LED technologie a jejich využití v osvětlování

JANÁČKOVA AKADEMIE MÚZICKÝCH UMĚNÍ V BRNĚ Divadelní fakulta At e liér divadelního manažerství a jevištní technologie Studijní obor jevištní technologie LED technologie a jejich využití v osvětlování Bakalářská práce Autor práce: Vedoucí práce: Oponent práce: Václav Ryšavý BcA. Jan Hons Šuškleb doc. Mgr. Jan Kolegar Brno 2012

Bibliografický záznam R yš a v ý, V á c l a v. L E D t e c h n o l o g i e a j e j i c h v yu ž i t í v o s v ě t l o v á n í [ L E D Te c h n o l o g y a n d i t s A p p l i c a t i o n i n t h e T h e a t r i c a l L i g h t i n g I n d u s t r y ]. B r n o : J a n á č k o v a a k a d e m i e m ú z i c k ý c h u m ě n í v B r n ě, D i v a d e l n í f a k u l t a, A t e l i é r d i v a d e l n í h o m a n a ž e r s t v í a j e v i š t n í t e c h n o l o g i e, 2 0 1 2. 7 5 s. Ve d o u c í d i p l o m o v é p r á c e B c A. J a n H o n s Š u š k l e b. Anotace B a k a l á ř s k á p r á c e L E D t e c h n o l o g i e a j e j i c h v yu ž i t í v o s v ě t l o v á n í p o j e d n á v á o n o v é n a s t u p u j í c í t e c h n o l o g i i v e s v ě t e l n é t e c h n i c e. O b s a h e m p r á c e j e v l i v s v ě t e l n é h o z á ř e n í n a l i d s k ý o r g a n i s m u s, h i s t o r i c k ý v ý v o j L E D, z p ů s o b v yt v á ř e n í s v ě t l a, a d i t i v n í m í c h á n í b a r e v a e k o l o g i c k ý d o p a d n a ž i v o t n í p r o s t ř e d í p ř i l i k v i d a c i j i ž n e f u n k č n í c h L E D. Annotation T h e b a c h e l o r s w o r k " L E D t e c h n o l o g i e s a n d t h e i r u s e i n l i g h t i n g " i s d i s c u s s i n g t h e n e w i n g o i n g t e c h n o l o g y i n l i g h t t e c h n i c. T h e s u b j e c t o f t h i s w o r k i s t h e i n f l u e n c e o f l i g h t r a d i a n c e u p o n t h e h u m a n o r g a n i s m, t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f L E D, t h e m e t h o d o f l i g h t c r e a t i o n, t h e a d d i t i o n a l c o l o u r m i x i n g a n d t h e e c o l o g i c a l i m p a c t o n t h e e n v i r o m e n t d u r i n g t h e n o n f u n c t i o n a l L E D d i s p o s a l.

Klíčová slova L E D t e c h n o l o g i e O s v ě t l o v á n í S v ě t e l n é d i o d y O s v ě t l o v a c í t e c h n o l o g i e S v ě t l o Keyw ords L E D t e c h n o l o g y L i g h t i n g L i g h t - E m i t t i n g D i o d e L i g h t i n g t e c h n o l o g y L i g h t

Prohlášení P r o h l a š u j i, ž e j s e m p ř e d k l á d a n o u p r á c i z p r a c o v a l s a m o s t a t n ě a p o u ž i l j e n u v e d e n é p r a m e n y a l i t e r a t u r u. V B r n ě 2 0 1 2 V á c l a v R yš a v ý

Poděkování N a t o m t o m í s t ě b yc h r á d p o d ě k o v a l v š e m s v ý m p ř á t e l ů m z a j e j i c h c e n n é p o d n ě t y n e j e n p ř i z p r a c o v á n í t é t o b a k a l á ř s k é p r á c e. D á l e b yc h c h t ě l p o d ě k o v a t s v ě t e l n é m u d e s i g n é r u N i c k u M o r a n o v i z a j e h o n o v é s v ě ž í m yš l e n k y, t a k é m é m u k o n z u l t a n t o v i B c A. I g o r u S t a š k o v i č i a v e d o u c í m u t é t o p r á c e B c A. J a n u H o n s Š u š k l e b o v i z a j e j i c h d ů l e ž i t é p ř i p o m í n k y a r a d y.

Obsah Ú v o d...1 1. S v ě t l o a č l o v ě k...2 1. 1 H i s t o r i e s v ě t l a...2 1. 2 V n í m á n í...3 1. 3 F yz i o l o g i e l i d s k é h o o k a...4 1. 4 F o t o n...6 1. 5 D r u h y s v ě t e l n é h o z á ř e n í...7 1. 5. 1 Vi d i t e l n é s v ě t l o...8 1. 5. 2 I n f r a č e r v e n é z á ř e n í...8 1. 5. 3 U l t r a f i a l o v é z á ř e n í...8 1. 6 Ve l i č i n y a j e d n o t k y...9 1. 7 Š í ř e n í s v ě t l a...11 1. 8 R yc h l o s t s v ě t l a...1 2 1. 9 L o m s v ě t l a ( R e f r a k c e )...1 2 1. 1 0 O h yb s v ě t l a ( D i f r a k c e )...1 4 1. 11 I n t e r f e r e n c e s v ě t l a...1 5 2. H i s t o r i e L E D t e c h n o l o g i e a j e j í b u d o u c n o s t...1 8 2. 1 H i s t o r i e L E D t e c h n o l o g i e...1 8 2. 2 E l e k t r o l u m i n i s c e n c e...1 8 2. 3 P r v n í L E D...1 9 2. 3. 1 M o d r á L E D...2 0 2. 3. 2 B í l á L E D a n o v é m o ž n o s t i...2 0 2. 4 B u d o u c n o s t L E D...2 2 2. 4. 1 B e z d r á t o v é s í t ě...2 2 2. 4. 2 L E D s t ě n y...2 2 2. 4. 3 L E D s í t ě...2 3 2. 4. 4 L E D p r o p o u ž i t í v a u t o m o b i l e c h...2 4 2. 4. 5 L E D T V...2 5 2. 4. 5. 1 R G B L E D p o d s v í c e n í...2 5 2. 4. 5. 2 D i r e c t L E D...2 6 2. 4. 5. 3 E d g e L E D...2 6

