3. Vlnění, akustika, optika

Prezentace na téma: "3. Vlnění, akustika, optika"— Transkript prezentace:

1 3. Vlnění, akustika, optika
Fyzika 2.ročník (učební obory)

2 INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Vlnění a optika Fyzika druhý Projekt Modernizace výuky všeobecně vzdělávacích a odborných předmětů v SOŠ Josefa Sousedíka Vsetín prostřednictvím využití ICT je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

3 INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Prohlášení Prohlašuji, že jsem tento výukový materiál vypracoval(a) samostatně, a to na základě poznatků získaných praktickými zkušenostmi z pozice učitele ve Střední odborné škole Josefa Sousedíka Vsetín, a za použití níže uvedených informačních zdrojů a literatury. Tento výukový materiál byl připravován se záměrem zkvalitnit a zefektivnit výuku minimálně v 10 vyučovacích hodinách. Ve Vsetíně dne podpis autora Projekt Modernizace výuky všeobecně vzdělávacích a odborných předmětů v SOŠ Josefa Sousedíka Vsetín prostřednictvím využití ICT je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

4 INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Obsah -3. kapitola: Vlnění, akustika, optika 3.1. Periodické děje Vlnění Vyjádření vztahů mezi veličinami charakterizujícími vlnění (výpočty) 3.2. Zvuk (akustika) Dělení zvuků Šíření zvuku (výpočty) Vlastnosti zvuku (výpočty) Hluk Shrnutí a procvičení učiva Projekt Modernizace výuky všeobecně vzdělávacích a odborných předmětů v SOŠ Josefa Sousedíka Vsetín prostřednictvím využití ICT je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

5 INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Obsah -3. kapitola: Vlnění, akustika, optika 3.3. Elektromagnetické záření Šíření světla (optika) Barvy Stín Odraz světla 3.3.4.A. Rovinná zrcadla 3.3.4.B. Dutá zrcadla 3.3.4.C. Vypuklá zrcadla Lom světla 3.3.5.A. Spojka 3.3.5.B. Rozptylka 3.3.5.C. Využití čoček Oko Shrnutí a procvičení učiva Projekt Modernizace výuky všeobecně vzdělávacích a odborných předmětů v SOŠ Josefa Sousedíka Vsetín prostřednictvím využití ICT je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

6 3.1. Periodické děje děj, který se opakuje po určitém čase (periodě)
Perioda (T/s): čas, za který se děj zopakuje Frekvence (f/Hz): počet period za 1s 1 f . T

7 3.1. Periodické děje Příkladem periodického děje je kmitavý pohyb pružiny Amplituda (y) = maximální výchylka horní amplituda okamžitá výchylka rovnovážná poloha dolní amplituda

8 3.1. Periodické děje grafický průběh periodického děje má tvar sinusoidy λ y y

9 3.1. Periodické děje kmitavý pohyb jehož amplituda se zmenšuje = tlumený pohyb (uveď příklady …) y y y y

10 Vlnění vlnění je děj, při kterém se prostředím šíří kmitavý pohyb ze zdroje do okolí vlněním se přenáší pouze energie částice kmitají, ale nepřemísťují se ve směru šíření vlnění

11 3.1.2. Vlnění zvuk, světlo, rozhlasový a televizní signál
přenos kmitání látkovým prostředím a) vlnění příčné vlnění podélné b) vlnění postupné vlnění stojaté

12 Vlnění Příčné vlnění je vlnění, při kterém molekuly kmitají kolmo ke směru šíření Příčné vlnění se může šířit jen v pevných látkách a na hladině kapalin

13 Vlnění Podélné vlnění je vlnění, při kterém molekuly kmitají ve směru šíření (zhušťování, zřeďování) Podélné vlnění se může šířit nejen v pevných látkách ale i v kapalinách a v plynech. Příkladem podélného vlnění je ZVUK

14 Fyzikální veličiny charakterizující vlnění
Vlnová délka λ/m Rychlost vlnění v(c)/m.s-1

15 3.1.3. Vyjádření vztahů mezi veličinami charakterizujícími vlnění

16 Výpočty

17 3.2. Zvuk (akustika) je každé podélné (v pevných látkách případně také příčné) mechanické vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vyvolat v lidském uchu sluchový vjem vzniká kmitáním (chvěním) pružných těles (zdroje zvuku) - video

18 Dělení zvuků Nehudební zvuky (hluk, šum, …) jsou způsobeny neperiodickým (nepravidelným) kmitáním Hudební zvuky (tóny) jsou způsobeny periodickým (pravidelným) kmitáním

19 Šíření zvuku Podmínkou pro šíření zvuku je pružné prostředí (nepružné prostředí = vlna, korek, … = zvukové izolátory) Rychlost zvuku závisí na druhu, hustotě a teplotě prostředí

20 Rychlost šíření zvuku ve vzduchu v závislosti na teplotě
331,6 m.s-1 = rychlost zvuku při teplotě 0°C t = aktuální teplota vzduchu (°C) v = 331,6 . (1 + 0, t )

21 Šíření zvuku Odraz zvuku: při dopadu zvuku na rozhraní dvou prostředí dochází k částečnému odrazu zvuku Člověk je schopen rozlišit dva zvukové signály, které mají prodlevu 0,1s Zvuk se šíří za normálního tlaku a teplotě 20°C rychlostí 340m.s-1 Je-li odrazná plocha ve vzdálenosti <17m vnímáme dozvuk (>17m ozvěna)

22 3.2.2. Šíření zvuku Jakou dráhu urazí zvuk za 0,1s? v = 340m.s-1
t = 0,1s s = v . t = ,1= 34m : 2 = 17m s v . t 17m

23 Výpočty

24 3.2.3. Vlastnosti zvuku Výška Barva Hlasitost 1)Výška
je dána frekvencí (f/Hz) Infrazvuk f < 16Hz Zvuk vnímaný lidským uchem f = 16Hz-20kHz Ultrazvuk f > 20kHz

25 3.2.3. Vlastnosti zvuku 2) Barva
je určena složením zvuků , tzv. vyšších harmonických frekvencí (f´), které jsou celistvými násobky základní frekvence Příklad: Komorní „a“ f (základní frekvence – nejsilnější) = 440Hz f´(vyšší harmonické frekvence-slabší)=880Hz, 1320Hz

26 Výpočty

27 3.2.3. Vlastnosti zvuku 3)Hlasitost je určena vnímanou energií zvuku
(hladina intenzity zvuku–jednotka–decibel dB) Vhození papíru do koše Tichý hovor 20-40dB Motorová pila Hlasitá hudba 80-110dB Výstřel z děla Letecký motor dB práh bolesti

28 Hluk bývá označován také nepříjemný, rušivý zvuk, tato definice je subjektivní. Ochrana před hlukem odstranění nebo úprava kmitajících předmětů zvuková izolace chrániče sluchu zvětšování vzdálenosti od zdroje hluku

29 3.2.5. Shrnutí a procvičení učiva

30 3.3. Elektromagnetické záření
Rozdělení podle vlnové délky Rádiové vlny (dlouhé, střední, krátké, velmi krátké) λ = km - m Mikrovlny λ = cm Infračervené záření λ = 760nm – 1mm Světlo (červené, oranžové, žluté, zelené, modré, fialové) λ = 700 – 400nm Ultrafialové záření λ = 400 – 280nm Rentgenové záření λ = 10nm – 124pm Záření gama λ < 124pm

31 3.3. Elektromagnetické záření

32 3.3. Elektromagnetické záření
Využití elektromagnetického záření Rádiové vlny - slouží k přenosu informací. Mikrovlny – používají se k ohřevu potravin, mobilní telefony, navigační systém GPS, … Infračervené záření – vydávají všechna zahřátá tělesa, dálkové ovládání. Světlo Ultrafialové záření – UVA, UVB, UVC, umožňuje opálení, sterilizace. Rentgenové záření – lékařství. Gama záření – vyzařují některé radioaktivní látky. Využívá se k ozařování nádorů

33 3.3.1. Šíření světla (optika)
Světelný paprsek je úzký svazek světla, který se šíří po přímce video Světlo vnímáme pouze tehdy, když se odrazí od nějakého tělesa a dopadne do našeho oka Tělesa mohou světlo vyzařovat (světelné zdroje), odrážet nebo pohlcovat

34 3.3.1. Šíření světla Rychlost světla
ve vakuu je univerzální konstantou, jejíž velikost je určena hodnotou c = m/s = km.s-1 v jiném prostředí se světlo šíří rychlostí v, která je vždy nižší než c (» lom světla) .

35 Barvy video barva tělesa je určena složkou spektra, kterou těleso odráží (pohlcuje) bílé světlo je tvořeno směsí spektrálních barev

36 3.3.3. Stín Stín vzniká za překážkou, která nepropouští světlo video
Při nasvícení tělesa více světelnými zdroji vzniká za překážkou plný stín a polostín

37 3.3.3. Stín Stín, polostín, plný stín Zatmění Měsíce – video
Zatmění Slunce - video

38 3.3.4. Odraz světla Zákon odrazu
při odrazu světelného paprsku na rozhraní dvou prostředí se úhel dopadu α rovná úhlu odrazu β a odražený paprsek zůstává v rovině dopadu. kolmice na optické rozhraní α = β video

39 3.3.4. Odraz světla Zrcadla Rovinná
Kulová dutá (když se světlo odráží od části vnitřního povrchu kulové plochy) vypuklá (když se světlo odráží od části vnějšího povrchu kulové plochy)

