Světlo x elmag. záření základní principy
Jak vzniká a co je to duha?
Spektrum elmag. záření Viditelné 380 760 nm, UV 100 380 nm, IR 760 nm 1mm
Spektrum elmag. záření
Harmonická vlna
Harmonická vlna E = E0 sin( kz ωt) Vlnové číslo Frekvence k = 2π λ ω = 2πν c = c = Rychlost světla 299.792.458 m. s 3.10 8 m. s 1 1 ν = c = c, λ 1 µ 0 ε 0
Harmonická vlna S Poyntingův vektor (přenos energie) = ( E B) [ W. m µ 1 2 0 ]
Polarizace vlnění
Kruhová polarizace
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
Polarizační filtr Efekt polarizačního filtru obloha, hladina vody, sklo
Polarizační filtr Lineární (autofokus, expozimetr) x cirkulární (pomocná fólie). Pokles jasu scény o 2 EV
Šíření vlny Kulová vlna x rovinná vlna (Huygensův princip)
Interference záření Skládání vln se stejnou vlnovou délkou Konstruktivní Destruktivní interference interference Dráhový rozdíl celočíselný x poločíselný!
Interference záření
Koherence záření Koherence je časová x prostorová - Frekvence je stálá - Fáze vlny záření se nemění
Lom vlny na rozhranní prostředí Časový průběh h lomu vlny rozhraní např.. světlo, vzduch lom podle Snellova zákona vlnové vysvětlen tlení optických Vlastností čočky
Difrakce na hraně
Difrakce vlny na otvoru
Difrakce vlny na otvoru
Difrakce vlny na otvoru
Youngův experiment interference na dvou otvorech Zpoždění vln: R1 R2~d.sinθ
Youngův experiment interference na dvou otvorech
Difrakce na více otvorech
Difrakční mřížka d Mřížková rovnice ( sin sin ) α + α = Nλ 1 2
Difrakční mřížka Geometrie paprsků
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.
Spektrograf
Rozklad světla na spektrum
Spektrum elmag. záření Hydrogen Helium Lithium Oxygen
Spektrum elmag. záření Neon Xenon
Absorbční spektrum
Srovnání spektra AČT a Slunce
Spektra výbojek
Popis fotonu jako částice Bohrův model atomu, Bohrův paradox
Popis fotonu jako částice Atom vodíku
Popis fotonu jako částice Atom vodíku Fotoelektrický jev (emise el. z kovu po absorbci fotonu A. Einstein 1905)
Popis fotonu jako částice Atom vodíku Fotoelektrický jev (emise el. z kovu po absorbci fotonu A. Einstein 1905) E = hν = A ioniz + 1 2 m v e 2
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
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
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
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
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
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.
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
Barvy vnímatelné lidským zrakem
Přechod od spektrálního popisu světla ke kolorimetrickému G λ 2 = p ( λ) R( λ) g( λ) dλ λ 1 trichromatická složka
Jiné fotometrické systémy
Jak vzniká duha?
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
Zdroje a další literatura http://wikipedia.org NASA Úlehla, I, Suk, M., Trka, Z.: Atomy, jádra, částice, Academia Praha 1990. http://paladix.cz Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika, Prométheus Praha 2001. http://www.optics.arizona.edu/palmer/rpfaq/rpfaq.htm. http://www.uhostroh.cz/html/owww/zs/debrujari/duha.ht ml http://ukazy.astro.cz/duha-princip.php http://www.andcorp.com/web_store/ubvri/john son.php