3. F u n k c e a p r i n c i p v yt v á ř e n í s v ě t l a p o m o c í L E D...2 7 3. 1 D i o d a...2 7 3. 1. 1 V í c e b a r e v n é L E D...2 8 3. 1. 2 R G B d i o d a...2 8 3. 2 K o n s t r u k č n í r o z d ě l e n í L E D d i o d...2 9 3. 2. 1 K l a s i c k é L E D...2 9 3. 2. 2 S M D L E D ( p o w e r L E D )...3 0 3. 3 L a s e r o v á d i o d a...3 0 3. 4 L E D a j e j i c h c h l a z e n í...3 1 3. 5 I n d e x p o d á n í b a r e v C R I...3 1 3. 6 P o k l e s s v í t i v o s t i L E D...3 1 3. 7 V ý h o d y L E D...3 2 3. 8 N e v ý h o d y...3 3 4. A d i t i v n í m í c h á n í b a r e v...3 6 4. 1 H i s t o r i e o b j e v u...3 6 4. 2 R G B...3 7 4. 3 S u b t r a k t i v n í m í c h á n í...3 9 5. E k o l o g i e...4 1 6. S r o v n á n í ž á r o v e k a L E D...4 3 6. 1 P o r o v n á n í s v ě t e l n ý c h z d r o j ů...4 3 6. 1. 1 H a l o g e n i d o v é v ý b o j k y...4 4 6. 1. 2 B a r v a a t e p l o t a c h r o m a t i č n o s t i...4 4 6. 1. 3 S v ě t e l n á ú č i n n o s t...4 5 6. 1. 4 P r ů m ě r n á ž i v o t n o s t...4 6 6. 1. 5 P r a c o v n í t e p l o t a...4 6 6. 1. 6 S p e k t r u m v yz a ř o v á n í...4 7 6. 1. 7 Z m ě n y s v ě t e l n é h o t o k u...4 7 6. 1. 9 Z á k l a d n í r o z m ě r y - v yu ž i t í...4 8 6. 1. 1 0 A p l i k a c e...4 9 Z á v ě r...5 0 C i t a č n í z d r o j e...5 2 S e z n a m z k r a t e k a z n a č e k...6 0 S e z n a m p ř í l o h...6 2

Úvod V s o u č a s n é d o b ě s e n a c e l é Z e m i č í m d á l v í c e p r o s a z u j í L E D t e c h n o l o g i e, a t o n e j e n t a k j a k j i z n á m e, n a p ř í k l a d n a p o l i o s v ě t l o v á n í, a l e t a k é v š u d e j i n d e. A ť u ž t o m ů ž e b ý t v d i v a d l e, n a k o n c e r t e c h, j a k o s o u č á s t v e n k o v n í n e b o v n i t ř n í s v ě t e l n é r e k l a m y, p o u l i č n í o s v ě t l e n í m ě s t, s v ě t e l n é z d r o j e p r o a u t o m o b i l o v ý p r ů m ys l, n e b o n o č n í o s v ě t l e n í v ý z n a m n ý c h b u d o v j a k o a r c h i t e k t o n i c k é s v í c e n í, a t d. J e j i c h v yu ž i t í s e z d á b ý t t a k ř k a n e k o n e č n é a m n o h d y s i a n i n e u v ě d o m u j e m e, k d e v š u d e s e s t o u t o t e c h n o l o g i í m ů ž e m e s e t k a t. Ta t o r o s t o u c í o b l i b a j e m i m o j i n é z p ů s o b e n a j e j i c h e n e r g e t i c k o u n e n á r o č n o s t í, p r o t o ž e z v yš u j í c í s e p o p t á v k a a s p o t ř e b a e l e k t r i c k é e n e r g i e n e n í j e n o t á z k o u E v r o p s k é u n i e, a l e j e j í r o z s a h m á c e l o s v ě t o v é m ě ř í t k o. R u k u v r u c e s m i n i m á l n í m i r o z m ě r y, o p r o t i j i n ý m b ě ž n ě v yu ž í v a n ý m s v ě t e l n ý m z d r o j ů m, s e L E D t e c h n o l o g i e z a t í m j e v í j a k o s v ě t e l n ý z d r o j b u d o u c n o s t i s o b r o v s k ý m p o t e n c i á l e m. - 1 -

