Optika. Co je to světlo?

1. OPTIKA

Je část fyziky, která zkoumá podstatu světla
a zákonitosti světelných jevů, které vznikají
při šíření světla a při vzájemném působení
světla a látky

2. CO JE TO SVĚTLO?

• Většina věcí, které známe je tvořena z částic (židle,
cihla, vzduch i voda)
• Známe však i takové, které se chovají jako vlnění
(zvuk, telefonní signál, televizní či rádiové vysílání)
• SVĚTLO JE JEDINÁ ZNÁMÁ „VĚC“, KTERÁ SE CHOVÁ I
JAKO ČÁSTICE I JAKO VLNĚNÍ!

3. ŠÍŘENÍ SVĚTLA

• Světlo se šíří přímočaře.
• Světlo je to nejrychlejší, co známe.
• Rychlost světla závisí na prostředí, v němž se šíří.
• Největší je ve vakuu
• Rychlost světla ve vakuu je
2,99792458*108 m/s ≈ 300000 km/s

4. ZDROJE SVĚTLA

• PŘIROZENÉ
• PŘ: OHEŇ, SLUNCE, HVĚZDY, …
• UMĚLÉ
• PŘ: ŽÁROVKA, LASER, ZÁŘIVKA, …

5. ZÁKON ODRAZU

• ŠÍŘÍ-LI SE NĚJAKÝ SVĚTELNÝ PAPRSEK NĚJAKÝM
PROSTŘEDÍM A NARAZÍ-LI NA NĚJAKOU
PŘEKÁŽKU, PAK SE OD NÍ ODRAZÍ.
• PLATÍ PAK: ÚHEL DOPADU JE STEJNÝ JAKO ÚHEL
ODRAZU, ODRAŽENÝ PAPRSEK LEŽÍ V ROVINĚ
DOPADU

6.

α β
α je úhel dopadu
β je úhel odrazu

7. ZÁKON LOMU

• PROSTŘEDÍ, KTERÁ DOBŘE PROPOUŠTÍ SVĚTLO
NAZÝVÁME PRŮHLEDNÁ (SKLO)
• TA, KTERÁ SVĚTLO PROPOUŠTÍ JEN MÁLO
NAZÝVÁME PRŮSVITNÉ (KOUŘOVÁ SKLA)
• TA, KTERÁ SVĚTLO NEPROPOUŠTÍ NAZÝVÁME
NEPROPUSTNÁ (DŘEVO)

8. INDEX LOMU

• FYZIKÁLNÍ VELIČINA, ZNAČÍ SE n A JE BEZROZMĚRNÁ
• POPISUJE OPTICKOU HUSTOTU PROSTŘEDÍ
• ČÍM VĚTŠÍ JE INDEX LOMU, TÍM VĚTŠÍ JE OPTICKÁ
HUSTOTA A TÍM MENŠÍ JE RYCHLOST ŠÍŘENÍ SVĚTLA
V TOMTO PROSTŘEDÍ
• NEJMENŠÍ JE VE VAKUU ( = 1)
• n = c/v, kde c je rychlost světla ve vakuu a v je
rychlost světla v prostředí.

9. ZÁKON LOMU

PŘECHÁZÍ-LI SVĚTELNÝ PAPRSEK MEZI DVĚMA
PROSTŘEDÍMI S RŮZNÝM INDEXEM
LOMU(n1,n2), PAK PLATÍ:
a) JDE-LI PAPRSEK Z OPTICKY HUSTŠÍHO DO
OPTICKY ŘIDŠÍHO PROSTŘEDÍ (n1>n2), LÁME SE
OD KOLMICE DOPADU
b) JDE-LI PAPRSEK Z OPTICKY ŘÍDŠÍHO DO OPTICKY
HUSTŠÍHO PROSTŘEDÍ (n1<n2), LÁME SE KE
KOLMICI DOPADU

10.

n1
VZDUCH
n1
α
α
VODA
VZDUCH
β
VODA
β
α>β
n2
α<β
n2

11. ZOBRAZOVÁNÍ ZRCADLY

• Zrcadlo = plocha, která odráží téměř všechny
dopadající světelné paprsky
• Dělení zrcadel
• 1) Rovinná zrcadla
• 2) Kulová zrcadla
• 3) Parabolická zrcadla
• U všech zrcadel samozřejmě platí zákon odrazu!

