Světelné Jevy, Optika - Fyzika

Světelné jevy – optika

Světlo je pro náš život velmi důležité. Bez něho by dokonce nebyl ani možný. Naším nejvýznamnějším světelným zdrojem je bezesporu Slunce. To je od nás sice velice vzdálené, ale i tak dochází prostřednictvím šíření v meziplanetárním prostoru a poté v atmosféře Země k jeho přenosu až k nám.

Aby se světlo mohlo šířit, jsou zapotřebí dva předpoklady, v prvé řadě musíme mít k dispozici světelný zdroj a dále potom prostředí, ve kterém se světlo šíří, tedy světelně vodivé prostředí.

Vlastnosti optického prostředí

• Základní vlastností optického prostředí je schopnost vést elektromagnetické vlny, respektive světlo, které je také určitým spektrem elektromagnetického vlnění
• Optické prostředí může být průhledné nebo neprůhledné, barevné nebo čiré
• světelné prostředí může být stejnorodé nebo nestejnorodé, stejnorodé znamená, že je ve všech místech a směrech stejného složení
• ve stejnorodém prostředí se světlo šíří rovnoměrně a přímočaře

Stín

Pojmem stín rozumíme místo, kde se z důvodu nějaké překážky nešíří světlo. Překážkou je těleso nebo látka, která nevede světlo. V takovém případě světlo za těleso nebo látku nepronikne, ale projde okolo. Na stínítku potom pozorujeme stín, který má podobný tvar, jako překážka.

Tento děj lze demonstrovat velmi jednoduše experimentálním způsobem. Stačí si vzít zdroj světla a v jeho směru postavit překážku, například nějaký neprůhledný předmět. Provedeme-li tento pokus v blízkosti stěny, můžeme na ní pozorovat vržení stín.

Zdroje záření

Existují dva základní zdroje záření, jedná se o zdroj bodový a zdroj plošný. Bodový zdroj si můžeme představit jako bod, který vyzařuje světlo, například svítící žárovku nebo i Slunce, avšak pouze z větších vzdáleností – vzhledem k jeho gigantickým rozměrům. Plošný zdroj záření lze potom chápat například jako zářivku, která je však dosti dlouhá, nebo opět Slunce, ovšem z jeho těsné blízkosti. Jaký je základní rozdíl mezi těmito dvěma zdroji? Jedná se hlavně o směr šíření světla. Z bodového zdroje se světlo šíří do všech směrů radiálně a z plošného zdroje potom do směrů kolmých ke zdroji a světelné paprsky jsou rovnoběžné.

Konkrétním zdrojem záření je pak, jak bylo zmíněno Slunce, dále potom žárovka, zářivka, ale i laser nebo třeba rentgenka.

Elektromagnetické vlny

Světlo je určité, úzké spektrum elektromagnetických vln. Sepišme si v přehledu rozdělení elektromagnetických vln:

Rádiové vlny:

a) dlouhé (2 000 m – 1 000 m)

b) střední (600 m – 150m)

c) krátké (50 m -15 m)

d) velmi krátké (15m - 1 m)

Mikrovlny

(1 m – 0,3 mm)

Infračervené záření

(0,3 mm – 750 nm)

Viditelné světlo

(750 nm – 400 nm)

 a) červené

 b) oranžové

 c) žluté

 d) zelené

 e) modré

 f) fialové

Ultrafialové záření

( 400 nm – 10 nm)

Rentgenové záření

( 10 nm – 1 pm)

Záření gama

(‹300 pm)

Jak je tedy vidět, dělení vln probíhá na základě jejich vlnové délky. Vlna je znázorňována křivkou – sinusoidou, vlnová délka je vzdálenost jejich dvou vrcholů.

Využití elektromagnetických vln:

Rádiové vlny - používají se k přenosu informace, zpráv, hudby a obrazu (televize, rádio).

Mikrovlny - odráží se od kovových předmětů – využití: radary, navigace GPS, dále mobilní telefony, mikrovlnné trouby

Infračervené záření - tepelné záření, dálkové ovladače, noční vidění

Ultrafialové záření - používá se ke sterilizaci, v soláriích na opalování, nebezpečné pro zrak

Rentgenové záření - lékařská a průmyslová diagnostika, proniká rovněž tkáněmi lidského těla

Záření gama - ozařování zhoubných nádorů, prozařování kovových odlitků a zjišťování jejich vad, kosmické záření, velice pronikavé

Odraz a rozptyl světla

Světlo se může v nějakých případech odrážet nebo rozptylovat:

Odraz světla

• nejčastější odraz nastává na rovinném zrcadle, platí, že úhel dopadu se rovná úhlu odrazu

Rozptyl světla

• rozptyl znamená, že viditelné světlo se rozloží na několik částí, barev. Všimnout si toho můžeme například v případě, kdy prší a zároveň svítí Slunce. Tehdy se totiž světelné paprsky rozloží na kapkách vody a my pozorujeme duhu.

Světlo pozorujeme prostřednictvím oka. Jedná se tak o velmi důležitý a nepostradatelný živočišný orgán, který je citlivý na elektromagnetické záření v rozsahu viditelného světla. V některých případech se však stává, že z nejrůznějších důvodů dochází k poškození zraku, čímž je znemožněno správné vidění. Jedná se obvykle o řešitelný problém. Je třeba aplikovat čočky a to buď prostřednictvím brýlí, nebo moderněji za pomoci kontaktních čoček. Čočky zajistí, že bude obraz dopadat přesně na sítnici oka.