1. Světlo a člověk S v ě t l o z n a m e n á ž i v o t, e n e r g i i a i n f o r m a c e. N e ž s e z a č n e m e z a b ý v a t L E D t e c h n o l o g i í, j e d ů l e ž i t é p ř i p o m e n o u t, j a k n a s v ě t l o r e a g u j e l i d s k ý o r g a n i s m u s. S t ř í d á n í d n e a n o c i, s v ě t l a a t m y p r o v á z e l o č l o v ě k a o d s a m o t n é h o p o č á t k u j e h o e x i s t e n c e. To m u s e s a m o z ř e j m ě p o d ř í d i l a i č i n n o s t č l o v ě k a. O d n e p a m ě t i s e t a k é č l o v ě k p o k o u š e l s t m o u b o j o v a t. S v ě t l o j e n e p o s t r a d a t e l n ý e l e m e n t, k t e r ý u d r ž u j e p ř i ž i v o t ě v š e c h n y ž i v é o r g a n i s m y. J e d ů l e ž i t ý m f a k t o r e m p r o v ě t š i n u p r o c e s ů p r o b í h a j í c í c h v ž i v ý c h o r g a n i s m e c h. S l u n e č n í z á ř e n í n e n í z d a l e k a t a k n e b e z p e č n é, j a k l é k a ř i o b v yk l e t v r d í - m n o h e m h ů ř e n a n á s t o t i ž p ů s o b í j e h o n e d o s t a t e k s p o j e n ý s p o b yt e m v u z a v ř e n ý c h p r o s t o r e c h. Ú č i n k y s v ě t l a n a č l o v ě k a j s o u r ů z n o r o d é, a v š a k d a l e k o p ř e s a h u j í p o u h ý p r o c e s r o z p o z n á v á n í p ř e d m ě t ů. Ve v š e c h ž i v ý c h o r g a n i s m e c h, o d n e j j e d n o d u š š í c h a ž p o l i d s k ý, s e n a c h á z e j í s p e c i f i c k é e n z ym y c i t l i v é n a s v ě t e l n o u e n e r g i i. To z n a m e n á, ž e k p r o c e s u, k t e r ý p r o b í h á v b u ň k á c h, j e n e z b yt n á s v ě t e l n á e n e r g i e. S v ě t l o v yt v á ř í t a k é n á l a d y, p o c i t y a m ů ž e t a k é o v l i v n i t b i o r yt m u s č l o v ě k a. P r o t o j e d ů l e ž i t é v ě d ě t, j a k l i d s k é o k o f u n g u j e, j a k r e a g u j e n a b a r v y, n a v l n o v é d é l k y a n a i n t e n z i t u s v ě t e l n é h o z á ř e n í. S v ě t l o j e h l a v n í m f a k t o r e m p r o u d r ž e n í v e š k e r é h o ž i v o t a a v ž d y b u d e o v l i v ň o v a t v š e c h n y a s p e k t y l i d s k é e x i s t e n c e. ( L i b e r m a n, 2 0 11 ) 1.1 Historie světla D l o u h o u d o b u b yl o p r o o b yva t e l e p l a n e t y Z e m ě j e d i n ý m z d r o j e m s v ě t l a S l u n c e. - 2 -

P ř e d 4 0 0 0 0 0 l e t y z a č a l p e k i n g s k ý č l o v ě k p o u ž í v a t j a k o z d r o j s v ě t l a a t e p l a o h e ň. P ř e d 8 0 0 0 0 l e t y p o c h o p i l n e a n d r t á l e c, j a k h o z a p á l i t, a n e b yl t a k j i ž n u c e n u d r ž o v a t o h n i š t ě. J i ž p ř e d 4 0 0 0 0 l e t y p o u ž í v a l i j e s k yn n í m a l í ř i s v í t i l n y n a r yb í t u k. V ý v o j s v ě t e l n ý c h z d r o j ů j e ú z c e s p o j e n ý s p o c h o p e n í m p ř í r o d o v ě d n ý c h s o u v i s l o s t í. O l e j o v é l a m p y, p o c h o d n ě a s v í č k y s e p o u ž í v a l y t é m ě ř a ž d o 1 9. s t o l e t í. P o z d ě j i s e k n i m p ř i d a l y t a k é l a m p y p l yn o v é. Ve v š e c h t ě c h t o s v ě t e l n ý c h z d r o j í c h s e s p a l o v a l y o l e j e n e b o p l yn y. Z á p a c h v z n i k a j í c í s p a l o v á n í m b yl v e l i c e n e p ř í j e m n ý, u v o l ň o v a n ý k o u ř a o t e v ř e n ý p l a m e n b yl y v e l m i n e b e z p e č n é a t a k é d o c h á z e l o k ú b yt k u k ys l í k u v m í s t n o s t e c h. Te p r v e k o n c e m 1 9. s t o l e t í b yl o d í k y ú s p ě c h ů m v e v ý z k u m u m a t e r i á l ů m o ž n é z a č í t v e v e l k é m r o z s a h u v yr á b ě t e l e k t r i c k é s v ě t l o. T í m t o ú s p ě c h e m b yl o n a p ř í k l a d o b j e v e n í w o l f r a m u ( 1 8 7 1 ) a j e h o p o u ž i t í p r o ž á r o v k o v á v l á k n a. ( W o l f r a m, 2 0 1 2, 2 ) T í m s e z a b ě h n u t ý r yt m u s s v ě t l o t m a z a č a l m ě n i t. K r á t c e n a t o v z n i k l y p r v n í v ý b o j k y. O d t é d o b y j e s v ě t l o k d i s p o z i c i t a k ř k a b e z o m e z e n í. 1.2 Vnímání Č l o v ě k v n í m á z e s v é h o o k o l í v í c e n e ž 8 0 p r o c e n t i n f o r m a c í p r o s t ř e d n i c t v í m z r a k u. P ř i č e m ž j e r yc h l o s t p ř e n o s u i n f o r m a c í d e s e t k r á t v ě t š í n e ž n a p ř. p ř i s l u c h o v é m v n í m á n í. S t e r e o s k o p i c k é v i d ě n í, t e d y v i d ě n í u m o ž ň u j í c í p r o s t o r o v é v n í m á n í, j e m o ž n é d í k y t o m u, ž e o č i j s o u u m í s t ě n é v u r č i t é v z d á l e n o s t i o d s e b e. P ř i p o z o r o v á n í o b j e k t u v z n i k a j í d v a m í r n ě o d l i š n é o b r a z y, t e d y d v a s a m o s t a t n é o b r a z y p r o k a ž d é o k o. M o z e k p a k v yp o č í t á v á - 3 -

