- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálHlavní Maxwellovy rovnice:
(( D.dS = Q*nebodiv D = (* (Gaussova elst.věta)
(( B.dS = 0nebodiv B = 0 (G.věta pro magnet.pole)
( E.dl = -((((B/(t).dSneborot E = -(B/(t (Faradayův zákon)
( H.dl = (((J+(D/(t).dS neborot H = j + (D/(t (Ampérův-Maxw.zákon)
Vedlejší Maxwelolovy rovnice:
J = (.E
F = Q.(E+v x B)
D = (0.(r.E nebo B = (0.(r.H
GEOMETRICKÁ OPTIKA
Základní pojmy:
Optické záření – infračervené záření + ultrafialové záření + viditelné světlo
Šíření světla jako elektromagnetického vlnění určují Maxwellovy rovnice
Geometrická optika – světelné svazky rozdělené na světelné paprsky
Vlnoplocha: množina bodů, v nichž mají kmity konstantní fázi
Index lomu: n = c/v ...kde v je fázová rychlost světla v daném prostředí
je obecně závislý na vlnové délce – jev disperze
Relativní index lomu: n21 = n2/n1 = v1/v2 ...na rozhraní dvou prostředí
Opt.homogenní prostředí: index lomu konstantní, světlo se šíří po přímce
Na rozhraní dvou prostředí se světlo částečně nebo úplně odráží
Huygensův princip:
Body, do kterých dospěje vlnění, se samy stávají zdrojem vlnění
Fermatův princip:
Doba potřebná k šíření světla mezi dvěma body má extrémní hodnotu
Zákon odrazu:
Úhel dopadu paprsku je roven úhlu odrazu
Snellův zákon lomu:
rovnice n1.sin(1 = n2.sin(2 ...kde úhly ( měříme od normály rozhraní
K lomu dojde jen tehdy, když úhel dopadu (1 je menší než mezní úhel
Optické zobrazování:
Skutečný obraz: paprsky se po průchodu prostředím sbíhají
Zdánlivý (virtuální) obraz: paprsky po průchodu prostředím divergují
Přímý (převrácený) obraz: obraz míří v kladném (záporném) směru osy y
Příčné zvětšení: poměr y-ových souřadnic sdružených bodů
Úhlové zvětšení: poměr úhlů, které svírají sdružené paprsky s hlavní osou
Hlavní body H, H´ soustavy jsou sdružené body ležící na hlavní ose
Uzlové body U, U´soustavy jsou body určené úhlovým zvětšením g = -1
mezi předmětovým F a obrazovým ohniskem F´ je ohnisková vzdálenost
Zobrazení sférickým zrcadlem:
Konkávní zrcadlo: střed kulové plochy je na stejné straně jako předmět
Konvexní zrcadlo: střed kulové plochy je na opačné straně než předmět
Paraxiální paprsky: dopadají na zrcadlo rovnoběžně s optickou osou
Zobrazovací rovnice: 1/f = 1/x + 1/x´
Zvětšení: m = y´/y = f / (f-x) = (f´- x´) / f´
Rovinným zrcadlem dostaneme obraz přímý virtuální
Zobrazení lomem (čočkou):
Spojka: () a platí f´ > 0, f = -f´ < 0, D > 0
Rozptylka: )( a platí f´ < 0, f = -f´ > 0, D < 0
Zobrazovací rovnice: 1/f´ = 1/x´ - 1/x
Zvětšení: m = y´/y = x´/ x = (f´- x´) / f´
Optická mohutnost D čočky: převrác.hodnota ohniskové vzdálenosti f´
Lupa a mikroskop
Lupa - funguje na principu úhlového zvětšení (zvětšujeme svůj zorný úhel)
je to zpravidla jednoduchá spojka s malou ohniskovou vzdáleností
Mikroskop – soustava dvou čoček (okulár a objektiv)
dostáváme přímý virtuální zvětšený obraz
zvětšení = zvětšení okuláru krát zvětšení objektivu
Dalekohled – čočkový (Keplerův) – 2 soustavy spojek, převrácený obraz
- čočkový (Galileův) – 2 soustavy rozptylek, přímý obraz
- zrcadlový (reflektor) – může dosáhnout průměru až 6 metrů
VLNOVÁ OPTIKA
Základní pojmy:
Světlo je příčné elektromagnetické vlnění
Světlo má duální charakter (vlnové a částicové vlastnosti)
Frekvence f: počet periodických dějů za jednotku času [Hz]
Perioda T: převrácená hodnota frekvence
Vlnová délka (: vzdálenost, kterou urazí vlnění za dobu kmitu
Vlnočet: převrácená hodnota vlnové délky [m-1]
Fáze: argument harmonické funkce
Vlnové číslo k: velikost vlnového vektoru: k = (/c = 2(/(
Odraz a lom světla:
Fresnelovy vztahy – popisují amplitudové, fázové i polarizační vlastnosti vln
Reflektance R (činitel odrazu): poměr výkonu odraženého záření a
výkonu dopadajícího záření
Transmitance T (činitel prostupu): poměr výkonu vystupujícího záření a
výkonu dopadajícího záření
Pro n2 > n1 se mění fáze odražené vlny o (. Pro n2 < n1 se fáze nemění
Pro n2 < n1 a pro (1 > (m dochází k totální reflexi (odrazu). (m = n2/n1
Totální reflexe se využívá ve vláknové optice
Optická vlákna: skleněné či plastové světlovody
na rozhraní světlovodu a pláště dochází k totální reflexi
výsledkem je obrovská kapacita přenosu a nízký útlum
Interference světla:
Interference: překrytí více světel.svazků, výsledkem je jejich superpozice
Podmínkou interference jsou koherentní a monochromatické zdroje světla
Koherence: zdroje musí vyzařovat světlo s konstantním fázovým rozdílem
Momochromatický zdroj: shodná vlnová délka nebo úzké vlnové rozsahy
Časově stálý interferenční obraz dá např. interferometr nebo laser
Interferenci světla názorně ukazuje dvouštěrbinový experiment
(světlo projde 1.štěrbinou, rozdělí se ve dvou dalších a dopadne na stínítko)
(na stínítku pozorujeme světlé a tmavé proužky vzdálené o ymax = m.L.(/d)
Interference světla na tenkých vrstvách:
Viz např. olejové skvrny, mýdlové bubliny, antireflexní vrstvy obrazovek
Interferencí na různých tloušťkách vrstvy vzniknou různé vlnové délky
...a proto můžeme pozorovat duhové barvy
Interferometry:
Přístroje (např.Michelsonův) pro měření a sledování interferenčních jevů
Měříme vlnové délky světla, spektrální složení,index lomu, přesné rozměry
Primární svazek se dělí na měřící + referenční a ty pak spolu interferují
Difrakce (ohyb) světla:
Difrakční jevy vznikají průchodem světla příčně omezeným prostředím
Světlo prošlé štěrbinou nevytváří na stínítku ostrý stín, ale difrakční obrazec
Důvodem je, že body ve štěrbině jsou zdroje nového elementárního vlnění
Dochází k interferenci a pozorujeme oboustranně slábnoucí světlé pruhy
Důsledkem difrakce je omezená rozlišovací schopnost např.mikroskopu
Raleigovo pravidlo: max.intenzity 2.bodu leží nejvýš v min.intenzity 1.bodu
Difrakční mřížky:
Difr.mřížky (propustné/odrazné): optické prvky, skládající se z více štěrbin
Mají schopnost rozkládat dopadající záření do směrů podle vlnových délek
Princip: vlna se za štěrb.zlomí a vykoná o d.sin( delší dráhu než sousední
Mřížková konstanta d: vzdálenost sousedních štěrbin
Optická holografie:
Metoda záznamu vlnoplochy světla a vytvoření její viditelné kopie
Princip: světelný svazek se rozdělí na dvě rovnoběžné části
1.část jde na zrcadlo a 2.část na fotografovaný objekt
Difrakce záření X (např.rentgen):
Využíváme ji ke zjišťování krystalové struktury látek
Pro záření X neumíme vyrobit difrakční mřížku a proto používáme krystal
Braggova rovnice: 2d.sin(m = m.( ...pravá strana je fázový rozdíl svazků
pomocí této rovnice dokážeme najít interferenční maxima záření
Polarizace světla:
Je to charakteristika popisující určitou příčnou nerovnoměrnost světla
Nepolarizované světlo (přirozené): vektory E, B chaoticky mění orientaci
Polarizované světlo: vektor opisuje uzavřenou křivku do roviny y,z
Lineární polarizace: průmětem vektoru do kolmé roviny je přímka
Eliptická polarizace: průmětem vektoru do kolmé roviny je kruh či elipsa
Způsoby polarizace: selektivní absorpce, odraz + lom, průchod
anizotropním prostředím a rozptyl
ČÁSTICOVÝ CHARAKTER ELEKTROMAGNETICKÉHO ZÁŘENÍ
Interakce elektromagnetického záření s látkou:
Záření se projevuje nejen jako vlnění,
Vloženo: 22.04.2009
Velikost: 111,00 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Copyright 2024 unium.cz