17 - Vikings. Tým Talnet. TALNET o. s. s podporou

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "17 - Vikings. Tým Talnet. TALNET o. s. s podporou"

Adéla Králová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Úvod Teorie Experiment Závěr TALNET o. s. s podporou Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze listopadu 2013

2 Zadání úlohy Úvod Teorie Experiment Závěr Vikingové Podle legendy, Vikingové používali během zamračeného počasí k navigaci tzv. sluneční kameny. Prozkoumejte, jak je možné použít k navigaci polarizující materiál.

3 Obsah Úvod Teorie Experiment Závěr Navigace určení polohy Slunce Fyzikální problémy Polarizace světla v atmosféře Dvojlomné látky Vyzkoušení určení polohy Slunce několika experimenty Fotografování Měření intenzity přicházejícího světla luxmetrem Pozorování

4 Úvod Teorie Experiment Závěr Polarizované světlo Polarizátory Navigace Polarizované světlo Rozptyl světla na molekulách vzduchu Model kmitání elektrického dipólu nejvíc lineárně polarizovaného světla vyzáří ve směru kolmém na svoji orientaci Obrázek : Vyzařování elektrického dipólu [5] Nejvíce lineárně polarizovaného světla přichází ze směrů 90 od Slunce

Vzor Úvod Teorie Experiment Závěr Polarizované světlo Polarizátory Navigace Rozložení polarizovaného světla na obloze vypočítané, měřené

5 Vzor Úvod Teorie Experiment Závěr Polarizované světlo Polarizátory Navigace Rozložení polarizovaného světla na obloze vypočítané, měřené Obrázek : Vzor polarizovaného světla na obloze [1] Stejný vzor se na obloze vytváří, i když je zataženo [4] Je však více rozmazaný větší rozptyl

6 Úvod Teorie Experiment Závěr Polarizované světlo Polarizátory Navigace Dvojlomné látky Turmalín, cordierit, kalcit Asymetrické molekuly - anizotropní optické prostředí Různé chování materiálů vůči světlu polarizovanému podél a kolmo na optickou osu o-ray incident light e-ray optical axis

7 Polarizátory Úvod Teorie Experiment Závěr Polarizované světlo Polarizátory Navigace Funkce vytváří lineárně polarizované světlo Polarizační filtr Výrazně asymetrické molekuly Dopadající el-mag vlna je rozkmitává Světlo polarizované rovnoběžně na směr molekul projde, světlo polarizované kolmo neprojde y θ x z Dvojlomný materiál Lze použít jako polarizační filtr - dvojlomné hranoly

8 Úvod Teorie Experiment Závěr Polarizované světlo Polarizátory Navigace Možné principy navigace pomocí dvojlomných krystalů Určení polohy Slunce Pleochroismus Různé barvy v závislosti na polarizaci světla Nepozorováno Použití krystalu jako polarizačního filtru Otáčení změna intenzity světla Největší změny ve směrech 90 od Slunce

9 Fotografie Úvod Teorie Experiment Závěr Fotografie Měření luxmetrem Pozorování Fotoaparát Nikon D90, Nikkor AF-S polarizační filtr Hama Foceno s navzájem kolmými orientacemi filtru Zpracování fotografií na počítači Pozorování za různého počasí

10 Fotografie , SLČ jasno Obrázek : I bez zvýraznění

11 Fotografie , SLČ jasno Obrázek : I zvýrazněno

12 Fotografie , 8.00 SLČ zataženo Obrázek : II bez zvýraznění

13 Fotografie , 8.00 SLČ zataženo Obrázek : II zvýrazněno

14 Měření intenzity světla Luxmetr Různé směry podél horizontu Různé orientace filtru Za různého počasí Obrázek : Polarizační filtry

azimutu 1 0.9 0.8 0.7 0.6 I/I max 0.5 0.4 0.3 0.

15 Grafy jasno Intenzita svetla v závislosti na azimutu I/I max (Azimut 180 ) [ ] Obrázek : Radarový snímek [3]

16 Grafy jasno 1 Intenzita svetla v závislosti na azimutu filtr A I/I max I max I min (Azimut 180 ) [ ] Rozdíl prumeru intenzit I/ I max (Azimut 180 ) [ ]

17 Grafy jasno 1 Intenzita svetla v závislosti na azimutu filtr B 0.95 I max I min I/I max (Azimut 180 ) [ ] Rozdíl prumeru intenzit 1 I/ I max (Azimut 180 ) [ ]

na azimutu 0.95 0.9 I/I max 0.85 0.8 0.75 0.

