FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška

Podobné dokumenty
Optika pro mikroskopii materiálů I

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

Učební texty z fyziky 2. A OPTIKA. Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů. V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika

Elektromagnetické vlnění

Světlo x elmag. záření. základní principy

Postupné, rovinné, monochromatické vlny v lineárním izotropním nemagnetickém prostředí

Jestliže rozkmitáme nějakou částici pevného, kapalného anebo plynného prostředí, tak síly pružnosti přenesou tento kmitavý pohyb na částici sousední

Přednáška č.14. Optika

Jednou z nejstarších partií fyziky je nauka o světle tj. optika. Existovaly dva názory na fyzikální podstatu světla:

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.


Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

Digitální učební materiál

Lasery základy optiky

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami

Světlo jako elektromagnetické záření

Rovinná monochromatická vlna v homogenním, neabsorbujícím, jednoosém anizotropním prostředí

Sylabus přednášky Kmity a vlny. Optika

OPTIKA. I. Elektromagnetické kmity

27. Vlnové vlastnosti světla

2. Vlnění. π T. t T. x λ. Machův vlnostroj

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí

Úvod do laserové techniky

Optika. Zápisy do sešitu

FYZIKA PRO IV. ROČNÍK GYMNÁZIA - OPTIKA 2. VLNOVÁ OPTIKA

Neživá příroda I. Optické vlastnosti minerálů

4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření

Interference vlnění

Fyzika aplikovaná v geodézii

Charakteristiky optického záření

DUM č. 2 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

Vlnové vlastnosti světla

Fyzika pro chemiky II. Jarní semestr Elektromagnetické vlny a optika Fyzika mikrosvěta Fyzika pevných látek. Petr Mikulík. Maloúhlový rozptyl

Optika Elektromagnetické záření

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění

Název: Odraz a lom světla

Úvod do laserové techniky

O z n a č e n í m a t e r i á l u : V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ S T E I V _ F Y Z I K A 2 _ 1 4

Refraktometrie, interferometrie, polarimetrie, nefelometrie, turbidimetrie

Optika nauka o světle

λ, (20.1) infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny

rychlostí šíření světla v tomto prostředí ku vakuu, n = c/v. Pro vzduch je index lomu přibližně 1, voda má 1.33, sklo od 1.5 do 1.9.

Vznik a šíření elektromagnetických vln

Jednotlivé body pouze kmitají kolem rovnovážných poloh. Tato poloha zůstává stálá.

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

27 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

Vlnění, optika a atomová fyzika (2. ročník)

Kmity a mechanické vlnění. neperiodický periodický

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis

Zadání. Pracovní úkol. Pomůcky

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

Mikroskopie a rentgenová strukturní analýza

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Vlnění, optika mechanické kmitání a vlnění zvukové vlnění elmag. vlny, světlo a jeho šíření zrcadla a čočky, oko druhy elmag. záření, rentgenové z.

APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA

Optika. Co je světlo? Laser vlastnosti a využití. Josef Štěpánek Fyzikální ústav MFF UK

3.2.5 Odraz, lom a ohyb vlnění

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

Elektromagnetické pole je generováno elektrickými náboji a jejich pohybem. Je-li zdroj charakterizován nábojovou hustotou ( r r

Lom světla na kapce, lom 1., 2. a 3. řádu Lom světla na kapce, jenž je reprezentována kulovou plochou rozhraní, je složitý mechanismus rozptylu dopada

9. Geometrická optika

ČOČKY JAKO ZOBRAZOVACÍ SOUSTAVY aneb O spojkách a rozptylkách. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

- studium jevů pozorovaných při průchodu světla prostředím: - absorpce - rozptyl (difúze) - rozklad světla

5. Studium vlastností vlnění na vodní hladině

P5: Optické metody I

OPTICKÉ JEVY V ATMOSFÉŘE. Přednáška pro U3V, MU Brno, 5. dubna 2018

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P05 MECHANICKÉ VLNĚNÍ

S v ě telné jevy. Optika - nauka - o světle, jeho vlastnostech a účincích - o přístrojích, které jsou založeny na zákonech šíření světla