z r o z d í l ů o b o u o b r a z ů p r o s t o r o v ý v j e m, k t e r ý u m o ž ň u j e o d h a d o v á n í k r á t k ý c h v z d á l e n o s t í. P ř i v i d ě n í m o z e k n a v e l k é v z d á l e n o s t i r o z l i š u j e m e z i b l í z k ý m i a v z d á l e n ě j š í m i o b j e k t y, m i m o j i n é p o d l e m o d r é s l o ž k y s v ě t l a. O b j e k t y, k t e r é l e ž í b l í ž, s e z o b r a z u j í v t e p l e j š í c h a i n t e n z i v n ě j š í c h b a r e v n ý c h o d s t í n e c h, v z d á l e n ě j š í o b j e k t y n a p r o t i t o m u v m o d r a v ý c h a b l e d ý c h o d s t í n e c h. L z e t o v ys v ě t l i t n a p ř í k l a d u m o d r é o b l o h y a č e r v e n é h o S l u n c e p ř i z á p a d u. P a p r s k y m o d r é h o s v ě t l a j s o u r o z p t ý l e n y n a s h l u c í c h m o l e k u l v z d u c h u, k t e r é m a j í r o z m ě r y s r o v n a t e l n é s v l n o v o u d é l k o u s v ě t l a. O s t a t n í č á s t i s v ě t e l n é h o s p e k t r a j s o u t a k é r o z p t ý l e n y, a l e p o u z e m o d r á s l o ž k a s v ě t l a s e r o z p t yl u j e n e j ú č i n n ě j i. P r o t o z í s k á v á o b l o h a m o d r ý n á d e c h. Č e r v e n é p a p r s k y s v ě t l a j s o u n a o p a k r o z p t yl o v á n y n e j m é n ě. P ř i v ý c h o d u n e b o z á p a d u s e S l u n c e n a c h á z í n e j n í ž e n a d h o r i z o n t e m, a t a k j e h o p a p r s k y m a j í n e j d e l š í c e s t u k p r ů c h o d u a t m o s f é r o u. T í m d o c h á z í k n e j v ě t š í m u r o z p t yl u a s l u n e č n í s v ě t l o t a k z t r á c í p r á v ě n e j v í c e z m o d r é č á s t i s p e k t r a. P r o t o s e z t r á t o u m o d r é s l o ž k y s p e k t r a j e v í S l u n c e j a k o n a č e r v e n a l é. 1.3 Fyziologie lidského oka B e z s v ě t l a b y n a Z e m i n e m o h l e x i s t o v a t ž i v o t. S l u n e č n í p a p r s k y j s o u z d r o j e m e n e r g i e n e z b yt n é p r o r ů s t r o s t l i n i c e l k o v o u e x i s t e n c i v š e c h ž i v ý c h o r g a n i s m ů. S v ě t l o s a m o j e d r u h e n e r g i e, k t e r á s e š í ř í v n e v i d i t e l n ý c h v l n á c h. Z t o h o t e d y v yp l ý v á, ž e l i d s k ý m o k e m m ů ž e m e v i d ě t j e n a t o m o v o u h m o t u, k t e r á j e o z á ř e n a s v ě t l e m, j e t o t e d y n ě c o z c e l a j i n é h o n e ž s a m o t n é s v ě t l o. E l e k t r o m a g n e t i c k é v l n ě n í - 4 -

p ř e n á š í m a l é d á v k y e n e r g i e, j i m ž ř í k á m e f o t o n y. K d yž f o t o n y v n i k n o u d o n a š e h o o k a, p o d r á ž d í n a s í t n i c i f o t o r e c e p t o r y b u ň k y c i t l i v é n a s v ě t l o. D í k y t o m u j s m e s c h o p n i v i d ě t. A č k o l i v l i d s k é o k o f u n g u j e n a r e l a t i v n ě j e d n o d u c h é m k o n s t r u k č n í m u p r i n c i p u, j e s c h o p n é c e l é ř a d y ú ž a s n ý c h v ý k o n ů, k t e r é j s o u z t e c h n i c k é h o h l e d i s k a j e n o b t í ž n ě r e a l i z o v a t e l n é. P r o l e p š í p o c h o p e n í p o s l o u ž í s r o v n á n í m e z i o k e m a f o t o a p a r á t e m. L i d s k é o k o t o t i ž p ř i p o m í n á v p r i n c i p u f o t o a p a r á t s í t n i c e l i d s k é h o o k a o d p o v í d á f i l m u c i t l i v é m u n a s v ě t l o. R o h o v k a, p ř e d n í o č n í k o m o r a a č o č k a p ř e b í r a j í ú l o h u o b j e k t i v u. D u h o v k a j e s r o v n a t e l n á s e c l o n o u. M ě n í s v ů j p r ů m ě r v z á v i s l o s t i n a i n t e n z i t ě o s v ě t l e n í s í t n i c e, r e s p. f i l m u. F o t o a p a r á t a o k o j s o u v š a k v e s v é f u n k c i v e l m i o d l i š n é. F o t o a p a r á t v yt v á ř í n e h yb n ý o b r a z n a v r s t v ě f i l m u c i t l i v é n a s v ě t l o. O k o p o s í l á d o m o z k u s t á l e n o v é ú d a j e. N a v í c m á o k o v p e r i f e r n í o b l a s t i k r a t š í d o b u o d e z v y n e ž p ř i p ř í m é m v i d ě n í. Z n a m e n á t o t e d y, ž e v i d ě n ý o b r a z s e p e r i f e r n í m v i d ě n í m o b n o v u j e r yc h l e j i. Ta t o s k u t e č n o s t s e z d á b ý t v e l m i p r a k t i c k á, n e b o ť j a k á k o l i v z m ě n a v o b l a s t i p e r i f e r n í h o v i d ě n í i n f o r m u j e n a p ř í k l a d o b l í ž í c í m s e n e b e z p e č í. I p ř i s t a t i c k é m p o h l e d u a p r o s t ř e d í s e p ř e n o s i n f o r m a c í o p a k u j e. V p e r i f e r n í m v i d ě n í o f r e k v e n c i 5 5 H z t o j e a s i 1 4 m s a p ř i p ř í m é m v i d ě n í 7 0 H z t o j e a s i 1 8 m s. ( H a n á k, 2 0 0 8, s. 1 2 ) Z j e d n o d u š e n ě ř e č e n o v i d ě n í j e v ý s l e d k e m k o m b i n a c e o k a j a k o o p t i c k é h o a n e r v o v é h o s ys t é m u a k o m p l e x n í h o z p r a c o v á n í o b r a z ů v m o z k u. To, c o z n á m e, s e n a p ř. z a z n a m e n á v á r yc h l e j i n e ž n o v é v j e m y. - 5 -

