Číslo a název projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0619 OP: Vzdělávání pro konkurenceschopnostZvyšování vzdělanosti pomocí e-prostoru

Název a adresa školy Soukromá střední škola a jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Č. Budějovice, s.r.o., Jeronýmova 28/22,České Budějovice

Kód materiálu Klíčová aktivita III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Název materiálu 15. Podstata světla

Autor Mgr. Miroslav Dušek

Tematická oblast Fyzika - Optika

Anotace Vzdělávací materiál je určen pro Ekonomické lyceum . Materiál obsahuje výklad k problematice podstaty světla a vlnových vlastností světla.

Ročník 3.ročník Ekonomické lyceum

Datum tvorby září -říjen 2013

Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

PODSTATA světla

Podstata světla• Podstata světla dlouho neznámá !• Různé „dohady“ – např.

– z oka vychází světelné paprsky– z povrchu věcí se odlupují jejich světelné obrysy a

vstupují do oka– Newton – světlo je proud částeček „korpuskulí“, které

se pohybují velkou rychlostí ( odvození zákona odrazu..)

– Huygens – světlo je vlnění jemné látky „světelného éteru“ – v něm se světlo šíří podobně jako zvuk ve vzduchu

Světlo jako vlna

• Začátek 19.století – Thomas Young a Augustin Fresnel - důkaz vlnění na jevech interference a difrakce

Thomas YoungAugustin Fresnel

[1]

[2]

Youngův pokus se dvěma štěrbinami

• Prochází-li světlo dvěma blízkými štěrbinami, vznikne za nimi na stínítku difrakční obrazec ze světlých a tmavých proužků.

• Tento obrazec však není stejný jako obrazec složený z proužků vzniklý na každé štěrbině zvlášť !!

• To znamená, že světelná vlna musela projít oběma štěrbinami současně, což by částice nedokázala !

[3]

Problém s polarizací

• Je-li světlo (podobně jako zvuk) zhušťování a zřeďování éteru, nemohla by být světelná vlna příčná !

• Maxwell – světlo je elmg.vlna – tzn. „světelný éter“ jako substance neexistuje.

Kvantová teorie• Max Planck – zkoumal rozdělení energie ve

spektru záření absolutně černého tělesa (Slunce) viz.graf– Vypočtem dokázal, že energie ubývá při krátkých i

dlouhých vlnových délkách.• Tento důkaz platí za předpokladu, že se světlo (energie

elmg.záření) šíří (vyzařuje či pohlcuje) pouze po celistvých množstvích, kvantech energie.

• Albert Einstein – odvodil tzv.duální charakter světla – vlna i částice !

Spektrum záření černého tělesaRozdělení spektra záření černého tělesa v závislosti na vlnové délce záření λ a na teplotě tělesa T

M λ …energie

λ …vlnová délka

T…teplota

Slunce vyzařuje nejvíce energie na vlnové délce 500 nm[4]

Vlnové vlastnosti světla

Interference světla• Světlo se chová jako vlna• Při spojení dvou koherentních světelných vln

(vln o stejné frekvenci a stejném fázovém rozdílu) – budou se vzájemně zesilovat nebo zeslabovat – na stínítku vznikají světlá a tmavá místa

[5]

Difrakce (ohyb světla)• Ohyb světla za překážkou – potvrzuje vlnový

charakter světla• Prochází-li světlo malým kruhovým otvorem –

vzniká soustava světlých a tmavých kroužků ( mění se dle velikosti otvoru a vzdálenosti zdroje světla)

• Difrakční a interferenční jevy závisejí na vlnové délce světla – barevné efekty (mýdové bubliny, olejové skvrny na vodě, vypálená vrstva CD či DVD..)

[6, 7]

Polarizace světla• Některé látky propouští pouze ty světelné vlny,

které kmitají v určité rovině – polarizátor (Krystal, sklo, celofán,..)

• Světlo se může polarizovat i u odrazu, lomu či rozptylu – princip zobrazování LCD– Světlo prochází pouze souhlasně orientovanou rovinou, kolmou

rovinou vůbec neprochází!

[8]

Fotometrie• Světlo přenáší zářivou energii• Fotometrie – vydatnost světelných zdrojů s účinky

na lidské oko• Svítivost I – svítivost zdroje – jednotka kandela

(cd) ( např.žárovka 100W = 200 cd)• Světelný tok Φ – stupeň zrakového vjemu za

jednotku času – jednotka – lumen (lm) – 1lm = 1cd svítivosti zdroje do jednotkového prostorového úhlu.

• Osvětlení E – podíl dopadajícího světelného toku a plochy – jednotka lux (lx)– Přímé sluneční světlo 105 lx, noc(úplněk) 0,1 lx, pro čtení 50 lx

Použité zdroje:

SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, 2006. 515 s. ISBN 80-7196-307-0.DOC.ING.IVAN ŠTOLL,CSC. - Fyzika (pro netechnické obory SOŠ a SOU)Prometheus 2007, 260 s. ISBN 978-80-7196-223-6učebnice s doložkou MŠMT čj.1 527/07-23 ze dne 2.4.2007AKADEMIK VLADIMÍR HAJKO, PROF.RNDR.JURAJ DANIEL-SZABO, CSC. - Základy fyziky, VEDA 1983 (Bratislava)

Použité obrázky:[1] Thomas Young [online]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c0/SS-young.jpg/395px-SS-young.jpg [2] Augustin Fresnel [online ]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/02/Augustin_Fresnel.jpg[3] Youngův pokus [online]. ]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8e/Fentes_young.jpg/424px-Fentes_young.jpg[4] Záření černého tělesa[online]. ]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.fyzika007.cz/optika/tepelne-zareni-zareni-cerneho-telesa/cerne_teleso_m.jpg[5] Interference vln [online]. 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.learner.org/courses/physics/visual/img_lrg/wave_interference.jpg[6,7] Mýdlová bublina a difrakce na CD[online] 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.radush.com/wp-content/uploads/2008/04/Soap_Bubble_-_foliage_background_-_iridescent_colours_-_Traquair_040801.jpg, http://www.warren-wilson.edu/~dcollins/PhysPhotOfWeek/2010PPOW/20100409TurkeyIrridescence/CD.jpg[8] Polarizace světla[online] 3. 9. 2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.fotoroman.cz/glossary2/glossary_images/polarizace2.gif