocha • Bodový zdroj světla • Stane-li se určitý bod prostředí zdrojem kmitavého rozruchu, postupuje vlnění ze zdroje všemi směry rychlostí v a za dobu t dosáhne vzdálenosti r = vt. Všechny body, do nichž dospěje vlnění z bodového zdroje za stejnou dobu, leží na kulové ploše, kterou nazýváme vlnoplocha.

10. Huygensův princip šíření vlnoploch Každý bod vlnoplochy, do něhož dospěje vlnění v určitém okamžiku, se stává zdrojem nového, tzv. elementárního vlnění, které se šíří z tohoto zdroje v elementárních vlnoplochách. Vnější obalová plocha všech elementárních vlnoploch tvoří pak výslednou vlnoplochu v dalším časovém okamžiku.

11. Reflexe = odraz světla Zákon odrazu: úhel dopadu () paprsku na fázové rozhraní se rovná jeho úhlu odrazu (´)  = ´

12. Refrakce = lom světla lom světla vzniká na rozhraní dvou optických prostředí lom ke kolmici - nastává na rozhraní prostředí, přechází-li paprsek světla z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí; úhel lomu β je menší než úhel dopadu 

13. lom ke kolmici

14. Lom od kolmice lom od kolmice - nastává na rozhraní prostředí, přechází-li paprsek světla z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí; úhel lomu β je větší než úhel dopadu 

15. Lom od kolmice

16. Mezní úhel • Je úhel při kterém dosáhne úhel lomu 90° • Tento jev se nazývá úplný odraz • Mezní úhel se značí αm

17. Zákon lomu – Snellův zákon podíl sinu úhlu dopadu a sinu úhlu lomu je pro rozhraní dvou optických prostředí stálý a rovná se podílu rychlostí světla v těchto prostředích

18. Absolutní index lomu Je vztažen k přechodu světla z vakua do uvažované látky

19. Relativní index lomu relativní index lomu nr - vyjadřuje jej hodnota podílu v1 a v2 relativní index lomu nr dvou prostředí je roven podílu absolutního indexu lomu n2 druhého prostředí a absolutního indexu lomu n1 prvního prostředí

20. Disperze světla • Rozklad bílého světla na barevné složky • Příčina: index lomu je závislý na vlnové délce dopadajícího paprsku

21. Hranolové spektrum • Optický hranol – vyroben ze skla, které vykazuje značnou disperzi světla • Bílé světlo se hranolem rozloží na barevné pruhy: červená – nejmenší hodnota indexu lomu, fialová – největší hodnota indexu lomu.

22. Fotometrické veličiny • Svítivost • Osvětlení

23. Svítivost • Značí se I • Jednotkou je kandela - cd – základní jednotka soustavy SI • Jednotková svítivost odpovídá přibližně svítivosti obyčejné svíčky

24. Osvětlení • Značí se E • Jednotkou je lux – lx • Osvětlení 1 lx má ploška ve vzdálenosti 1 m od zdroje světla se svítivostí 1 cd při kolmém dopadu světla • K měření osvětlení se používá luxmetr

25. Rentgenové záření • Rentgenové záření je elektromagnetické záření o vysoké energii a krátké vlnové délce • Zdroj rentgenového záření – rentgenka • Záření bylo nazváno podle svého objevitele, německého fyzika Wilhelma Conrada Röntgena.

26. Zdroje rtg záření

27. Vznik rtg záření • Ze záporné katody se uvolňují elektrony, které jsou urychleny elektrickým polem mezi elektrodami • Po dopadu na anodu pronikají několikavrstvami atomu anody, dokud neztratí svoji kinetickou energii • Jejich energie se přemění na energii rentgenového záření, které vystupuje z rentgenky

28. Vlastnosti RTG záření • RTG záření proniká látkami • 150x více se pohlcuje v kostech než ve svalech ( příčina Ca více pohlcuje) • Ionizační účinky RTG záření jsou nebezpečné a mohou vést k poškození organizmu • Využití RTG záření – v lékařství, průmysl – defektoskopie, bezpečnostní rentgeny – kontrola zavazadel, umění –odhalování padělků, studium struktury látek, astronomie

29. Vlnové vlastnosti světla • Interference • Difrakce • Polarizace

30. Interference světla • Světelné vlny, které dopadají do určitého místa mohou být fázově posunuté • vlnění se setkávají se stejnou fází • vlnění se setkávají s opačnou fází

31. Se stejnou fází – vlnění se zesiluje – vzniká interferenční maximum • Se opačnou fází – vlnění se zeslabuje – vzniká interferenční minimum

32. Podmínkou pro vznik pozorovatelného interferenčního jevu je, aby po dostatečně dlouhou dobu byl fázový rozdíl vln konstantní a neměnil se. • Světelným vlnám, které tuto podmínku splňují říkáme koherentní světelné vlnění • Praktický příklad interference – duhové zbarvení olejových skvrn

33. Ohyb světla - difrakce • Způsobuje, že při dopadu světla na překážku není rozhraní světla a stínu zcela ostré a světlo proniká zčásti i za překážku

34. Polarizace světla • Světlo = elektromagnetické vlnění složené ze dvou složek – elektrické a magnetické • Elektrickou charakterizuje vektor intenzity elektrického pole E • Magnetickou charakterizuje vektor intenzity magnetického pole B

35. Polarizace světla • Vektor intenzity elektrického pole kmitá pouze v jedné rovině