18 Grafy polojasno 1 Intenzita svetla v závislosti na azimutu I/I max (Azimut 180 ) [ ] Obrázek : Radarový snímek [3]

19 Grafy polojasno 1 Intenzita svetla v závislosti na azimutu filtr A 0.9 I max I min I/I max (Azimut 180 ) [ ] Rozdíl prumeru intenzit I/ I max (Azimut 180 ) [ ]

na azimutu 0.98 0.96 I/I max 0.94 0.92 0.9 0.

20 Grafy zataženo 1 Intenzita svetla v závislosti na azimutu I/I max (Azimut 180 ) [ ] Obrázek : Radarový snímek [3]

21 Grafy zataženo 1 Intenzita svetla v závislosti na azimutu filtr A I max I/I max I min (Azimut 180 ) [ ] Rozdíl prumeru intenzit 1 I/ I max (Azimut 180 ) [ ]

22 Grafy zataženo 1 Intenzita svetla v závislosti na azimutu filtr B 0.95 I max I min I/I max (Azimut 180 ) [ ] Rozdíl prumeru intenzit 1 I/ I max (Azimut 180 ) [ ]

23 Okem Úvod Teorie Experiment Závěr Fotografie Měření luxmetrem Pozorování Polarizační filtry Krystaly Obrázek : Kalcit Obrázek : Tourmalín

24 Fotografie jasno Obrázek : jasno Obrázek : Radarový záznam [3]

25 Úvod Teorie Experiment Závěr Fotografie Měření luxmetrem Pozorování Fotografie jasno Obrázek : 90 od Slunce Obrázek : blízko Slunce Obrázek : 90 od Slunce Obrázek : blízko Slunce

26 Fotografie jasno Obrázek : 90 od Slunce Obrázek : blízko Slunce Obrázek : 90 od Slunce Obrázek : blízko Slunce

27 Fotografie zataženo Obrázek : Zataženo Obrázek : Radarový záznam [3]

28 Fotografie zataženo Obrázek : Kdekoliv Obrázek : Kdekoliv Obrázek : Kdekoliv Obrázek : Kdekoliv

29 Výsledky Úvod Teorie Experiment Závěr Fotografie Měření luxmetrem Pozorování Fotografie Jasno pozorovaný vzor souhlasí s předpovídaným Zataženo polohu Slunce nelze s jistotou určit Měření s luxmetrem Intenzita mění se v závislosti na úhlové vzdálenosti od Slunce Žádné pravidelnosti v grafech Pozorování Jasno vzor pozorování s použitím polarizačních filtrů Zataženo jev není možné použít k navigaci

30 Závěr Úvod Teorie Experiment Závěr Světlo z oblohy je polarizované Nejvíce lineárně polarizovaného světla přichází ze směrů 90 od Slunce Stejný vzor i za zataženého počasí Experimenty Fotografie Měření intenzity světla Pozorování okem Metody nebyly dostatečně přesné na určení polohy Slunce za špatného počasí

31 Zdroje Úvod Teorie Experiment Závěr Berry, M. V.; Dennis, M. R.; Lee, R. L.: Polarization singularities in the clear sky. New Journal of Physics, November. Bohren, C. F.: Atmospheric optics. Chmi.cz: Český hydrometeorologický ústav - Snímky z družic MSG. 2010, 2011, [Online]. URL data_jsmsgview.html Hegedus, R.; Akesson, S.; Wehner, R.; aj.: Could Vikings have navigated under foggy and cloudy conditions by skylight polarization? On the atmospheric optical prerequisites of polarimetric Viking navigation under foggy and cloudy skies. Proceedings of the royal society A, April. Sedlák, B.; Štolc, I.: Elektřina a magnetismus. Český Těšín: Academia, 2002, ISBN

32 Úvod Teorie Experiment Závěr Děkuji za pozornost

Podobné dokumenty

24 th International Young Physicists Tournament. Tým Talnet. 17 Vikings. (Vikingové)

24 th International Young Physicists Tournament Tým Talnet 17 Vikings (Vikingové) Praha 2011 Poděkování Chtěli bychom poděkovat doc. A. Havránkovi, CSc., organizačnímu týmu Talnet, zvláště pak garantovi