1 / 28

Základy Optiky Fyzika Mikrosvěta

Základy Optiky Fyzika Mikrosvěta. Optika. Světlo: Vlnová vs. Paprsková podstata světla V pozdější době také kvantový přístup Vlnová optika: disperze, interference, difrakce, polarizace Paprsková optika:

iolana
Télécharger la présentation

Základy Optiky Fyzika Mikrosvěta

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Základy OptikyFyzika Mikrosvěta

  2. Optika • Světlo: • Vlnová vs. Paprsková podstata světla • V pozdější době také kvantový přístup • Vlnová optika: • disperze, interference, difrakce, polarizace • Paprsková optika: • Zákon odrazu a lomu, geometrická optika, zákon přímočarého šíření světla(homogenní prostředí) • Kvantová optika • Fotoefekt, kvantová povaha světla

  3. Šíření světla • Zdroj – vyzařují světlo • Prostředí • (ne)průhledné, průsvitné • Homogenní, (an)izotropní • Huygensův princip • Směr šířené světla je v homogenním prostředí dán přímkami kolmými na vlnoplochu. Těmto přímkám říkáme světelné paprsky. • Bodový zdroj světla: zanedbáváme rozměry zdroje

  4. Princip nezávislosti chodu paprsků • Paprsky vychází ze zdroje světla, šíří se všemi směry stejně(homogenní prostředí) a chod paprsků se navzájem neovlivňuje. Putují prostředím nezávisle na sobě. • Homogenní prostředí: paprsek je přímka • Ve stejnorodém (homogenním) prostředí se světlo šíří přímočaře.

  5. Paprsková optika • Zákon odrazu a lomu • Odvozuje se z Huygensova principu.

  6. Odraz světla • Odražený paprsek leží v rovině dopadu • α = ´α

  7. Lom světla • Závislost na prostředích vyjádřena pomoc indexů lomu • v - rychlost světla v prostředí • c – rychlost světla ve vakuu • n > 1 světlo se při průchodu láme

  8. Světlo se šíří z prostředí (v1, n1) do prostředí (v2, n2). • Odvození zákona lomu (Snellův zákon) • n1> n2 : n1 je opticky hustší prostředí a n2 opticky řidší

  9. Mezní úhel a totální odraz • Využití totálního odrazu: refraktometr, optické vlákno

  10. Disperze světla • Vlastnost prostředí : udává rychlost světla v prostředí. Ve vakuu nedochází k disperzi. • Paprsky různých barev se lámnou pod různými úhly β. • Závisí na indexu lomu prostředí a na frekvenci světla.

  11. Světlo jako elektromagnetické vlnění • Vlnění – mechanika rovnice vlny • Frekvence (f), perioda (T), vlnová délka (λ) • Analogie kruhového pohybu

  12. Frekvence určuje povahu vlnění

  13. Zpět k disperzi světla: • Frekvence světla se nemění ale mění se rychlost světla: • Nejmenší úhel β má fialová a největší červená.

  14. Vlnová optika • Interference světla: skládání světelných vln • T. Young (1773 - 1829) • Mýdlová bublina, tenká vrstva oleje atd… • Předpoklad koherence • Koherentní jsou světelná vlnění stejné frekvence, jejichž vzájemný fázový rozdíl v uvažovaném bodě prostoru se s časem nemění • Laserové světlo

  15. Youngův pokus • Prokázal vlnovou povahu světla • Zdroj koherentního záření – dutiny S1, S2 • Dráhový rozdíl Δl • Optická dráha: l=ns : Vzdálenost, kterou by světlo urazilo ve vakuu za stejnou dobu jako v daném optickém prostředí.

  16. Interference – zesílení a zeslabení v místech kde se vlny stýkají • Minimum : Δl=nΔs=2k(λ/2) • Maximum: Δl=nΔs=(2k+1)(λ/2) • k=0,1,2,…

  17. Difrakce • Ohyb světla • Šíření do oblasti geometrického stínu (odporuje paprskové teorii světla)

  18. Polarizace světla • Nepolarizované světlo – vektor intenzity E kmitá v nahodilém směru….

  19. Polarizace odrazem: • Světlo dopadá na desku a odráží se tak, že vektor E dopadá kolmo k rovině dopadu • Jde pouze o částečnou polarizaci závislou na úhlu dopadu. • Úplná polarizace jen při určitém úhlu (Brewsterův úhel)

  20. Polarizace dvojlomem • Výsledkem jsou dva lineárně polarizované paprsky kmitající v rovinách na sebe kolmých • Řádný • Mimořádný

  21. Polaroidy • Filtry, dvě vrstvy plastického materiálu • Polarizátor: polarizuje světlo na lineárně polarizované • Analyzátor: rozlišuje polarizované od nepolarizovaného • Optická aktivita: schopnost látek stáčet rovinu kmitání světla: cukr, oleje , bílkoviny

  22. Optické jevy • Elektroopické jevy • Kerrův jev • Dvojlom je vyvolán působením elektrického pole • Pockelsův jev • Idnex lomu látky se mění v závislosti na přiloženém elektrickém poli • Mechanické jevy • Umělý dvojlom • Vyvolán mechanickým tlakem. Pokud má napětí v různých směrech látky různou hodnotu, stane se látka opticky anizotropní. • Magnetooptické jevy • Cotton-Moultonův jev • Magnetické pole vyvolává podstatně menší dvojlom než pole elektrické

  23. Fotometrie • Měření a přenášení elektromagnetické energie – záření. • Zářivý tok [W]: Podíl zářivé energie vyzářené za čas Δt. • Intenzita vyzařování [W m-2]: Zářivý tok vysílaný ploškou ΔS do poloprostoru. • Intenzita ozařování[W m-2] : Zářivý tok dopadající na plochu ΔA

  24. Fotometrické veličiny • Vztaženy na lidské vnímání. (350 nm – 700 nm) • Světelný tok: Schopnost zářivého toku vyvolat zrakový vjem. • Svítivost [cd]: vyzařování zdroje do prostoru s úhlem Ω. • Světelný tok[Lm]: tok vyzařovaný všesměrovým zdrojem a svítivosti 1 cd do kužele,….. • Tedy pro plný prostorový úhel

  25. Osvětlení • Osvětlení tělesa 1 lux má plocha 1 m2 dopadá-li na ní rovnoměrně světelný tok 1 lm. • Lidské oko : schopno detekce nejméně 2 nlx – reakce tyčinek • Čtení : 100 lx • Práce v kuchyni : 500 lx • Osvětlení chodby: 20lx • Normy ČSN

  26. Fyzika mikrosvěta

More Related