40 3.3.4.A. Rovinná zrcadla Obraz vytvořený na rovinném zrcadle je zdánlivý, vzpřímený a stranově převrácený video video video

41 3.3.4.B. Dutá zrcadla video S = střed křivosti F = ohnisko
V = vrchol zrcadla r = poloměr křivosti = (SV) f = ohnisková vzdálenost = (SF) = r:2 dopadající paprsky f S F V optická osa r

42 Odraz paprsků význačných směrů dutým zrcadlem
3.3.4.B. Dutá zrcadla Odraz paprsků význačných směrů dutým zrcadlem video Paprsek procházející středem křivosti se odráží po stejné přímce Paprsek procházející ohniskem se odráží rovnoběžně s optickou osou Paprsek dopadající rovnoběžně s optickou osou se odráží do ohniska S F V optická osa

43 Využití dutých zrcadel
3.3.4.B. Dutá zrcadla Využití dutých zrcadel Dutá zrcadla jsou součástí osvětlovacích zařízení (automobilové světlomety, projektory, kapesní svítilny, …) video celek detail

44 3.3.4.C. Vypuklá zrcadla video S = střed křivosti F = ohnisko
V = vrchol zrcadla r = poloměr křivosti = (SV) f = ohnisková vzdálenost = (SF) = r:2 dopadající paprsky V optická osa F S f

45 3.3.4.C. Vypuklá zrcadla Paprsek, směřující do středu křivosti se odráží po stejné přímce Paprsek procházející rovnoběžně s optickou osou se odráží tak, že zdánlivě vychází z ohniska Paprsek směřující do ohniska se odráží tak, že je rovnoběžný s optickou osou V optická osa F S

46 Využití vypuklých zrcadel
3.3.4.C. Vypuklá zrcadla Využití vypuklých zrcadel Vypuklá zrcadla se používají např. na křižovatkách, ve zpětných zrcátkách automobilů, … - mají totiž velké zorné pole.

47 Lom světla video Opticky řidší prostředí – světlo se šíří rychleji Opticky hustší prostředí - světlo se šíří pomaleji

48 3.3.5. Lom světla Zákon lomu video
Dopadá-li paprsek na rozhraní dvou prostředí: Paprsek se neláme, jestliže úhel dopadu je nulový (paprsek dopadá kolmo na rozhraní) kolmice na optické rozhraní video

49 Lom světla 2) nastane lom ke kolmici, jestliže se šíří z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí (α > β) kolmice na optické rozhraní vzduch α β voda

50 Lom světla 2) nastane lom ke kolmici, jestliže se šíří z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí (α > β) video

51 Lom světla 3) nastane lom od kolmice, jestliže se šíří z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí (α < β) kolmice na optické rozhraní sklo α β vzduch

52 3.3.5. Lom světla Čočky Spojky – video, video Rozptylky - video video
f f F S F video f f F S F

53 Chod paprsků význačných směrů spojkou - video
3.3.5.A. Spojka Chod paprsků význačných směrů spojkou - video Paprsek procházející středem spojky se neláme Paprsek procházející rovnoběžně s optickou osou se láme tak, že prochází ohniskem Paprsek procházející ohniskem se láme tak, že je rovnoběžný s optickou osou F S F

54 Chod paprsků význačných směrů rozptylkou
3.3.5.B. Rozptylka Chod paprsků význačných směrů rozptylkou Paprsek procházející středem rozptylky se neláme Paprsek procházející rovnoběžně s optickou osou se láme tak, jako by vycházel z ohniska Paprsek směřující do ohniska se láme tak, že je rovnoběžný s optickou osou F S F

55 3.3.5.C. Využití čoček Optické přístroje

56 Oko stavba oka – video - video duhovka zornice

57 Oko Zdravé oko Krátkozraké oko Dalekozraké oko

58 Oko Krátkozraké oko Dalekozraké oko

59 3.3.7. Shrnutí a procvičení učiva

60 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ A LITERATURY
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ A LITERATURY František Jáchim, Jiří Tesař, Fyzika pro 7. ročník ZŠ,SPN Praha 1999, str , ISBN LANGMaster, Jak věci fungují 1, Fyzika, CD A, Wikipedia - Encyklopedie na internetu Encyklopedie fyziky MEF, www. jreichl.com RNDr. Milan Bednařík, CSc.,prof. RNDr. Emanuel Svoboda, CSc., RNDr. Vlasta Kunzová, Fyzika II pro studijní obory SOU, 2. vydání, SPN Praha, str Ivan Štoll, Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU, 1.vydání, Prometheus Praha, str , ISBN Projekt Modernizace výuky všeobecně vzdělávacích a odborných předmětů v SOŠ Josefa Sousedíka Vsetín prostřednictvím využití ICT je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky