ObsahObsahOptika I.Optika I. Zdroje světla, optická prostředíZdroje světla, optická prostředí StínStín, fáze Měsíce, zatmění Slunce a Měsíce, fáze Měsíce, zatmění Slunce a Měsíce Rychlost světlaRychlost světla Rozhraní optických prostředíRozhraní optických prostředí Odraz světla, rovinné zrcadloOdraz světla, rovinné zrcadlo Kulová zrcadlaKulová zrcadlaOptika II.Optika II.7.7. Lom světlaLom světla8.8. ČočkyČočky9.9. Rozklad světla, vznik duhyRozklad světla, vznik duhy10.10. Lidský zrakLidský zrak11.11. Optika v praxi – mikroskop a dalekohledOptika v praxi – mikroskop a dalekohled

1. Zdroje světla, optická prostředí1. Zdroje světla, optická prostředí Světelné zdroje jsou zdroje elektromagnetického záření o vlnové Světelné zdroje jsou zdroje elektromagnetického záření o vlnové

délce v rozsahu 350 nm – 700 nm:délce v rozsahu 350 nm – 700 nm: Tělesa o vysoké teplotě - vlákno žárovky, oheň, Slunce, hvězdy, …Tělesa o vysoké teplotě - vlákno žárovky, oheň, Slunce, hvězdy, … Plyny při průchodu elektrického proudu – zářivka, bleskPlyny při průchodu elektrického proudu – zářivka, blesk Luminiscence (studené světlo) – TV obrazovka, světluškaLuminiscence (studené světlo) – TV obrazovka, světluška

Ostatní tělesa nejsou zdroji světla, vidíme je proto, že světlo Ostatní tělesa nejsou zdroji světla, vidíme je proto, že světlo odrážejí!odrážejí!

Světelné zdroje dělíme na:Světelné zdroje dělíme na: Bodové – světlo se šíří z jednoho bodu všemi směryBodové – světlo se šíří z jednoho bodu všemi směry Plošné – světlo se vyzařuje z plochyPlošné – světlo se vyzařuje z plochy

Optické prostředí = šíří se jím světlo (je tvořeno proudem částic – Optické prostředí = šíří se jím světlo (je tvořeno proudem částic – fotonů, proto se šíří i vakuem)fotonů, proto se šíří i vakuem)

Druhy optických prostředí:Druhy optických prostředí: PrůhlednéPrůhledné PrůsvitnéPrůsvitné Čiré – propouští světlo všech barevČiré – propouští světlo všech barev Barevné – propouští světlo pouze jedné barvyBarevné – propouští světlo pouze jedné barvy

Světlo se šíří přímočaře! – důkaz: tělesa umístěné na Světlo se šíří přímočaře! – důkaz: tělesa umístěné na jedné přímce se překrývají, využití: zaměřování – jedné přímce se překrývají, využití: zaměřování – stavby, geodetistavby, geodeti

zdroj

Promítací stěnaNeprůsvitné

tělesozdroj

2. Stín, fáze Měsíce, zatmění Slunce a 2. Stín, fáze Měsíce, zatmění Slunce a MěsíceMěsíce

Stín je prostor, kam nedopadá světlo z žádného Stín je prostor, kam nedopadá světlo z žádného světelného zdrojesvětelného zdroje

Polostín je prostor, kam dopadá světlo jen z Polostín je prostor, kam dopadá světlo jen z některých zdrojů nebo jejich částiněkterých zdrojů nebo jejich části

stín

Zdroj B

Promítací stěna

Neprůsvitné těleso

Zdroj A

polostín

Plný stín

Fáze Fáze MěsíceMěsíce

Měsíc je těleso asi 6x Měsíc je těleso asi 6x menší než Země, obíhá ve menší než Země, obíhá ve vzdálenosti asi 270 000 vzdálenosti asi 270 000 kmkm

Jeden oběh trvá 28 dní Jeden oběh trvá 28 dní K Zemi je natočen stále K Zemi je natočen stále

stejnou stranoustejnou stranou Vidíme ho díky světlu Vidíme ho díky světlu

odraženému od Slunceodraženému od Slunce

Toto je pohled na odvrácenou stranu Měsíce

Měsíc Země Sluncem je osvětlená odvrácená Sluncem je osvětlená odvrácená

strana Měsíce – na Zemi Měsíc strana Měsíce – na Zemi Měsíc nevidíme: NOVnevidíme: NOV

Země

Měsíc se pohybuje kolem Země a po 7 dnech Měsíc se pohybuje kolem Země a po 7 dnech přichází 1.čtvrť:přichází 1.čtvrť:

Měsíc

Na Zemi pozorujeme polovinu osvětlené části – jako písmeno D

Země

Po dalších 7 dnech se Měsíc dostává za Zemi (z hlediska Slunce) a pokud Po dalších 7 dnech se Měsíc dostává za Zemi (z hlediska Slunce) a pokud se nedostane do jejího stínu, pozorujeme úplněk (tj. celou osvětlenou část)se nedostane do jejího stínu, pozorujeme úplněk (tj. celou osvětlenou část)

Měsíc

POZOR! Na obrázku jsou paprsky procházející KOLEM Země!

Země

Po 3.týdnu pohybu přichází 3.čtvrť:Po 3.týdnu pohybu přichází 3.čtvrť:

Měsíc

Na Zemi pozorujeme opět polovinu osvětlené části – jako písmeno C

Zatmění Slunce a Zatmění Slunce a MěsíceMěsíce

K těmto jevům dochází, pokud se Slunce, Země a K těmto jevům dochází, pokud se Slunce, Země a Měsíc dostanou do jedné přímkyMěsíc dostanou do jedné přímky

Stín Měsíce dopadající na Zemi = Stín Měsíce dopadající na Zemi = zatmění Sluncezatmění Slunce Pokud se Měsíc v úplňku dostane do stínu Země = Pokud se Měsíc v úplňku dostane do stínu Země =

zatmění Měsícezatmění Měsíce Určete, které zatmění je vzácnější a proč!Určete, které zatmění je vzácnější a proč!

Vzácnější je zatmění Slunce:

• Stín Měsíce zanechává na Zemi jen poměrně úzkou „stopu“ a zatmění Slunce proto vidí jen lidé v tomto pásu

• Naproti tomu Měsíc ve stínu Země vidí všichni, kdož jsou na „noční“ straně Země (pokud nespí, není zataženo, nečučí radši na TV, DVD, PC apod.)

Zatmění Zatmění SlunceSlunce Pozor! Poměry rozměrů a Pozor! Poměry rozměrů a

vzdáleností těles vzdáleností těles neodpovídají skutečnosti!!!neodpovídají skutečnosti!!!

ZeměM

Slunce

Polostín – částečné zatmění

Plný stín – úplné zatmění

Zatmění Zatmění MěsíceMěsíce Pozor! Poměry rozměrů a Pozor! Poměry rozměrů a

vzdáleností těles vzdáleností těles neodpovídají skutečnosti!!!neodpovídají skutečnosti!!!

Polostín – částečné zatmění

Plný stín – úplné zatmění

Z

M

Slunce

3. Rychlost 3. Rychlost světlasvětla

Světlo se šíří obrovskou rychlostí – ve vakuu Světlo se šíří obrovskou rychlostí – ve vakuu 300.000km/s! – pro srovnání: nejrychlejší rakety 300.000km/s! – pro srovnání: nejrychlejší rakety získávají rychlost kolem 16km/s …získávají rychlost kolem 16km/s …

Rychlost světla označujeme cRychlost světla označujeme c Stejnou rychlostí se šíří i radiové vlnyStejnou rychlostí se šíří i radiové vlny V ostatních optických prostředích (vzduch, sklo, V ostatních optických prostředích (vzduch, sklo,

voda) se světlo šíří nepatrně pomalejivoda) se světlo šíří nepatrně pomaleji

Příklad 1.: Urči za jak dlouho doletí světlo ze Slunce Příklad 1.: Urči za jak dlouho doletí světlo ze Slunce na Zemi, vzdálenost obou těles je 150.000.000km.na Zemi, vzdálenost obou těles je 150.000.000km.

Příklad 2.: Vesmírná sonda vyslala radiový signál – Příklad 2.: Vesmírná sonda vyslala radiový signál – na Zemi dorazil za 2h 30min. Urči, z jaké na Zemi dorazil za 2h 30min. Urči, z jaké vzdálenosti byl vyslán a podle tabulek zkus zjistit, v vzdálenosti byl vyslán a podle tabulek zkus zjistit, v kterých místech Sluneční soustavy by se mohla kterých místech Sluneční soustavy by se mohla sonda nacházet.sonda nacházet.

Řešení:Řešení: Příklad 1.: s = 150.000.000km, c = 300.000km/sPříklad 1.: s = 150.000.000km, c = 300.000km/s

t = s : c = 150.000.000 : 300.000 = 500 s = 8min 20st = s : c = 150.000.000 : 300.000 = 500 s = 8min 20s

Světlo za Slunce k nám dolétne za 8min a 20s.Světlo za Slunce k nám dolétne za 8min a 20s. Příklad 2.: t = 2h 30min = 9.000s, c = 300.000km/sPříklad 2.: t = 2h 30min = 9.000s, c = 300.000km/s

s = c . t = 300.000 . 9.000 = 2.700.000.000kms = c . t = 300.000 . 9.000 = 2.700.000.000km

Astronomové používají násobky vzdálenosti Země – Slunce Astronomové používají násobky vzdálenosti Země – Slunce (AU):(AU):

2.700.000.000km : 150.000.000 = 18 AU 2.700.000.000km : 150.000.000 = 18 AU Sonda se nachází Sonda se nachází někde poblíž někde poblíž

Paprsky světla se na rozhraní optických prostředí mohou:Paprsky světla se na rozhraní optických prostředí mohou:1.1. Odrážet – zrcadla, lesklé a světlé plochyOdrážet – zrcadla, lesklé a světlé plochy

2.2. Lámat a procházet průhledným nebo průsvitným prostředímLámat a procházet průhledným nebo průsvitným prostředím

3.3. Pohlcovat látkou – tmavé a matné plochy, světelná energie se Pohlcovat látkou – tmavé a matné plochy, světelná energie se mění na tepelnoumění na tepelnou

4. Rozhraní optických prostředí4. Rozhraní optických prostředí

5. Odraz světla, rovinná 5. Odraz světla, rovinná zrcadlazrcadla

Na drsném povrchu tělesa (např. papír) se Na drsném povrchu tělesa (např. papír) se svazek rozptýlí:svazek rozptýlí:

Vzniká tak nepřímé světlo (měkké – nevytváří ostré Vzniká tak nepřímé světlo (měkké – nevytváří ostré stíny) – příjemné osvětlení obytných místnostístíny) – příjemné osvětlení obytných místností

Na hladkém (lesklém) povrchu se paprsky odráží Na hladkém (lesklém) povrchu se paprsky odráží shodně – podle shodně – podle zákona odrazu:zákona odrazu:

k

βα

Úhel odrazu je Úhel odrazu je roven úhlu roven úhlu dopadu!dopadu!

α = β

Odraz na rovinném Odraz na rovinném zrcadlezrcadle

Na rovinném zrcadle pozorujeme obraz:Na rovinném zrcadle pozorujeme obraz: Zdánlivý – nelze ho zachytit na promítací deskuZdánlivý – nelze ho zachytit na promítací desku Stranově převrácenýStranově převrácený VzpřímenýVzpřímený Je stejně velký jako předmětJe stejně velký jako předmět

zrcadlo

Odraz na rovinném zrcadle –další Odraz na rovinném zrcadle –další příkladypříklady

Zrcadlový kout:Zrcadlový kout: 2 zrcadla svírající 2 zrcadla svírající

pravý úhel způsobí, pravý úhel způsobí, že paprsek se že paprsek se odráží rovnoběžně s odráží rovnoběžně s paprskem příchozímpaprskem příchozím

Využití: odrazky – Využití: odrazky – jsou tvořené jsou tvořené soustavou plošek soustavou plošek svírajících pravý svírajících pravý úhel – paprsky se úhel – paprsky se vrací stejným vrací stejným směremsměrem

Odraz na rovinném zrcadle – další Odraz na rovinném zrcadle – další příklady příklady

Periskop = soustava 2 Periskop = soustava 2 zrcadel pod úhlem 45zrcadel pod úhlem 45°°

Vzniká vzpřímený, stranově Vzniká vzpřímený, stranově nepřevrácený obraznepřevrácený obraz

Především vojenské použití Především vojenské použití (ponorky, pevnosti, … - (ponorky, pevnosti, … - spojené s dalekohledem)spojené s dalekohledem)

Zkuste si vyrobit vlastní Zkuste si vyrobit vlastní periskop!periskop!

Základní popisZákladní popis

Povrch kulových zrcadel je tvořen:Povrch kulových zrcadel je tvořen: Vnitřkem kulové plochy – zrcadla dutá Vnitřkem kulové plochy – zrcadla dutá Vnějškem kulové plochy – zrcadla vypuklá Vnějškem kulové plochy – zrcadla vypuklá

I pro kulová zrcadla platí zákon odrazu – I pro kulová zrcadla platí zákon odrazu – kolmicí dopadu je osa kulové plochy kolmicí dopadu je osa kulové plochy (prochází středem křivosti zrcadla)(prochází středem křivosti zrcadla)

Zobrazení na dutém zrcadleZobrazení na dutém zrcadle

Rovnoběžný svazek paprsků se odráží do jednoho bodu -ohniska použití:

* antény

* využití solární energie (zrcadla soustředí energii do jednoho místa)

Zobrazení na dutém zrcadleZobrazení na dutém zrcadle

Paprsky vycházející z ohniska se odráží rovnoběžně (vzniká svazek paprsků) použití:

* reflektory

* duté zrcátko u zubaře

Zobrazení na dutém zrcadleZobrazení na dutém zrcadle

Tento obraz vzniklý na dutém zrcadle je:

*skutečný

*zmenšený

*převrácený

Zobrazení na vypuklém zrcadleZobrazení na vypuklém zrcadle

Obraz na vypuklém zrcadle je:

*zdánlivý

*zmenšený

*vzpřímený

Použití vypuklého zrcadla:

• Na nepřehledných křižovatkách

• V obchodech

• Některá zpětná zrcátka

FotogalerieFotogalerie

Zpět – zatmění Slunce

Úplné zatmění Slunce, „paprsky“ = sluneční korona

Prstencové zatmění Slunce – zkus určit, za jakých okolností k němu dochází

Měsíc je dále od Země a jeho kotouč má menší rozměr (zdánlivě) než Slunce

FotogalerieFotogalerie

Částečné zatmění Slunce – zakryto Měsícem asi 55%

Zpět – zatmění Slunce

Částečné zatmění Slunce – zakryto Měsícem asi 55%