12. VLASTNOSTI OBRAZU

• Vzniká-li obraz za zrcadlem, je zdánlivý, vzniká-li
naopak před zrcadlem, je skutečný
• Je-li obraz větší nežli vzor, je zvětšený, je-li naopak
menší, je zmenšený
• Je-li obraz v téže poloze jako vzor, je přímý, je-li v
opačné, je převrácený

13. AD1) ROVINNÁ ZRCADLA

• Plocha zrcadla je absolutně rovná
• Obraz je tedy nezkreslený
• Obraz vzniká vždy v místě, kde se kříží odražené
paprsky
• Obraz v tomto typu je vždy zdánlivý, stejně velký
jako vzor a přímý!
• Video zde.

14. AD2) KULOVÁ ZRCADLA

• Jsou tvořena částí kulové plochy
• Obraz je téměř vždy zkreslený (zvětšený či
zmenšený)
• Dělení kulových zrcadel:
• A) Dutá: video zde
• B) Vypouklá: video zde

15. ZÁKLADNÍ POJMY

• Optická osa (o) = přímka kolmá na plochu zrcadla
jdoucí jeho středem
• Střed křivosti (S) = střed kulové plochy tvořící
zrcadlo
• Ohnisko (F) = místo, kde se protínají všechny
paprsky rovnoběžné s optickou osou po svém
odrazu od zrcadla

16. ZÁKLADNÍ POJMY

• Poloměr křivosti (r) = poloměr kulové plochy tvořící
zrcadlo
• Ohnisková vzdálenost (f) = vzdálenost ohniska od
zrcadla
• Předmětová vzdálenost (a) = vzdálenost předmětu
od zrcadla
• Platí: r = 2·f

17. Zásady zobrazování

• Pro zobrazování používáme 3 základních paprsků,
pro něž platí :
• 1)
Paprsek jdoucí středem křivosti se odráží
přesně zpět …obr.1
• 2)
Paprsek, který jde rovnoběžně s optickou osou
se odráží do ohniska…obr.2
• 3)
Paprsek, který prochází ohniskem je po odrazu
rovnoběžný s optickou osou…obr.3

18. Obr. 1

S
F

19. Obr. 2

S
F

20. Obr. 3

S
F

21. ČOČKY

• Narozdíl od zrcadel využíváme u čoček zákona
lomu.
• DĚLENÍ ČOČEK:
• A) SPOJNÉ (SPOJKY)
• B) ROZPTYLNÉ (ROZPTYLKY)
• Čočky mají 2 středy křivosti a 2 ohniska. Vždy
jedno obrazové a jedno předmětové
• Video zde.

22. ZÁKLADNÍ POJMY

Předmětový prostor
Optická
osa
S1
Obrazový prostor
F1
F2
čočka
S2

23. ZÁKLADY ZOBRAZOVÁNÍ

• Opět máme tři paprsky a obraz vzniká v místě, kde
se kříží lomené paprsky
• 1) Paprsek jdoucí středem čočky prochází volně,
aniž by se lámal
• 2) Paprsek jdoucí rovnoběžně s optickou osou se
láme do obrazového ohniska (F2)
• 3) Paprsek jdoucí předmětovým ohniskem (F1)
se láme rovnoběžně s optickou osou

24. ZOBRAZOVACÍ PAPRSKY

Předmětový prostor
Optická
osa
Obrazový prostor
F2
S1
F1
čočka
S2

25. ROZPTYLNÁ ČOČKA

S2
F2
F1
S1