Digitální učební materiál Autor: Ing. Jiří Šťastný Předmět/vzdělávací oblast: Fyzika Tematická oblast: Optika Téma: Kvantová optika Ročník: 4. Datum vytvoření: Únor 2014 Název: VY_32_INOVACE_07.2.18.FYZ Anotace: Světlo jako proud nespojitý tok energie, základní pojmy kvantové optiky, působení světla a látky. Učební materiál slouží jako inovativní prezentační doplněk výuky a využívá aktivizujících možností multimediálních prostředků včetně hypertextových odkazů. Závěrečné kontrolní otázky zvyšují interaktivitu výuky a podporují samostatné myšlení žáků. Multimediální výuka svou přehledností a názorností podporuje zájem a aktivitu i u slabších žáků. Metodický pokyn: Prezentace primárně slouží pro výklad v hodině, ale může být využita i k samostudiu a pro distanční formu vzdělávání. Otázky na konci tématu ověřují, jak žáci danou problematiku zvládli, a po vytištění je lze použít i pro písemné ověření jejich znalostí. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků – PC a dataprojektoru.

Kvantová optika Zabývá se jevy pří vzájemném působení světla a látek. Vychází z představy o stavbě atomu, foton jako částice světla s nulovou klidovou hmotností se uvolní při sestupu elektronu z energetické dráhy. Patří sem především fotoelektrický jev, spektrální analýza a lasery. Vychází z kvantové definice světla.

Kvantová definice světla Světlo je nespojitý tok energie přenášený v kvantech zvaných fotony. Max Planck objevil, že zářící těleso vyzařuje energii nespojitě a tato energie je celistvým násobkem kvanta energie. 𝐸=ℎ∙𝑓 kde ℎ=6,626∙ 10 −34 𝐽∙𝑠 je Planckova konstanta a f je frekvence světla

Dualismus světla Kvantová a vlnová definice jsou v rozporu. Kvantová považuje světlo za nespojité Vlnová definice považuje světlo za spojité Obě definice platí a jdou dokázat. Dualismus světla znamená, že světlo má dvojí povahu a obě definice platí současně.

Spektra látek Těleso může světlo vyzařovat (žhavá tělesa), nebo pohlcovat. Emisní spektrum – látka světlo vyzařuje. Absorpční spektrum – látka světlo pohlcuje. Spektrum může být spojité – například žárovka vyzařuje všechny vlnové délky, nebo čárové – zářící páry sodíku.

Spektrální analýza Spektrum pásové je tvořeno množstvím čar ležících v těsné blízkosti. Tyto čáry tvoří charakteristické pásy oddělené temnými úseky. Zdrojem pásového spektra jsou zářící molekuly látek. Spektrální analýza studuje chemické složení látek, poloha čar ve spektru dokazuje přítomnost chemických prvků v látce.

Metody spektrální analýzy umožňují zjistit velmi malé množství daného prvku v látce (řádově 10 −13 kg) Spektrální analýza patří mezi nejcitlivější analytické metody. Využívá se v chemii, metalurgii, lékařství, potravinářství… Pomocí spektrální analýzy bylo zjištěno složení Slunce i hvězd. Ve spektru Slunce byl objeven (1868) prvek helium.

Spektroskop Je základním přístrojem spektrální analýzy. Je založen na rozkladu světla hranolem – hranolový spektroskop, nebo optickou mřížkou – mřížkový spektroskop.

Kontrolní otázky Čím se zabývá kvantová optika? Jak zní kvantová definice světla? Co znamená pojem dualismus světla? Čím se zabývá spektrální analýza?

Kontrolní otázky-odpovědi Čím se zabývá kvantová optika? Zabývá se jevy pří vzájemném působení světla a látek. Jak zní kvantová definice světla? Světlo je nespojitý tok energie přenášený fotony. Co znamená pojem dualismus světla? Platí současně kvantová a vlnová definice. Čím se zabývá spektrální analýza? Studuje chemické složení látek.

Použité zdroje: SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. 3. vyd. Praha: Prometheus, 1996, ISBN 80-7196-116-7. LEPIL, Oldřich; BEDNAŘÍK, Milan; HÝBLOVÁ, Radmila. Fyzika pro střední školy II. Praha: Prometheus, 2002, ISBN 80-7196-185-X Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Jiří Šťastný