optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/fyzika_fast/fyzika_fast_10.pdf · 2013-04-29 · optika...
TRANSCRIPT
![Page 1: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/1.jpg)
Optika
světlo elektromagnetické vlnění spektrum:
ve vakuu:
viditelné záření (světlo): 400 nm (fialová) – 700 nm (červená)
=vf
=cf
![Page 2: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/2.jpg)
Optika
šíření světla (vlnění): Huygensův princip
„Každý bod prostoru, kam vlnění dorazí, je bodovým
zdrojem vlnění. Z tohoto bodového zdroje se šíří
elementární kulové vlnoplochy a výsledná
vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.“
odraz a lom světla:
Snellův zákon:
absolutní index lomu:
ve vakuu:
viditelné záření (světlo): 400 nm – 700 nm
sinsin
=v1
v2
=n2
n1
= '
n= cv
![Page 3: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/3.jpg)
šíření světla (vlnění): Huygensův princip
„Každý bod prostoru, kam vlnění dorazí, je bodovým
zdrojem vlnění. Z tohoto bodového zdroje se šíří
elementární kulové vlnoplochy a výsledná
vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.“
odraz a lom světla:
Snellův zákon:
absolutní index lomu:
ve vakuu:
viditelné záření (světlo): 400 nm – 700 nm
sinsin
=v1
v2
=n2
n1
= '
n= cv
![Page 4: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/4.jpg)
Optika
mezní úhel – totální odraz (aplikace: optická vlákna):
disperze (rozklad) světla:
sinm=v1
v2
=n2
n1
Duha rozklad světla na kapce vody
![Page 5: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/5.jpg)
Optika
změna vlnové délky při lomu:
při lomu z vakua do prostředí o abs. indexu lomu n:
f =v1
1=
v2
2
2=v2
v1
1=n1
n2
1
=0
n
![Page 6: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/6.jpg)
Optika
![Page 7: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/7.jpg)
Optika
![Page 8: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/8.jpg)
Optika
![Page 9: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/9.jpg)
Optika
![Page 10: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/10.jpg)
Optika
změna fáze při odrazu světla:
na opticky hustším prostředí
na opticky řidším prostředí
=
=0
![Page 11: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/11.jpg)
Optika
interference na tenké vrstvě:
a) při odrazu
b) při průchodu
maxima a minima interference (aplikace – reflexní a antireflexní vrstvy)
![Page 12: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/12.jpg)
Optika
interference na tenké vrstvě při kolmém dopadu světla odraz:
maximum intenzity:
vakuum sklo:→
minimum intenzity:
maxima a minima interference (aplikace – reflexní a antireflexní vrstvy)
t1=1
2v1
t2=2 dv2
c t2−t1=2n2 d−n1
1
2
ct 2−t1=2 n2 d−n1
1
2=k 0
ct 2−t1=2 n2 d−n1
1
2=2 k1
0
2
n1=1 n2=n c t 2−t1=2n d−0
2=k 0 d=2 k1
4
![Page 13: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/15.jpg)
Geometrická optika
zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost
x' obrazová vzdálenost
příčné zvětšení: f ohnisková vzdálenost
y' výška obrazu
y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem
duté zrcadlo: f > 0
vypuklé zrcadlo: f < 0
zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou
spojka: f > 0 x < 0, x' > 0 za čočkou
rozptylka: f < 0
1x
1x '
=1f
m=y 'y=−
x 'x
Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
![Page 16: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/16.jpg)
Geometrická optika
zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost
x' obrazová vzdálenost
příčné zvětšení: f ohnisková vzdálenost
y' výška obrazu
y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem
duté zrcadlo: f > 0
vypuklé zrcadlo: f < 0
zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou
spojka: f > 0 x < 0, x' > 0 za čočkou
rozptylka: f < 0
1x
1x '
=1f
m=y 'y=−
x 'x
Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
![Page 17: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/17.jpg)
Geometrická optika
zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost
x' obrazová vzdálenost
příčné zvětšení: f ohnisková vzdálenost
y' výška obrazu
y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem
duté zrcadlo: f > 0
vypuklé zrcadlo: f < 0
zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou
spojka: f > 0 x < 0, x' > 0 za čočkou
rozptylka: f < 0
1x
1x '
=1f
m=y 'y=−
x 'x
Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
![Page 18: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/18.jpg)
Geometrická optika
zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost
x' obrazová vzdálenost
příčné zvětšení: f ohnisková vzdálenost
y' výška obrazu
y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem
duté zrcadlo: f > 0
vypuklé zrcadlo: f < 0
zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou
spojka: f > 0 x < 0, x' > 0 za čočkou
rozptylka: f < 0
1x
1x '
=1f
m=y 'y=−
x 'x
Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
![Page 19: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/19.jpg)
Geometrická optika
zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost
x' obrazová vzdálenost
příčné zvětšení: f ohnisková vzdálenost
y' výška obrazu
y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem
duté zrcadlo: f > 0
vypuklé zrcadlo: f < 0
zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou
spojka: f > 0 x < 0, x' > 0 za čočkou
rozptylka: f < 0
1x
1x '
=1f
m=y 'y=−
x 'x
Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
![Page 20: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/20.jpg)
Geometrická optika
zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost
x' obrazová vzdálenost
příčné zvětšení: f ohnisková vzdálenost
y' výška obrazu
y výška předmětu
druhy obrazů:
x' > 0 skutečný obraz, x' < 0 zdánlivý (neskutečný) obraz
m > 0 přímý obraz, m < 0 převrácený obraz
|m| > 1 zvětšený obraz, |m| < 1 zmenšený obraz
1x
1x '
=1f
m=y 'y=−
x 'x
Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
![Page 21: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/21.jpg)
Fotometrie
zdroje a osvělení ploch z hlediska vnímání lidským okem
základní veličiny ve fotometrii:
prostorový úhel (plochy osvětlované zdrojem ze
vzdálenosti r) jednotka steradián [sr]
zářivá energie (celková energie přenášená elmg. vlněním)
světelná energie (energie přenášená světlem – viditelné okem)
zářivý tok [W] světelný tok [lm] (lumen]
zářivost [W sr1] svítivost [cd] (kandela)
definice kandely: svítivost světelného zdroje, který v daném směru emituje monochromatické záření o frekvenci 540 x 1012 Hz a jehož zářivost v tomto směru činí 1/683 W sr1.
S
Ee
e=Ee
t
E
=E t
I e=e
I=
![Page 22: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/22.jpg)
Fotometrie
zdroje a osvělení ploch z hlediska vmímání lidským okem
základní veličiny ve fotometrii:
prostorový úhel (plochy osvětlované zdrojem ze
vzdálenosti r) jednotka steradián [sr]
zářivá energie (celková energie přenášená elmg. vlněním)
světelná energie (energie přenášená světlem – viditelné okem)
zářivý tok [W] světelný tok [lm] (lumen]
zářivost [W sr1] svítivost [cd] (kandela)
definice kandely: svítivost světelného zdroje, který v daném směru emituje monochromatické záření o frekvenci 540 x 1012 Hz a jehož zářivost v tomto směru činí 1/683 W sr1.
S
Ee
e=Ee
t
E
=E t
I e=e
I=
![Page 23: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/23.jpg)
Fotometrie
Lambertův zákon: svítivost izotropního rovinného plošného zdroje
klesá s kosinem odklonu od kolmice k ploše zdroje
(splňuje většina zdrojů – tzv. kosinové zářiče,
neplatí pro žhavé plyny a zdroje odraženého světla)
světelná účinnost zdroje: [lm W1]
intenzita ozařování plochy: [W m2]
osvětlení plochy: [lx] = lux
I= I n cos
K=e
Ee0=e
S
E0=
S
![Page 24: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/24.jpg)
Fotometrie
kolmé osvětlení plochy:
kosé osvětlení plochy:(důsledek Lambertova zákona)
osvětlení stanoví norma
jas (plošného zdroje):
E0=Ir2
E0=Ir2 cos
L=I n
S=
S cos=
IS cos
![Page 25: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/25.jpg)
Fotometrie
![Page 26: Optika - vsb.czhomel.vsb.cz/~ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_10.pdf · 2013-04-29 · Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040801/5e3a27f93384e1386e4bdebf/html5/thumbnails/26.jpg)
Fotometrie