15. Podstata světla Číslo a název projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0619 OP: Vzdělávání pro konkurenceschopnost Zvyšování vzdělanosti pomocí e-prostoru Název a adresa školy Soukromá střední škola a jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Č. Budějovice, s.r.o., Jeronýmova 28/22, České Budějovice Kód materiálu Klíčová aktivita III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název materiálu 15. Podstata světla Autor Mgr. Miroslav Dušek Tematická oblast Fyzika - Optika Anotace Vzdělávací materiál je určen pro Ekonomické lyceum . Materiál obsahuje výklad k problematice podstaty světla a vlnových vlastností světla. Ročník 3.ročník Ekonomické lyceum Datum tvorby září -říjen 2013 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

PODSTATA světla

Podstata světla Podstata světla dlouho neznámá ! Různé „dohady“ – např. z oka vychází světelné paprsky z povrchu věcí se odlupují jejich světelné obrysy a vstupují do oka Newton – světlo je proud částeček „korpuskulí“, které se pohybují velkou rychlostí ( odvození zákona odrazu..) Huygens – světlo je vlnění jemné látky „světelného éteru“ – v něm se světlo šíří podobně jako zvuk ve vzduchu

Světlo jako vlna Začátek 19.století – Thomas Young a Augustin Fresnel - důkaz vlnění na jevech interference a difrakce [1] [2] Augustin Fresnel Thomas Young

Youngův pokus se dvěma štěrbinami Prochází-li světlo dvěma blízkými štěrbinami, vznikne za nimi na stínítku difrakční obrazec ze světlých a tmavých proužků. Tento obrazec však není stejný jako obrazec složený z proužků vzniklý na každé štěrbině zvlášť !! To znamená, že světelná vlna musela projít oběma štěrbinami současně, což by částice nedokázala ! [3]

Problém s polarizací Je-li světlo (podobně jako zvuk) zhušťování a zřeďování éteru, nemohla by být světelná vlna příčná ! Maxwell – světlo je elmg.vlna – tzn. „světelný éter“ jako substance neexistuje.

Kvantová teorie Max Planck – zkoumal rozdělení energie ve spektru záření absolutně černého tělesa (Slunce) viz.graf Vypočtem dokázal, že energie ubývá při krátkých i dlouhých vlnových délkách. Tento důkaz platí za předpokladu, že se světlo (energie elmg.záření) šíří (vyzařuje či pohlcuje) pouze po celistvých množstvích, kvantech energie. Albert Einstein – odvodil tzv.duální charakter světla – vlna i částice !

Spektrum záření černého tělesa Rozdělení spektra záření černého tělesa v závislosti na vlnové délce záření λ a na teplotě tělesa T M λ …energie λ …vlnová délka T…teplota Slunce vyzařuje nejvíce energie na vlnové délce 500 nm [4]

Vlnové vlastnosti světla

Interference světla Světlo se chová jako vlna Při spojení dvou koherentních světelných vln (vln o stejné frekvenci a stejném fázovém rozdílu) – budou se vzájemně zesilovat nebo zeslabovat – na stínítku vznikají světlá a tmavá místa [5]

Difrakce (ohyb světla) Ohyb světla za překážkou – potvrzuje vlnový charakter světla Prochází-li světlo malým kruhovým otvorem – vzniká soustava světlých a tmavých kroužků ( mění se dle velikosti otvoru a vzdálenosti zdroje světla) Difrakční a interferenční jevy závisejí na vlnové délce světla – barevné efekty (mýdové bubliny, olejové skvrny na vodě, vypálená vrstva CD či DVD..) [6, 7]

Polarizace světla Některé látky propouští pouze ty světelné vlny, které kmitají v určité rovině – polarizátor (Krystal, sklo, celofán,..) Světlo se může polarizovat i u odrazu, lomu či rozptylu – princip zobrazování LCD Světlo prochází pouze souhlasně orientovanou rovinou, kolmou rovinou vůbec neprochází! [8]

Fotometrie Světlo přenáší zářivou energii Fotometrie – vydatnost světelných zdrojů s účinky na lidské oko Svítivost I – svítivost zdroje – jednotka kandela (cd) ( např.žárovka 100W = 200 cd) Světelný tok Φ – stupeň zrakového vjemu za jednotku času – jednotka – lumen (lm) 1lm = 1cd svítivosti zdroje do jednotkového prostorového úhlu. Osvětlení E – podíl dopadajícího světelného toku a plochy – jednotka lux (lx) Přímé sluneční světlo 105 lx, noc(úplněk) 0,1 lx, pro čtení 50 lx

DOC.ING.IVAN ŠTOLL,CSC. - Fyzika (pro netechnické obory SOŠ a SOU) Použité zdroje: SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, 2006. 515 s. ISBN 80-7196-307-0. DOC.ING.IVAN ŠTOLL,CSC. - Fyzika (pro netechnické obory SOŠ a SOU) Prometheus 2007, 260 s. ISBN 978-80-7196-223-6 učebnice s doložkou MŠMT čj.1 527/07-23 ze dne 2.4.2007 AKADEMIK VLADIMÍR HAJKO, PROF.RNDR.JURAJ DANIEL-SZABO, CSC. - Základy fyziky, VEDA 1983 (Bratislava) Použité obrázky: [1] Thomas Young [online]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c0/SS-young.jpg/395px-SS-young.jpg [2] Augustin Fresnel [online ]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/02/Augustin_Fresnel.jpg [3] Youngův pokus [online]. ]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8e/Fentes_young.jpg/424px-Fentes_young.jpg [4] Záření černého tělesa[online]. ]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.fyzika007.cz/optika/tepelne-zareni-zareni-cerneho-telesa/cerne_teleso_m.jpg [5] Interference vln [online]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.learner.org/courses/physics/visual/img_lrg/wave_interference.jpg [6,7] Mýdlová bublina a difrakce na CD[online] 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.radush.com/wp-content/uploads/2008/04/Soap_Bubble_-_foliage_background_-_iridescent_colours_-_Traquair_040801.jpg, http://www.warren-wilson.edu/~dcollins/PhysPhotOfWeek/2010PPOW/20100409TurkeyIrridescence/CD.jpg [8] Polarizace světla[online] 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.fotoroman.cz/glossary2/glossary_images/polarizace2.gif