Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 1

Světlo -- podstata, veličiny, jednotky

Ing. Jaroslav Bernkopf

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 2

Osnova

Podstata světlaVlastnosti světla

• šíření• lom • odraz• vlnové délky, kmitočty• barva

Fotometrie• svítivost• světelný tok• měrný světelný výkon• osvětlení

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 3

Podstata

Podstata světla

Světlo je energie, která má podobu elektromagnetického záření.

Záření je přenos energie v podobě elektromagnetických vln nebo částic - fotonů.

Foton je částice, která přenáší elektromagnetické záření. Nemůže být v klidu, může se jen pohybovat, a to jen rychlostí světla.

Ze všech elektromagnetických záření je světlo to, co je vidět.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 4

Šíření světla

Světlo se v homogenním (stejnorodém) prostředí šíří přímočaře.Ve vakuu se světlo šíří rychlostí 300 000 km/s.V ostatních prostředích (hustších) se šíří pomaleji.

Na přechodu mezi různými prostředími (např. mezi vzduchem a sklem) se světlo

• láme – lom světla• odráží – odraz světla

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 5

Lom světla

Na přechodu mezi různými prostředími (např. mezi vzduchem a sklem) se světlo láme – lom světla.

Při vstupu do hustšího prostředí, např. ze vzduchu do skla, se světlo láme dovnitř, tj. ke kolmici.

Vzduch

Sklo

Světlo se zatáčí do hustšího prostředí.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 6

Lom světla

Světlo od Slunce prochází nejdříve řidší, pak hustší atmosférou. Zatáčí se do hustší atmosféry. Zatáčí se „za roh“. Proto Slunce vidíme ještě chvíli poté, co ve skutečnosti zašlo za obzor. Díky zatočení světla do hustšího vzduchu vidíme „za roh“.

Řidší vzduch

Hustší vzduch

Světlo se zatáčí do hustšího prostředí.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 7

Lom světla

Světlo od hvězdy se zatáčí do hustší atmosféry.

Proto hvězdu vidíme výše nad obzorem, než ve skutečnosti je.

Řidší vzduch

Hustší vzduch

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 8

Lom světla

Když se kámen dotkne vody, zatočí se do ní.

Do hustšího prostředí.

Air

Water

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 9

Lom světla

Na přechodu mezi různými prostředími (např. mezi vzduchem a sklem) se světlo láme – lom světla.

Pustíme-li paprsek obráceně, půjde po stejné dráze. Při vstupu do řidšího prostředí se světlo láme od kolmice.

Vzduch

Sklo

Zase směrem k hustšímu prostředí.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 10

Lom světla

Chci-li z břehu trefit rybu harpunou, musím mířit pod ni, nebo nad ni?

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 11

Lom světla

Chci-li z břehu trefit rybu harpunou, musím mířit pod ni, nebo nad ni?

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 12

Lom světla

Chci-li z břehu trefit rybu harpunou, musím mířit pod ni, nebo nad ni?

Vidím ji výše, než je, musím mířit pod ni.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 13

Lom světla

Co udělá tato čočka s těmi rovnoběžnými paprsky?

Spojí je, nebo rozptýlí?

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 14

Lom světla

Tady se paprsek zalomí do hustšího.

I tady se zalomí k hustšímu prostředí.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 15

Lom světla

Co udělá tato čočka s těmi rovnoběžnými paprsky?

Spojí je, je to spojka.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 16

Odraz světla

Na přechodu mezi různými prostředími (např. mezi vzduchem a sklem) se světlo odráží – odraz světla.

Úhel odrazu α2 se rovná úhlu dopadu α1.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 17

Odraz světla

Odražený paprsek je v rovině paprsku dopadajícího. Proložíme-li rovinu kolmicí k povrchu a dopadajícím paprskem, odražený paprsek je v té samé rovině. Neodskočí doprava ani doleva.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 18

Úplný odraz světla

Při průchodu světla z prostředí opticky hustšího (např. sklo) do řidšího (např. vzduch) se paprsek láme

ke kolmici, tj. jako by se mu nechtělo opustit sklo. Při určitém úhlu dopadu αm už je lomený paprsek rovnoběžný s povrchem.Při ještě větším úhlu dopadu lomený paprsek už vůbec nevstoupí do vzduchu, odráží se.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 19

Úplný odraz světla

1) Paprsek se láme od kolmice, jako by se snažil vrátit do skla.

2) Lomený paprsek už je rovnoběžný s povrchem. αm = mezní úhel.

3) Lomený paprsek se vrací do skla – odráží se.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 20

Úplný odraz světla

Úplný odraz je vlastně zvláštním případem lomu světla.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 21

Odraz a lom světla

Refraction and Reflectionhttp://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/kap25/Snell/app.htm

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 22

Odraz a lom světla

Optické kabely Obal – opticky hustší

Jádro – opticky řidší

Paprsek se odráží do hustšího prostředí => zůstává v jádru.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 23

Odraz a lom světla

Optické kabely Velký průměr jádra => paprsky mohou jít různými cestami, na konec dorážejí v různých časech.

Nekvalitní přenos: rozpliznutí, znehodnocení signálu.

Malý průměr jádra => paprsek může jít jen jedinou cestou. Kvalitní přenos.

Světlo – podstata, veličiny, jednotky

Užití elektrické energie 24

Odraz a lom světla

Optické kabely Skoková změna indexu lomu mezi jádrem a obalem. Dochází jen k odrazu.

Plynulá změna indexu lomu mezi jádrem a obalem. Dochází k odrazu i lomu.