To p r o t o ž e s i m o z e k i n f o r m a c i z p r a c u j e d ř í v e n e ž c e l ý o b r a z o v ý v j e m. 1.4 Foton R o k u 1 9 0 0 M a x P l a n c k p o p s a l k v a n t o v o u t e o r i i, v n í ž s v ě t l o p o v a ž o v a l z a č á s t i c i, k t e r á m ů ž e e x i s t o v a t j e n v u r č i t ý c h m n o ž s t v í c h e n e r g i e. To u t o t e o r i í v š a k n e b yl a v ys v ě t l e n a p o v a h a s v ě t l a. O p ě t l e t p o z d ě j i A l b e r t E i n s t e i n v č l á n k u O h e u r i s t i c k é m h l e d i s k u d o t ý k a j í c í m s e v zn i k e m a p ř e m ě n o u s v ě t l a, v ys v ě t l i l s v ů j p ř e d p o k l a d, ž e s e s v ě t l o s k l á d á z k v a n t ( d n e s j s o u t yt o č á s t i c e o z n a č o v á n y j a k o f o t o n y). S v ě t l o s e v k v a n t e c h š í ř í, j e v n i c h p o h l c o v á n o i v yz a ř o v á n o. Ta t o m yš l e n k a s e s t a l a z á k l a d e m p r o k v a n t o v o u t e o r i i. Ta k o v á p ř e d s t a v a s v ě t l a b yl a v š a k v p ř í m é m r o z p o r u s v l n o v o u t e o r i í s v ě t l a, v yp l ý v a j í c í z r o v n i c p r o e l e k t r o m a g n e t i s m u s, k t e r é p u b l i k o v a l p r á v ě M a x w e l l. E i n s t e i n o v y e x p e r i m e n t y v š a k u k á z a l y, ž e j e h o v l a s t n í p ř e s v ě d č e n í b yl o p ř e s n é a s p r á v n é. E i n s t e i n f o t o n ů m p ř i ř a d i l e n e r g i i, h m o t n o s t a h yb n o s t, t e d y v e l i č i n y k t e r ý m i s e p o p i s u j í č á s t i c e. R yc h l o s t f o t o n u v e v a k u u j e p o d l e t é t o t e o r i e r o v n a r yc h l o s t i s v ě t l a a o b j e k t y p o h yb u j í c í s e t o u t o r yc h l o s t í j s o u p o p i s o v á n y r e l a t i v i s t i c k y, p o d l e Te o r i e r e l a t i v i t y. ( A N D E R L, 2 0 0 8, s. 3 1 3 6 ) - 6 -

1.5 Druhy světelného záření Te o r i e e l e k t r o m a g n e t i c k é h o p o l e d l e a n g l i c k é h o f yz i k a J a m e s e C l e r k a M a x w e l l a ř í k á, ž e s v ě t l o j e e l e k t r o m a g n e t i c k é v l n ě n í ( M a x w e l l s c h é m a t i c k y s e ř a d i l c e l é s p e k t r u m e l e k t r o m a g n e t i c k ý c h v l n p o d l e v l n o v é d é l k y. To t o s c h é m a s n á z v e m M a x w e l l o v a d u h a j e z a z n a č e n o n a O b r. 1 ). J d e t e d y v l n u t v o ř e n o u d v ě m a s l o ž k a m i e l e k t r i c k o u a m a g n e t i c k o u, k t e r é n e l z e o d d ě l i t. J e d n o t l i v é d r u h y e l e k t r o m a g n e t i c k é h o v l n ě n í s e o d s e b e l i š í n a p ř. s c h o p n o s t í p r o n i k a t l á t k a m i, v z n i k e m n e b o v l n o v o u d é l k o u. M a j í v š a k t a k é s p o u s t u s p o l e č n ý c h v l a s t n o s t í. V š e c h n y s e v e v a k u u š í ř í s t e j n o u r yc h l o s t í. V š e c h n y d r u h y t a k é p ř i š í ř e n í p o d l é h a j í i n t e r f e r e n c i, o h yb u v l n ě n í a v n e p o s l e d n í ř a d ě t a k é d i s p e r z i. ( M a x w e l l J a m e s C l e r k, 2 0 0 8, 6 ) N e j p o d s t a t n ě j š í j s o u t yt o t ř i z á k l a d n í d r u h y e l e k t r o m a g n e t i c k é h o v l n ě n í. J s o u t o : v i d i t e l n é s v ě t l o, i n f r a č e r v e n é z á ř e n í a u l t r a f i a l o v é z á ř e n í. O b r. 1 : M a x w e l l o v a d u h a Z d r o j : E l e c t o m a g n e t i c S p e c t u r m, E l e c t r o n C o n f i g u r a t i o n, a n d P e r i o d i c i t y. D i g i c a t i o n C a m p u s [ o n l i n e ]. 2 0 1 2 [ c i t. 2 0 1 2-0 5-1 8 ]. D o s t u p n é z : h t t p s : / / c a m p u s. d i g i c a t i o n. c o m / e l i s e / U n i t _ E i g h t - 7 -

1.5.1 Viditelné světlo Vi d i t e l n é s v ě t l o j e t a č á s t s v ě t e l n é h o s p e k t r a, k t e r o u d o k á ž e d e t e k o v a t s í t n i c e l i d s k é h o o k a. J e h o v l n o v á d é l k a č i n í 3 8 0 7 6 0 n m a l e ž í m e z i v l n o v ý m i d é l k a m i i n f r a č e r v e n é h o z á ř e n í a u l t r a f i a l o v é h o z á ř e n í. L i d s k é o k o m á n e j v ě t š í c i t l i v o s t n a s v ě t l o s v l n o v o u d é l k o u k o l e m 5 5 5 n m ( S e h n a l o v á, 2 0 0 9, s. 1 4 ) 1.5.2 Infračervené záření I n f r a č e r v e n é z á ř e n í ( I R ) j e d n á s e o z á ř e n í s v l n o v o u d é l k o u m e z i 7 6 0 n m 1 0 0 0 0 n m, t e d y v ě t š í n e ž u v i d i t e l n é h o s v ě t l a. I n f r a č e r v e n é z á ř e n í s e p o u ž í v á p r o p ř e n o s i n f o r m a c í n a k r á t k o u v z d á l e n o s t. N e j č a s t ě j i v m o b i l n í c h t e l e f o n e c h n e b o v t e l e v i z n í c h o v l a d a č í c h, a t o n e j č a s t ě j i p o d l e s t a n d a r d u I r D A. 1 ) To t o i n f r a č e r v e n é z á ř e n í v n i c h p r á v ě v ys í l a j í s p e c i á l n í I R L E D. I n f r a č e r v e n é z á ř e n í s e d á l e v yu ž í v á n a p ř í k l a d v d a l e k o h l e d e c h n e b o t e r m o v i z í c h p r o p o z o r o v á n í v n o c i. I n f r a č e r v e n é z á ř e n í p o d s t a t n ě l é p e p r o c h á z í p r o s t ř e d í m i, j a k o n a p ř í k l a d m l h a, n e ž s v ě t l o. To h o s e v yu ž í v á n e j e n v m e t e o r o l o g i i, a l e i v e v o j e n s k é m p r ů m ys l u d o p ř í s t r o j ů p r o n o č n í l é t á n í a n e b o p r o s ys t é m t e p e l n ě n a v á d ě n ý c h ř í z e n ý c h s t ř e l. ( I n f r a č e r v e n é z á ř e n í, 2 0 0 9, 1-4 ) 1.5.3 Ultrafialové záření U l t r a f i a l o v é z á ř e n í ( U V u l t r a v i o l e t ) j e d n á s e o z á ř e n í s v l n o v o u d é l k o u k r a t š í n e ž u v i d i t e l n é h o s v ě t l a. 1 I r D A - j e k o m u n i k a č n í i n f r a č e r v e n ý p o r t v y t v o ř e n ý k o n s o r c i e m I r D a ( I n f r a r e d D a t a A s s o c i a t i o n ) p r o k o m u n i k a c i s p ř e n o s n ý m i ( m o b i l n í m i ) z a ř í z e n í m i b e z n u t n o s t i p o u ž i t í k o m u n i k a č n í h o k a b e l u. - 8 -

M á v l n o v o u d é l k u v r o z m e z í 1 0 4 0 0 n m. J e h o p ř i r o z e n ý m z d r o j e m j e S l u n c e. N a c h á z í s e m e z i v i d i t e l n ý m s l u n e č n í m z á ř e n í m a r e n t g e n o v ý m i p a p r s k y. J e t a k é p r o d u k o v á n o u m ě l e o b l o u k o v ý m i l a m p a m i n a p ř. r t u ť o v ý m i. P r o č l o v ě k a j e t o t o z á ř e n í n e v i d i t e l n é. P ř i v ý r o b ě v ý b o j e k v yz a ř u j í c í c h u l t r a f i a l o v é z á ř e n í j e n u t n é p o u ž í v a t s p e c i á l n í d r u h s k l a ( k ř e m e n n é s k l o ), n e b o ť t o t o z á ř e n í n e p r o c h á z í s t a n d a r d n í m s k l e m. P ř í k l a d e m m o h o u b ý t s p e c i á l n í v ý b o j k y p o u ž í v a n é p r o h o r s k á s l u n c e. N a r o z d í l o d s k l a U V z á ř e n í v e l m i d o b ř e p r o p o u š t í v o d a, t í m s e v ys v ě t l u j e r ů s t v o d n í c h r o s t l i n a ř a s. U V z á ř e n í s e t a k é p o u ž í v á p r o s t e r i l i z a c i p i t n é v o d y, p r o t o ž e n i č í m i k r o o r g a n i s m y v n í o b s a ž e n é. K ů ž e l i d s k é h o t ě l a s e t v o r b o u o c h r a n n é p i g m e n t o v é v r s t v y b r á n í j e h o ú č i n k ů m a z n e m o ž ň u j e j e h o p r o n i k á n í h l o u b ě j i p o d p o v r c h t ě l a. ( U l t r a f i a l o v é z á ř e n í, 2 0 0 9, 1-4 ) 1.6 Veličiny a jednotky V o s v ě t l o v á n í s e p o u ž í v á n ě k o l i k j e d n o t e k a v e l i č i n. P o k u d m á m e k d i s p o z i c i h o d n o t u s v ě t e l n é h o v ý k o n u ( s v ě t e l n ý t o k ), j e n e j v h o d n ě j š í p o s u z o v a t r ů z n é t yp y L E D p r á v ě p o d l e s v ě t e l n é h o v ý k o n u u d á v a n é h o v j e d n o t k á c h L u m e n, k t e r o u s e v yj a d ř u j e s v ě t e l n ý v ý k o n. L u m e n j e s v ě t e l n ý t o k v yz a ř o v a n ý d o p r o s t o r o v é h o ú h l u 1 s t e r a d i á n u 2 ) ( zn á zo r n ě n é h o n a O b r. 2 ) b o d o v ý m z d r o j e m, j e h o ž s v í t i v o s t j e v e v š e c h s m ě r e c h 1 k a n d e l a. P ř e v á d í s e : 1 W = 6 8 0 l m. ( L U M E N V E R S U S K A N D E L A, 2 0 0 9, 3 ) S p o t ř e b a, n e b o s p í š e ú č i n n o s t L E D d i o d, s e p o s u z u j e p o d l e s v ě t e l n é h o v ý k o n u n a 1 W s p o t ř e b y. U b o d o v ý c h 2 S t e r a d i á n j e j e d n o t k a p r o s t o r o v é h o ú h l u. - 9 -