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

6. Geometrická optika

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

Testové otázky za 2 body

METODY BEZ VÝMĚNY ENERGIE MEZI ZÁŘENÍM A VZORKEM

2. Difrakce elektronů na krystalu

Maticová optika. Lenka Přibylová. 24. října 2010

ω=2π/t, ω=2πf (rad/s) y=y m sin ωt okamžitá výchylka vliv má počáteční fáze ϕ 0

3.2.4 Huygensův princip, odraz vlnění

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Vlnové vlastnosti světla difrakce, laser

OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

OPTIKA -p vodní význam NAUKA O SV TLE

1.8. Mechanické vlnění

Pozorování Slunce s vysokým rozlišením. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

Při demonstraci lomu bílého světla pozorujeme jev, kdy se při lomu bílé světlo rozloží na barevné složky. Tento jev se nazývá disperze světla.

APO seminář 5: OPTICKÉ METODY v APO

3.2 Rovnice postupné vlny v bodové řadě a v prostoru

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Příklady použití tenkých vrstev Jaromír Křepelka

10.1 Šíření světla, Fermatův princip, refrakce

Transkript:

FYZIKA II Marek Procházka 1. Přednáška

Historie

Dělení optiky

Základní pojmy Reflexe (odraz) Refrakce (lom) jevy na rozhraní dvou prostředí o různém indexu lomu. Disperze (rozklad) prostorové oddělení složek vlnění s různou vlnovou délkou světlo: rozklad bílého světla na barevné složky Difrakce (ohyb) Diffusion (rozptyl) interakce vlnění s překážkou šíření vlnění za překážkou Interference (skládání vln) interakce dvou a více vlnění v určitém místě prostoru podmínka interference: koherence skládání amplitud: zesílení nebo zeslabení vlnění v určitém místě prostoru

Přiblížení geometrické (paprskové) optiky Překážky nekonečně velké vůči l homogenní izotropní prostředí 1. Zákon přímočarého šíření světla 2. Zákon vzájemné nezávislosti paprsků 3. Věta o záměnnosti chodu paprsků 4. Zákon odrazu (Úhel odrazu se rovná úhlu dopadu, odražený paprsek zůstává v rovině dopadu). Rovinou dopadu nazýváme rovinu tvořenou paprskem a kolmicí v místě dopadu paprsku na rozhraní. 5. Zákon lomu (Poměr sinu úhlu dopadu ku sinu úhlu lomu je konst. a roven relativnímu indexu lomu, lomený paprsek zůstává v rovině dopadu)

Fermatův princip

Huygensův princip Christiaan Huygens (1690) každý bod prostoru, do kterého dospěje šířící se vlnoplocha, se stává zdrojem sekundárních vln; obalová plocha sekundárních vln vytvořených ve stejném čase vytváří novou vlnoplochu r = v.t r poloměr elementární vlnoplochy v rychlost šíření vlnění t čas překážka s otvorem

Odraz světla Zákon odrazu: Úhel odrazu se rovná úhlu dopadu a odražený paprsek zůstává v rovině dopadu. a = a Periskop

Lom světla W. van Roijen Snell (1621) Snellův zákon změna směru šíření paprsku při přechodu z jednoho prostředí do jiného důsledek Huygensova principu a různé rychlosti světla v jednotlivých prostředích, index lomu n 1 v 1 c n 1 optická hustota prostředí n 2 v 2 c n 2 n 1. sina n 2.sinb n 12 relativní index lomu sina sin b n2 n 1 n 12 n 1 <n 2 lom ke kolmici, n 1 >n 2 lom od kolmice

Odvození z Fermatova principu

Odvození z Huygensova principu

Lom na planparalelní desce

Totální odraz mezní úhel, pro sklo ~ 42 totální odraz (n 1 > n 2 ) Optická vlákna

Interakce světla s látkovým prostředím - absorpce Transmitance (propustnost): Absorbance: Lambertův zákon: l-tloušťka vrstvy, k=absorpční koeficient t Lambertův-Beerův zákon v roztocích: c=koncentrace e=extinkční koeficient

Isobestický bod

Interakce světla s látkovým prostředím - disperze Isaac Newton (1704) Lom: nejméně se od původního směru odchyluje červená nejvíce fialová červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, indigová, fialová

