Optika. o Izotropní světlo se šíří všemi směry stejně rychle o Anizotropní světlo se šíří různými směry různě Zdroj. o o

Transkript

1 Optika Věda světle Rychlst světla m/s (přibližně ) (světl se šíří rychlstí světla ve vakuu, jinde pmalejší kvůli permitivitě a permeabilitě, třeba ve skle je t 2x pmalejší, ve vdě se rychlst zmenší asi třetinu) Světl je elektrmagnetické vlnění Vlastnsti světla Lidské k vidí knkrétní rzmezí frekvencí Červená, ranžvá, žlutá, zelená, mdrá, fialvá λ d 390 nm d 750 nm λ = c. T λ = c/f f = c/λ Rzsah f je d 7, Hz d 3, Hz Optická prstředí Průhledná Vidíme stře zdrj Skl Průsvitná Něc prsvítá, ale nevidím stře zdrj Světl se rzptýlí Vrstvy igelitu Neprůhledná Světl je phlcen neb se drazí --- Barevné Prpuští puze jednu barvu, zbytek phltí Čirá Pustí všechny barvy --- Iztrpní světl se šíří všemi směry stejně rychle Aniztrpní světl se šíří různými směry různě Zdrj Bdvé Plšné paprsky a vlnplchy rvnběžné Huygensův princip draz/ Paprsky úsečky klmé na tečnu k vlnplše Princip nezávislsti chdu paprsků Paprsky se vzájemně nevlivňují Šíření světla

2 Zákn drazu zrcadl. Z ///////////// Paprsek dpadu pd Klmice dpadu k Úhel dpadu α mezi k a pd Paprsek drazu p Úhel drazu α mezi k a p Úhel dpadu se rvná úhlu drazu α = α Paprsek zůstává v rvině dpadu Příklad Paprsek dpadá klm na svislu stěnu. D dráhy mu vlžíme zrcátk, které psune světelnu stpu 5,2 cm nahru. Jaký je úhel dpadu paprsku na zrcátk, vzdálené 60 cm d stěny? Zákn lmu K lmu dchází mezi dvěma různými prstředími, která nejsu neprůhledná Opticky hustší prstředí α. úhel dpadu β úhel lmu Pmě sinů úhlu dpadu ku sinů úhlu lmu je rven prstě ppisuje rvnici Láme se ve stejné rvině v2 < v1 Lm d klmice a ke klmici Planparalelní vrstva třeba kn paprsek se psune a jeh směr je rvnběžný s půvdním paprskem Příklad D dna jezera je svisle zaražen slup tak, že je celý pd hladinu (h = 1 m). Určete délku jeh stínu na dně, je-li Slunce 30 nad bzrem Úplný draz (ttální reflexe) Paprsek se šíří p hraně prstředí α = β = 90 Využití mezníh úhlu ptický kabel z uměléh skla (42 ) Příklad Světl dpadá na rzhraní skla a vzduchu pd úhlem 45. Nastane úplný draz světla? n skla je 1,5 a vzduchu 1,0. sin α / sin β = 1,5 0, /sin β = 1,5 0, = 1,5 sin β špatně

3 Disperze světla = rzklad světla na jedntlivé barvy Můžu rzlžit jenm bílé mnfrekvenční světl Aby se světl mhl rzlžit na mnchrmatické (=jednbarevné) slžky, musí se lámat a nejvíce se láme fialvá slžka (má nejmenší úhel, takže urazí menší vzdálenst, je blíž ke klmici, takže rychlst světla se zmenšuje s rstucí frekvencí) k fialvé barvě se rychlst zmenšuje a index lmu n se zvyšuje Nejdál d fialvé (a také d klmice) je červená slžka, která je nejrychleji a taky urazí největší vzdálenst Optický hranl Lámavý úhel φ (fí) Dchází k více lmům, takže lze lépe pzrvat Využívá se při spektrální analýze (br) Třeba analýza ptravin Spektrskp Rzkládá světl Míšení světla Paprskvá ptika Krmě paprskvé existuje vlnvá ptika, prtže světl je buď ftn neb vlna Optická sustava Sustava slžená z ptických prvků, které mění směr chdu světelných paprsků Zrcadl, mikrskp, dalekhled, ččka Obraz skutečný Obraz zdánlivý Rvinné zrcadl Pak je ještě kulvé (vypuklé a duté) / ( / ) (zrcadlvě tčené braz předmětu) / / / Stranvě převrácené, zdánlivý, stejně velký, stejně vzdálený d rviny zrcadla, vzpřímený (=přímý) Př.:

4 Jak vysk musí být pvěšené rvinné zrcadl na stěnu, aby člvěk vyský 180 cm, stjící 1 m d zrcadla, viděl celu svji pstavu. Oči má 10 cm d temene hlavy. Jak vysk d pdlahy musí být hrní a dlní kraj zrcadla? h3 = 175 v = 85 h1 = 90 Kulvá zrcadla Vypuklá Význačné paprsky Míří d C, takže se drazí zase zpátky Míří d F, takže se drazí rvnběžně s Jde rvnběžně s a drazí se d F Využití Dprava Dutá Význačné paprsky Jde d hniska a drazí se rvnběžně s pticku su červený Jde rvnběžně s a drazí se d hniska - mdrý Prchází C a drazí se zpátky žlutý Když bude předmět v F, tak braz nevzniká, prtže paprsky budu rvnběžné Využití Zubař, dalekhledy (hvězdářské)

5 r plměr křivsti jak nrmální r Znaménkvá knvence Hdnty jsu buď kladné neb záprné Vlev před zrcadlem kladné, vprav za zrcadlem záprné Příčné zvětšení Menší než jedna, jedna, větší než jedna FV = f = r / 2 Zbrazvací rvnice Z (jak zm) ptické zvětšení a předmětvá vzdálenst a brazvá vzdálenst Zbrazvací rvnice

6 Ččky Těles vyrbené ze skla, které má větší index lmu než klní prstředí Spjky (spjné ččky) Sbíhavý paprsek Rzptylky (rzptylné ččky) Rzbíhavý paprsek Spjky O - ptický střed Optická sa C - střed křivsti F předmětvé hnisk F brazvé hnisk Předmětvý prstr Obrazvý prstr r 1, r 2 plměry Tenká spjka Gemetrická náhražka /\ O -F - --F--

7 \/ Tři význačné paprsky Rvnběžně a d hniska D hniska a pkračuje rvnběžně Prchází ptickým středem a nic se neděje Příklad Udělám rvnběžně s ve výši paprsků a zlmím t d F, pak pr každý předmět zvlášť přes O přím prjde a tam t vyjde, případně přes F d a tam pak rvnběžně 1 převrácený, zmenšený, skutečný 2 stejně velký, převrácený, skutečný 3 zvětšený, převrácený, skutečný 4 vznikne v neknečnu 5 zvětšený, vzpřímený, skutečný

8 Rzptylky y velikst předmětu y velikst brazu a vzdálenst d předmětu k O a vzdálenst d brazu k O ( ) Optická mhutnst čček Tlušťka skel, brýlí přesněji schpnst skla (ččky) více neb méně ty paprsky lmit Diptrie Brýle Spjky mají kladný pčet diptrií paprsky se nrmálně sbíhají za sítnicí, p spjení paprsků v sítnici Rzptylky mají záprný pčet diptrií rztáhnu d sebe paprsky (ty se před pužitím brýlí spjvaly před sítnicí) a tak se spjí na sítnici ( ) ( ) Znaménkvá knvence ptické plchy vypuklé mají plměr křivsti kladný, ptické plchy duté mají plměr záprný spjka má kladnu, rzptylka záprnu Ok jak ptická sustava Ččka spjka Rhvka, mk Duhvka Zrnice je černá, prtže phlcuje světl Sklivec Žlutá skvrna, tyčinky a čípky (rzlišují barvy/vlnvé délky) tady jich je nejvíc (světlčivých buněk) Slepá skvrna

9 Obraz je skutečný, zmenšený, převrácený Pak t jde d mzku a ten t zpracuje a vidím h správně Akmdace ččky Měníme pticku mhutnst tím měníme hniskvu vzdálenst Vzdálenst, d které vidím stře cm Dkud vidím stře neknečn Knvenční zrakvá vzdálenst Lupa a mikrskp Lupa Spjka Zvětšuje zhruba max. 10 //Příčné zvětšení veliksti brazu a jejich pměr Úhlvé Zrný úhel > 1 γ nemá jedntku Minimální zrný úhel 0,072 mm (méně než setina milimetru) dkáže lidské k ze vzdálensti 25 cm rzlišit Mikrskp V tubusu jsu dvě ččky kulár, bjektiv Úhlvé zvětšení řádvě stvky, tisíce u světelnéh mikrskpu U elektrnvéh mikrskpu řádvě statisíce Je t vlnvu délku prcházejícíh vlnění Zvětšení záleží na vzdálensti čček, na hniskvé vzdálensti bjektivu Dalekhled Zvětšení zrnéh úhlu Kepler Dvě spjky F1 = F2 Převrácený (ale u hvězd t nevadí) Triedr Refraktr Reflektr