d i o d s m a l ý m s v ě t e l n ý m v ý k o n e m s e b ě ž n ě u d á v á p o u z e s v í t i v o s t L E D d i o d y, k t e r á j e p r o p o s o u z e n í t o h o t o t yp u L E D d i o d z p r a v i d l a t a k é d o s t a č u j í c í. O b r. 2 : J e d e n s t e r a d i á n - s v ě t e l n ý k u ž e l, k t e r ý v e s t ř e d u k o u l e s p o l o m ě r e m 1 m v y t v o ř í n a j e j í m p o v r c h u p l o c h u 1 m 2 Z d r o j : L U M E N V E R S U S K A N D E L A. A t a r i o n [ o n l i n e ]. 2 0 0 9 [ c i t. 2 0 1 2-0 5-1 8 ]. D o s t u p n é z : h t t p : / / w w w. l e d - m o d u l y. c z / l u m e n - v e r s u s - k a n d e l a. h t m l S v í t i v o s t J e j í j e d n o t k o u j e k a n d e l a ( C a n d e l a [ c d ], z a n g. p ř e k l a d u s v í č k a ). S v í t i v o s t j e c h a r a k t e r i z o v á n a j a k o b o d o v ý z d r o j s v e t l a, j e h o ž r o z m ě r y j s o u v p o r o v n á n í s e v z d á l e n o s t í, z n í ž z d r o j s t u d u j e m e z a n e d b a t e l n é. J d e o z á k l a d n í f o t o m e t r i c k o u v e l i č i n u, k t e r á v yj a d ř u j e s c h o p n o s t b o d o v é h o z d r o j e v y v o l a t v d a n é m b o d e z r a k o v ý v j e m. ( J e d n o t k a s v í t i v o s t i k a n d e l a, 2 0 0 8, 3 ) S v ě t e l n ý v ý k o n č i t o k J e h o j e d n o t k o u j e l u m e n [ l m ]. O b d o b n o u j e d n o t k o u j e w a t t, a l e v á ž e n ý r e l a t i v n í l i d s k o u c i t l i v o s t í n a s v ě t l o. I n f r a č e r v e n á ž á r o v k a t a k m ů ž e m í t k l i d n ě 1 0 0 W, a l e 0 l u m e n ů ( z á ř í v i n f r a č e r v e n é o b l a s t i, a t u d í ž n e n í v i d ě t ). J i n ý m i s l o v y l u m e n m ě ř í j e n u ž i t e č n é s v ě t l o ( z á ř e n í ), k t e r é j e v i d ě t. - 1 0 -

To n e u ž i t e č n é ( n e v i d i t e l n é ) s e n e p o č í t á. K u p u j e m e - l i ž á r o v k y c e j c h o v a n é v e w a t t e c h, p l a t í m e i z a n e u ž i t e č n é, n e v i d i t e l n é ( o b v yk l e i n f r a č e r v e n é ) s v ě t l o. ( L U M E N V E R S U S K A N D E L A, 2 0 0 9, 2 ) S v ě t e l n á ú č i n n o s t - U d á v á s e v l u m e n e c h n a w a t t. To z n a m e n á, k o l i k s v ě t e l n é h o t o k u v yz á ř í d a n ý z d r o j n a 1 Wa t t v s t u p n í e l e k t r i c k é e n e r g i e. I n t e n z i t a o s v ě t l e n í - J e d n o t k o u j e l u x [ l x ]. O s v ě t l e n í o v e l i k o s t i j e d n o h o l u x u o d p o v í d á s v ě t e l n é m u t o k u j e d n o h o l u m e n u d o p a d a j í c í h o n a p l o c h u j e d n o h o m e t r u č t v e r e č n í h o. ( L u x, 2 0 1 2, 1 ) 1.7 Šíření světla V r ů z n ý c h o p t i c k ý c h p r o s t ř e d í c h s e s v ě t l o š í ř í r ů z n o u r yc h l o s t í. O p t i c k é p r o s t ř e d í j e r o z d ě l o v á n o p o d l e p r ů c h o d n o s t i s v ě t l a a d á l e p a k p o d l e d a l š í c h j i n ý c h v l a s t n o s t í p r o s t ř e d í. P o d l e p r ů c h o d n o s t i s v ě t l a : P r ů h l e d n é p r o s t ř e d í j e d n á s e o o p t i c k é p r o s t ř e d í v e k t e r é m n e d o c h á z í k r o z p t yl u s v ě t l a. P ř í k l a d e m m ů ž e b ý t s k l o. P r ů s v i t n é p r o s t ř e d í s v ě t l o t í m t o o p t i c k ý m p r o s t ř e d í m p r o c h á z í, a l e z č a s t í s e v n ě m r o z p t yl u j e. P ř í k l a d e m m ů ž e b ý t f i l t r t yp u F r o s t d o d i v a d e l n í c h s v í t i d e l n e b o m a t n é s k l o. N e p r ů s v i t n é p r o s t ř e d í v t o m t o o p t i c k é m p r o s t ř e d í j e s v ě t l o s i l n ě p o h l c o v á n o, a n e b o s e n a j e h o p o v r c h u o d r á ž í. P o d l e j i n ý c h v l a s t n o s t í - 11 -