Duha Barevná vada čočky

Závislost indexu lomu na vlnové délce (disperze) 0 ) ( 0 ) ( ) ( (v) l l l l l d dn d dn n n n n 3 2 2 3 2 2 2 2 1 2 2 1 2 1 ) ( C B C B C B n l l l l l l l Sellmeierova aproximace: normální disperze anomální disperze C F D D C F n n n n n n 1 1 1 střední disperze relativní disperze Abeovo číslo F: 486 nm (H), C: 656,3 nm (H), D: 589,3 nm (Na) S rostoucí vlnovou délkou (frekvencí) světla index lomu klesá (roste).

Lámavý hranol 2 Snellův zákon:

Minimální deviace

Úhlová disperze: Hranolový spektrograf

Interakce světla s látkovým prostředím - rozptyl Gustav Mie (1869-1957) 1908 Velké částice, prach, apod. I ~ 1/l Tyndall (1869) J.W. Rayleigh (1842-1919), 1899 Einstein 1911

R. Maňák, Parhelium 3/2007

Světlo jako elekromagnetické vlnění

E = B.c Světlo je příčné elektromagnetické vlnění

Matematický popis vlnění Pohyb fce f, která nemění tvar Vlnová rovnice pro fci

Rovinná monochromatická (harmonická) vlna: 0 0 fázová rychlost (rychlost konstantní fáze)

c = 3.10 8 m.s -1 0

3D harmonická vlna:

Skládání vln Dvě vlny šířící se ve směru osy x rázy modulační obálka nosná vlna

Kulová (sférická) vlna: vyzařující z bodového izotropního zdroje V dostatečně velké vzdálenosti od zdroje lze aproximovat rovinou

Intenzita záření Rychlost přenosu energie na jednotku plochy elmag vlnou: S Poyntingův vektor J.H. Poynting (1852-1914) Frekvence světla 10 14 Hz = nelze sledovat okamžitou intenzitu, měří se časová střední hodnota Intenzita záření je přímou úměrná čtverci amplitudy intenzity elektrického pole Intenzita záření klesá s druhou mocninou vzdálenosti r od zdroje

Polarizace

Lineární polarizace:

Eliptická polarizace: Kruhová polarizace: Levotočivá kruhová polarizace: vektor E v čase rotuje proti směru hodinových ručiček

Polarizátor: složka intenzity rovnoběžná se směrem polarizace jim prochází, složka k ní kolmá je pohlcena Ztrácí se polovina intenzity původního světla Polarizátor a anlyzátor: Malusův zákon (1808) Úhel mezi E a směrem polarizace

Dichroismus Různá absorpce světla šířícího se v látce určitým směrem, pro různé orientace E Závislost koeficientu absorpce světla na polarizaci Turmalín, herapatit (síran chinonojodný) Dichroitické fólie, Land 1938 Obrázek vpravo je nasnímán s použitím filtru

Polarizace odrazem a lomem Etienne-Luis Malus 1808 David Brewster, 1815 Brewsterův úhel a B = arctg(n t /n i ), 56 19 pro sklo Odražený paprsek je polarizován v rovině kolmé k rovině dopadu

Anizotropie - dvojlom

Nicolův hranol, William Nicol (1770 1851) Glan-Thompsonův hranol

Polarizace rozptylem sluneční světlo procházející atmosférou je lineárně polarizované a směr polarizace je kolmý ke směru šíření světla před polarizací, tedy ke směru, kde se nachází slunce. Hmyz Haidingerův snop (1844)

Odraz a průchod světla rozhraním koeficient odrazivosti koeficient propustnosti reverzibilita chodu paprsků Stokesovy vztahy

Fresnelovy vzorce Augustin-Jean Fresnel (1821) Polarizace kolmá, E kolmý k rovině dopadu : TE, s, Polarizace rovnoběžná, E leží v rovině dopadu: TM, p, Koeficienty odrazivosti r a propustnosti t: Odrazivost R = r 2 Propustnost T = 1 - R

Grafické znázornění

Kolmý dopad, a = 0 Brewsterův úhel Tečný dopad, a = 90, R = 1

Fázové posuny: Změna znaménka rovnocenná fázovému posunu o p: