Struktura

Vlastnosti světla

Tak jako v případě zvukového vlnění odpovídá každé frekvenci jiná výška zvuku, každé frekvenci světelného vlnění odpovídá určitá barva světla. Barva světla je tedy dána frekvencí! Protože frekvence světelného vlnění je hůře zapamatovatelná než vlnové délky, využívá se k definici vlnová délka ve vakuu.

Barva světla

Přirozené světlo je souhrn frekvencí, které naše oko vnímá jako bílé světlo. Na následujícím obrázku můžete vidět „přehled“ vlnových délek, které vnímá naše oko – tento přehled se nazývá spektrum bílého světla. Jsou to barvy fialová, modrá, zelená, žlutá, oranžová a červená (na obrázku je hranolové spektrum).  Nejkratší vlnové délce, a tudíž nejvyšší frekvenci odpovídá fialová barva, červené světlo má největší vlnovou délku a nejmenší frekvenci.

obrazek

 

 

 

 

Obr. 1: Vlnové délky

Světlo o určité frekvenci se nazývá monofrekvenční (dříve se používal název monochromatické – jednobarevné) a takové světlo přibližně vyzařuje laser. Tělesa, která vysílají světlo, se nazývají zdroje světla. Světelná energie v nich vzniká přeměnou různých druhů energie, např. vnitřní, elektrické, chemické, jaderné. Zdrojem světla je samozřejmě Slunce, hvězdy, žárovky, hořící papír nebo rozžhavená tělesa. Také světlušky a zářivky jsou zdrojem světla, v tomto případě jde o tzv. studené světlo.

Světelná energie se vlněním přenáší do okolního prostoru. Odraz a rozptyl světla způsobují, že tělesa vidíme, přestože světlo sama nevysílají, říká se jim také sekundární zdroje světla – klasickým příkladem sekundárního zdroje světla je Měsíc.

Prostředí, kterým se světlo šíří, se nazývá optické prostředí. Optická prostředí rozdělujeme na:

  • Průhledné prostředí – světlo propouští bez podstatného zeslabení a přes toto prostředí předměty vidíme. Směr světla se v takovém prostředí nemění. Příkladem takového prostředí je vzduch, čiré sklo, voda ve sklenici nebo potravinová fólie.

obrazek

 

 

 

 

 

 

 Obr. 2: Průhledné prostředí

 

  • Průsvitné prostředí – světlo se v něm rozptyluje (viz později) – mění svůj směr. Světlo nejde přímo od zdroje k našemu oku, předmět vidíme rozmazaně. Mezi taková prostředí patří mléčné sklo, mlha nebo kouř. 

obrazek

 

 

 

 

 

 

 Obr. 3: Průsvitné prostředí

 

  • Neprůhledné prostředí – světlo pohlcuje nebo odráží. Světlo se tímto prostředím nešíří. Je to například železo, keramika, rtuť nebo korek.

obrazek

 

 

 

 

 

 

 Obr. 4: Neprůhledné prostředí

 

 

Jestliže rychlost šíření světla nezávisí v optickém prostředí na směru, nazývá se toto prostředí opticky izotropní, v opačném případě anizotropní.

Pokud má optické prostředí ve všech částech stejné optické vlastnosti, nazývá se stejnorodé neboli homogenní, v opačném případě je to prostředí heterogenní (nestejnorodé).

Světlo je vlnění, platí pro ně Huygensův princip:

Každý bod vlnoplochy, do něhož vlnění dospělo v určitém časovém okamžiku, lze považovat za zdroj elementárního vlnění, které se z něho šíří v elementárních vlnoplochách. Vlnoplocha v dalším časovém okamžiku je vnější obalová plocha všech elementárních vlnoploch.

Podle Fresnelova dodatku se maximum přenášené energie šíří ve směru normály k primární vlnoploše a tento směr představuje světelný paprsek. 

 

Z bodového zdroje jsou vysílány rozbíhavé svazky paprsků, ale pokud budeme ve velké vzdálenosti od zdroje, paprsky budou rovnoběžné. Rovnoběžný svazek paprsků může vysílat i plošný zdroj (zářivka).

Ukázka rovinných a kulových vlnoploch:

 

obrazekObr. 5: Rovinné vlnoplochy

 

obrazekObr. 6: Kulové vlnoplochy

 

 

 

obrazek

 

 

 

 

 

 

 Obr. 7: Ukázka světelného paprsku

 

 

Ve stejnorodém prostředí se světlo šíří přímočaře v rovnoběžných, rozbíhavých nebo sbíhavých svazcích paprsků (v některých situacích dochází k porušení přímočarého šíření světla – viz dále).

Světelné paprsky vycházející z různých bodů zdroje světla se sice navzájem protínají, ale neovlivňují se a postupují prostředím nezávisle na sobě.Tato vlastnost světla je potvrzena zkušeností a nazývá se princip nezávislosti chodu paprsků.

 

 

 

 

 

Zdroje

  • BARTUŠKA, Karel a Zdeněk KUPKA. Sbírka řešených úloh z fyziky pro střední školy: Sbírka úloh pro střední školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, 2000, 198 s. Učebnice pro střední školy (Prometheus). ISBN 80-719-6037-3.

  • LEPIL, Oldřich a Zdeněk KUPKA. Fyzika pro gymnázia: optika. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1993, 167 s. ISBN 80-042-6092-6.

  • LEPIL, Oldřich a Zdeněk KUPKA. Fyzika: Sbírka úloh pro střední školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, 1995, 269 s. Učebnice pro střední školy (Státní pedagogické nakladatelství). ISBN 80-719-6048-9.

  • RAUNER, Karel a Zdeněk KUPKA. Fyzika 7: učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2005, 136 s. Učebnice pro střední školy (Prometheus). ISBN 80-723-8431-7.

  • SVOBODA, Emanuel. Přehled středoškolské fyziky. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1991, 588 s. ISBN 80-042-2435-0.

  • Christiaan Huygens. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 9. 9. 2014 [cit. 2014-11-01]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens

Obrázky

  • Obr. 8: Christiaan Huygens. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 9. 9. 2014 [cit. 2014-11-01]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens

  • Ostatní obrázky a fotky: RNDr. Hana Kupková, Mgr. Jaroslav Petr

Osobnosti

Content huygens

Obr. 8: Christiaan Huygens

Christiaan Huygens byl význačný nizozemský matematik, fyzik, astronom a autor rané science fiction. K jeho zásluhám patří teleskopická pozorování vesmíru, díky nimž vysvětlil povahu prstenců kolem Saturnu a objevil jeho měsíc Titan, dále pak pokusy týkající se měření času, vynález kyvadlových hodin či výzkumy optiky a odstředivé síly.

Logolink