O p t i c k y h o m o g e n n í 3 ) v š u d e m á s t e j n é o p t i c k é v l a s t n o s t i. S v ě t l o s e š í ř í p ř í m o č a ř e, p ř i č e m ž s e m o h o u j e d n o t l i v é s v ě t e l n é p a p r s k y n a v z á j e m p r o t í n a t, a l e v z á j e m n ě s e n e o v l i v ň u j í a p o s t u p u j í n e z á v i s l e j e d e n n a d r u h é m t z v. p r i n c i p n e z á v i s l o s t i c h o d u s v ě t e l n ý c h p a p r s k ů. O p t i c k y i z o t r o p n í 4 ) s m ě r e c h s t e j n á. r yc h l o s t s v ě t l a v e v š e c h O p t i c k y a n i z o t r o p n í 5 ) r yc h l o s t s v ě t l a j e z á v i s l á n a s m ě r u š í ř e n í. ( V l n o v é v l a s t n o s t i s v ě t l a, 2 0 0 0, 5 ) 1.8 Rychlost světla P o d l e f yz i k á l n í t e o r i e s e v e š k e r é e l e k t r o m a g n e t i c k é v l n ě n í š í ř í v e v a k u u k o n s t a n t n í r yc h l o s t í v š e o b e c n ě z n á m o u j a k o r yc h l o s t s v ě t l a. Ta t o r yc h l o s t j e n e j v yš š í m o ž n o u r yc h l o s t í š í ř e n í s i g n á l u č i i n f o r m a c e. S k o t s k ý f yz i k J a m e s C l e r k M a x w e l l v l e t e c h 1 8 6 8-6 9 v yp o č í t a l v e l m i p ř e s n ě r yc h l o s t s v ě t l a. D n e s j e z a r yc h l o s t s v ě t l a v e v a k u u p o v a ž o v á n a h o d n o t a 2 9 9 7 9 2, 4 5 8 k i l o m e t r ů z a s e k u n d u. ( V l n o v é v l a s t n o s t i s v ě t l a, 2 0 0 0, 1 ) 1.9 Lom světla (Refrakce) S n e l l ů v z á k o n - z á k o n p o p i s u j í c í š í ř e n í v l n ě n í, p ř e c h á z e j í c í l o m e m z j e d n o h o p r o s t ř e d í d o j i n é h o p r o s t ř e d í. ( V l n o v é v l a s t n o s t i s v ě t l a, 2 0 0 0, 7 ) K r e f r a k c i č i l i k l o m u s v ě t l a m ů ž e d o j í t, p o k u d s v ě t l o n a r a z í n a r o z h r a n í d v o u p r o s t ř e d í, v e k t e r ý c h m á v l n ě n í 3 H o m o g e n n í m a j í c í s t e j n o u s t r u k t u r u 4 I z o t r o p n í n e z á v i s í n a s m ě r u, v n ě m ž s e f y z i k á l n í v l a s t n o s t i l á t k y m ě ř í. 5 A n i z o t r o p n í - m á v r ů z n ý c h s m ě r e c h r ů z n é v l a s t n o s t i - 1 2 -

r ů z n o u f á z o v o u r yc h l o s t. F á z o v á r yc h l o s t n á m v p o d s t a t ě ř í k á, j a k r yc h l e s e s a m o t n á s i n u s o v á v l n a ( s j e d i n o u f r e k v e n c í ) p o h yb u j e. R e f r a k c e j e z p ů s o b e n a r ů z n ý m i r yc h l o s t m i š í ř e n í s v ě t l a v t ě c h t o p r o s t ř e d í c h a k r o m ě s v ě t l a p l a t í p r o v e š k e r é e l e k t r o m a g n e t i c k é v l n ě n í. K d yž s v ě t l o p ř e c h á z í z j e d n o h o m a t e r i á l u d o j i n é h o, z ů s t á v á s t e j n á j e h o f r e k v e n c e, a l e m ě n í s e v l n o v á d é l k a. D í k y t o m u t o l o m u s e n a r o z h r a n í c h b í l é s v ě t l o r o z k l á d á n a b a r e v n é s l o ž k y a d o c h á z í t a k k d i s p e r z i s v ě t l a, t e d y j e h o r o z k l a d u. V t o m t o b a r e v n é m s p e k t r u j s o u z a s t o u p e n y v š e c h n y b a r v y o d p o v í d a j í c í p a p r s k ů m m o n o f r e k v e n č n í h o s v ě t l a v p o s l o u p n o s t i : č e r v e n á, o r a n ž o v á, ž l u t á, z e l e n á, m o d r á a f i a l o v á. N e j č a s t ě j š í m p ř í k l a d e m j e r o z k l a d s v ě t l a p o m o c í h r a n o l u. T í m t o z p ů s o b e m n a p ř í k l a d v z n i k á d u h a. A t o v d ů s l e d k u l o m u s l u n e č n í h o z á ř e n í n a v o d n í c h k a p k á c h. O b r. 3 : P ř e c h o d s v ě t l a d o p r o s t ř e d í o v l i v ň u j í c í f á z o v o u r y c h l o s t s v ě t l a Z d r o j : R e f r a c t i o n o f w a v e s. E C B V i d e o l i n k [ o n l i n e ]. 2 0 1 2 [ c i t. 2 0 1 2-0 5-1 8 ]. D o s t u p n é z : h t t p : / / e x p l o r e. e c b. o r g / v i d e o s / V L C _ f i l e? T Y P E = I m a g e & P 1 = 6 9 & R E F E R E R = O T H E R - 1 3 -