Světlo x elmag. záření. základní principy

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Světlo x elmag. záření. základní principy"

Vratislav Kadlec
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Světlo x elmag. záření základní principy

2 Jak vzniká a co je to duha?

3 Spektrum elmag. záření Viditelné nm, UV nm, IR 760 nm 1mm

4 Spektrum elmag. záření

5 Harmonická vlna

6 Harmonická vlna E = E0 sin( kz ωt) Vlnové číslo Frekvence k = 2π λ ω = 2πν c = c = Rychlost světla m. s m. s 1 1 ν = c = c, λ 1 µ 0 ε 0

7 Harmonická vlna S Poyntingův vektor (přenos energie) = ( E B) [ W. m µ ]

8 Polarizace vlnění

9 Kruhová polarizace

10 Polarizace lomem a odrazem Fresnellovy vztahy Částečná polarizace při odrazu a průchodu Brewsterův úhel Dojlomné materiály (anizotropní index lomu) islandský vápenec Malusův zákon (intenzita prošlého světla a úhel natočení) Obloha - Vikingové

11 Polarizační filtr Efekt polarizačního filtru obloha, hladina vody, sklo

12 Polarizační filtr Lineární (autofokus, expozimetr) x cirkulární (pomocná fólie). Pokles jasu scény o 2 EV

13 Šíření vlny Kulová vlna x rovinná vlna (Huygensův princip)

14 Interference záření Skládání vln se stejnou vlnovou délkou Konstruktivní Destruktivní interference interference Dráhový rozdíl celočíselný x poločíselný!

15 Interference záření

16 Koherence záření Koherence je časová x prostorová - Frekvence je stálá - Fáze vlny záření se nemění

17 Lom vlny na rozhranní prostředí Časový průběh h lomu vlny rozhraní např.. světlo, vzduch lom podle Snellova zákona vlnové vysvětlen tlení optických Vlastností čočky

18 Difrakce na hraně

19 Difrakce vlny na otvoru

20 Difrakce vlny na otvoru

21 Difrakce vlny na otvoru

22 Youngův experiment interference na dvou otvorech Zpoždění vln: R1 R2~d.sinθ

23 Youngův experiment interference na dvou otvorech

24 Difrakce na více otvorech

25 Difrakční mřížka d Mřížková rovnice ( sin sin ) α + α = Nλ 1 2

26 Difrakční mřížka Geometrie paprsků

27 Spektroskop štěrbina kolimátor objektiv Analyzátor, dalekohled Dispersní prvek (hranol, mřížka) λ1 λ2 Okulár, senzor 1. Analyzované světlo dopadá na štěrbinu 2. Kolimátor vytvoří rovnoběžný svazek paprsků 3. Po průchodu dispersním prvkem mají paprsky o různém λ různý směr 4. V ohniskové rovině objektivu pozorujeme okulárem obrazy štěrbiny v jednotlivých vlnových délkách λ. 5. Řády spektra, překrývání řádů. Rozlišovací schopnost.

28 Spektrograf

29 Rozklad světla na spektrum

30 Spektrum elmag. záření Hydrogen Helium Lithium Oxygen

31 Spektrum elmag. záření Neon Xenon

32 Absorbční spektrum

33 Srovnání spektra AČT a Slunce

34 Spektra výbojek

35 Popis fotonu jako částice Bohrův model atomu, Bohrův paradox

36 Popis fotonu jako částice Atom vodíku

37 Popis fotonu jako částice Atom vodíku Fotoelektrický jev (emise el. z kovu po absorbci fotonu A. Einstein 1905)

38 Popis fotonu jako částice Atom vodíku Fotoelektrický jev (emise el. z kovu po absorbci fotonu A. Einstein 1905) E = hν = A ioniz m v e 2

39 Elektromagnetické záření Klíčové vlastnosti fotonu Popis fotonu Energie Hybnost Vlnová délka E = hν p λ h ν Klidová energie = Spin s = = c c ν E = 0

40 Radiometrie, fotometrie, kolorimetrie Světlo x elmag. záření Definice prostorového úhlu (steradián) Radiometrie měření elmag. záření, W, W/m 2, počet fotonů Fotometrie světlo, vnímané lidským zrakem Kolorimetrie barevný vjem

41 Radiometrie Zářivý tok Φ e [W] Zářivost Ozáření Zář I e L L e e dφe = Wsr dω dφe = = ds cosα dφ = ds 1 [ ] e 2 [ ] Wm dφ ds e 2 1 [ ] Wm sr

42 Fotometrie Φ e [ W ] Φ[ Lm] Zářivý tok - fyzikální veličina Světelný tok - vzhledem k oku Φ = k n Φ e 0 ( λ) V ( λ) dλ V (λ) Poměrná citlivost lidského zraku k = n 1 683lm / W k = 1700 n 2 lm / W λ = 555nm

43 Analogie fotometrie a radiometrie Zářivý tok Φ e [W] Světelný tok [1 Lumen / Lm] Ozáření Osvětlení 1 Lux = lx Zářivost Svítivost 1 Candela = cd Zář Jas cd/m 2

44 Odezva senzoru Φ e [ W ] Φ S Zářivý tok - fyzikální veličina Odezva na dopadjící záření - vzhledem ke snímači Φ = k Φ S e ( ) C ( ) d 0 λ λ λ C( λ) Poměrná spektrální citlivost snímače.

45 Definice EV EV exposure value hodnota expozice EV = log 2 c 2 t E[ lux] = 2,69. 2 EV c 2 E[ lux] = 2,69(100 / ISO) t EV = 0 tj. expozice 1 s při cloně 1

46 Barvy vnímatelné lidským zrakem

47 Přechod od spektrálního popisu světla ke kolorimetrickému G λ 2 = p ( λ) R( λ) g( λ) dλ λ 1 trichromatická složka

48 Jiné fotometrické systémy

49 Jak vzniká duha?

50 Jak vzniká duha? Primární duha max. pro 42 o n = 1,330 pro červené paprsky n = 1,334 pro zelené paprsky n = 1,337 pro modré paprsky Sekundární duha Dva vnitřní odrazy. Poloha nad hlavní duhou max. pro 51 o

51 Zdroje a další literatura NASA Úlehla, I, Suk, M., Trka, Z.: Atomy, jádra, částice, Academia Praha Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika, Prométheus Praha ml son.php

Podobné dokumenty

Charakteristiky optického záření

Fyzika III - Optika Charakteristiky optického záření / 1 Charakteristiky optického záření 1. Spektrální charakteristika vychází se z rovinné harmonické vlny jako elementu elektromagnetického pole : primární