5.1 Mechanické vlnění
Vlnění
●
mechanické … mimo jiné zvuk  sluch
●
elektromagentické … mimo jiné světlo  zrak
● 2 z našich smyslů jsou založeny na vnímání vlnění!
Mechanické vlnění
● je kmitání šířící se pružným látkovým prostředím
● pružné prostředí si můžeme představit jako „šňůru“
vzájemně vázaných mechanických oscilátorů
Mechanické vlnění
Vlnění
● se šíří z oscilátoru na oscilátor
● oscilátory kmitají kolem své rovnovážné polohy
● tedy nepřenáší se látka
● přenáší se
● energie
● informace
Vlnění podle směru výchylky kmitů
●
podélné směr kmitů je shodný se směrem šíření
●
příčné  směr kmitů je kolmý na směr šíření
Opakování – veličiny popisující kmity
Perioda T
● doba trvání jednoho kmitu oscilátoru [T] = s
Frekvence f
● počet kmitů oscilátoru za jednotku času (za 1 s)
[ f ] = Hz = s-1
Úhlová rychlost (úhlová frekvence) ω
● používá se vzhledem k souvislosti kmitů s RPK
[ω ] = rad.s-1
f =
1
T
ω =
2π
T
= 2π f
Veličiny popisující vlnění
Vlnová délka λ
● vzdálenost mezi nejbližšími sousedními místy
se stejnou fází (vrcholy, či důly vln) [λ ] = m
Fázová rychlost v
● rychlost šíření místa s danou fází (vrcholu, důlu)
[v] = m.s-1
Vlnočet σ
● převrácená hodnota vlnové délky
[σ] = m-1
λ = v T =
v
f
σ =
1
λ
Interference vln, stojaté vlnění
Vlnění podle fázové rychlosti
●
postupné  v > 0 běžné vlnění z 1 zdroje
●
stojaté  v = 0 vznik interferencí 2 vln
Interference
● zesilování, nebo zeslabování 2 různých vln
● při blízkých frekvencích vznikají zázněje
● složením 2 proti sobě jdoucích vlnění o přesně stejné
vlnové délce a fázové rychlosti vzniká stojaté vlnění
● může jít o odraz vlny na „konci“ prostoru, kde se šíří
● typickým příkladem je chvění struny (kytara, housle)
Stojaté vlnění, kmitny a uzly
Při stojatém vlnění (chvění) vznikají
●
kmitny  místa s největší amplitudou kmitů
●
uzly  místa, která nekmitají vůbec
(amplituda je rovna nule)
Otázky pro muzikanty
● Kde musí logicky být uzly struny na kytaře?
● Víte co jsou to flažolety a jak je zahrát?
● Víte jak je možné využít flažolety při ladění kytary?
Vlny na vodě
Otázky pro chytré hlavy
● Jsou vlny na vodě podélné, nebo příčné vlnění?
Vzpomeňte si na vlny na moři.
● Proč se na vodní hladině dělají kruhy, i když do ní
hodíte hranatý kámen?
● Proč se výška vln tvořících kruhy na vodě postupně
snižuje?
● Víte jak nejčastěji vznikají vlny tsunami?
● Když tsunami dorazí do mělkých vod u pobřeží,
její rychlost se snižuje. Proč současně roste výška
vlny?
5.1p Zvuk, akustika
Zvuk
● mechanické vlnění, které můžeme vnímat sluchem
● jeho vznikem, šířením a vlastnostmi se zabývá akustika
Zvuky
● hluky … nepravidelné, neperiodické vlnění
● tóny … pravidelné periodické vlnění
Akustika
● fyzikální … popis veličinami
● hudební … popis notami a volbou nástrojů
(aranžmá, barva zvuku)
Slyšitelný zvuk, infra~ a ultra~
Slyšitelný zvuk
● od frekvence 16 Hz do 16 kHz (16 000 Hz)
● frekvence určuje výšku tónu, komorní a ... f = 440 Hz
● „příměsi“ násobků základní frekvence (tzv. vyšších
harmonických frekvencí) určují barvu tónu
Ultrazvuk
● mechanické kmitání s frekvencí vyšší naž 16 kHz
● vnímají ho psi, delfíni (komunikace), netopýři (noční
„vidění“ - orientace v prostoru podobná radaru)
● lidé ho využívají v lékařství (f = 300 až 500 Mhz !),
k čištění brýlí a šperků, námořníci jako echolot
Zvuk, infrazvuk a intenzita zvuku
Infrazvuk
● mechanické kmitání s frekvencí nižší než 16 Hz
● u citlivých osob vzbuzuje pocit úzkosti a strachu
● může být vyvolán zemětřesením (seismologie)
Intenzita zvuku I (angl. intensity of sound)
● účinek zvuku, infra~ i ultra~ výrazně závisí na jeho
intenzitě, která je definována jako výkon zvukového
vlnění procházející kolmo danou plochou
[I] = W.m-2
I =
P
S
Hladina intenzity zvuku
Subjektivní hlasitost zvuku
● není přímo úměrná intenzitě zvuku, ale roste spíše
s exponentem (mocnitelem), vyjádříme-li ji pomocí
čísla v semilogaritmickém tvaru (x 10n
… roste s n)
Hladina intenzity zvuku L (angl. level)
● je logaritmus poměru intenzity zvuku ku intenzitě
„ticha“ (tichem myslíme hraniční intenzitu zvuku,
při které zvuk už neslyšíme)
[L] = B … bel
dB … decibel
L = log
I
I 0
Hladina intenzity zvuku, decibel
Intenzita zvuku a hladina intenzity zvuku
● ticho I0
= 1.10-12
W.m-2
L0
= 0 dB
● ševelení listí I = 1.10-9
W.m-2
L0
= 30 dB
● hovor 2 osob I = 1.10-6
W.m-2
L0
= 60 dB
● diskotéka I = 1.10-3
W.m-2
L0
= 90 dB
● práh bolesti I = 1 W.m-2
L0
= 120 dB
L = log
I
I 0
Rychlost zvuku ve vzduchu
Rychlost zvuku ve vzduchu
● přibližně 1/3 km/s
● přesněji – závisí na tlaku a teplotě vzduchu
● při normálním tlaku 20 °C … v = 343 m.s-1
0 °C … v = 331 m.s-1
- 20 °C … v = 319 m.s-1
● Dokážete odvodit vzorec pro závislost v na t ?
● Jak daleko je bouřka, když od záblesku blesku
napočítáme 6 s a teprve pak zaburácí hrom?
Ozvěna a dozvuk, zvuk ve vodě
Při dopadu na stěnu se zvuk odráží
● při vzdálenosti větší než 17 m slyšíme opakování
zvuku se slabší intenzitou … ozvěna
● při menší vzdálenosti oba zvuky splývají a výsledný
zvuk je zkreslený … dozvuk (hudbu většinou kazí)
● akustika hudebních síní musí být prostá dozvuků
a hluchých míst (nežádoucí interference), proto se
stěny „rozbíjejí“ na malé plochy – členitost, nebo se
obkládají materiály pohlcujícími zvuk
● ve vodě se zvuk šíří lépe (méně se tlumí) a rychleji
než ve vzduchu (1500 m.s-1
) … komunikace kytovců
Dopplerův jev
Změna frekvence vlnění při pohybu zdroje
● výška tónů houkající sanitky se změní, když nás míjí
● při přibližování je tón vyšší; při vzdalování nižší
● lékařský ultrazvuk měří pomocí DJ rychlost průtoku
krve ve velkých cévách
● policejní radar (nepoužívá mechanické vlny, ale elmg.
vlny – tzv. mikrovlny) měří DJ rychlost automobilů
● díky DJ víme, že se náš Vesmír rozpíná
● Christian Doppler žil v 1. polovině 19 století, učil
na pražské technice (dnešní ČVUT)
5.2 Elektromagnetické vlny
Vlnění
●
elektromagentické … mimo jiné světlo  zrak
●
mechanické … mimo jiné zvuk  sluch
● 2 z našich smyslů jsou založeny na vnímání vlnění!
Elektromagnetické vlny
● kmitání šířící se díky vazbě mezi elektrickým
a magnetickým polem
● spojené elmg. pole se šíří prostorem jako elmg. vlny
● nepotřebují žádné pružné prostředí, šíří se i ve vakuu
Elektromagnetické vlny. Světlo
Elektromagnetické vlny
● příčné vlnění ... oba „kmitající“ vektory, popisující
el. a mg. složku pole jsou kolmé ke směru šíření vlny
i k sobě navzájem
● intenzita elektrického pole E
● magnetická indukce B
● rychlost šíření elmg. vlnění závisí na prostředí
● nejrychlejší je elmg. vlnění ve vakuu
● světlo je elmg. vlnění, které vidíme
●
(λ = 390 nm až 790 nm)
● rychlost světla = rychlost elmg. vln ve vakuu
Rychlost světla ve vakuu c
Rychlost elmg. vln ve vakuu
● je nejvyšší možná rychlost jakéhokoliv hmotného
objektu (tělesa, částice) ve vesmíru
● poloměr viditelného vesmíru (c x stáří vesmíru)
● nic se nemůže pohybovat rychleji, pouze fotony
(částice svázané s elmg. polem) mohou rychlosti
světla dosáhnout, ostatní objekty se mohou jen
hodně přiblížit (vzpomeňte na absolutní nulu 0 K)
● budeme si pamatovat c ≈ 3,00 . 108
m.s-1
(300 000 kilometrů za sekundu … ≈ Země - Měsíc)
● přesná hodnota c = 299 792 458 m.s-1
Spektrum elektromagnetických vln
Elmg. vlny od nejdelších po nejkratší λ
● rádiové vlny … 30 km až 1 m
●
mikrovlny … 1 m až 30 µm
●
infračervené záření … 30 µm až 790 nm
● viditelné světlo … 790 nm až 390 nm
● ultrafialové záření … 390 nm až 10 nm
● rentgenové záření … 10 nm až 1 pm
● záření gama … < 300 pm
Jednotlivá pásma se ještě často dále dělí (DV, SV,
KV, VKV, UVA, UVB, měkké RTG, tvrdé RTG).
Spektrum viditelného světla
V přírodě – barvy duhy – opět podle λ
● červená
● oranžová
● žlutá
● zelená
● modrá
● fialová
Vznik barev duhy nezávisle na sobě vysvětlili
● Isaac Newton
● Marcus Marci z Kronlandu (z Lanškrouna),
první český fyzik
Infračervené a ultrafialové záření
Infračervené záření
● projevuje se tepelnými účinky (sálání tepla)
● proto se mu také někdy říká tepelné záření
Ultrafialové záření
● pro nás neviditelné, ale někteří živočichové ho vnímají
● UVA … 99 % z UV záření ze slunce, neškodné
● UVB … 1 % !! poškozuje zrak, může vyvolat
rakovinu kůže
● tvrdší UV záření zachytí atmosféra Země
Rentgenové záření
Původně „Paprsky X“
● objevil roku 1895 W. C. Röntgen
● roku 1901 obdržel jako 1. Nobelovu cenu za fyziku
● velký význam má v lékařství, zejména v chirurgii
● s RTG zářením pracuje i CT (počítačová tomografie)
Měkké a tvrdé elmg. záření
● čím je kratší vlnová délka elmg. vln
● tím je vyšší jeho frekvence (nepřímá úměrnost)
● tím snáze proniká záření různými látkami, včetně
tkání těl organismů (UVA < UVB < RTG)
● lépe pronikající záření nazýváme tvrdé elmg. záření
Rádiové vlny a jejich šíření
Pokračování příště ...
5.2p Modulace a přenos signálu
Rádiové vlny
●
elektromagentické vlny s velkou l
● používají se pro přenos signálů (rozhlas, televize,
mobilní telefony, wi-fi sítě, spojení s družicemi, …)
● zachránili už mnoho lidských životů, nelze si bez
nich představit dobývání vesmíru, …
● teoreticky je předpověděl James Clark Maxwell
● o 12 let později je experimentálne vytvořil
Heinrich Rudolf Herz
● o dalších 10 let později zachraňují rádiové signály
první lidské životy při námořních katastrofách
Rádiové vlny a jejich šíření
Spektrum rádiových vln a mikrovln
● DV … dlouhé vlny 2 km až 1 km
● SV … střední vlny 600 m až 150 m
● KV … krátké vlny 50 m až 15 m
● VKV… velmi krátké vlny 15 m až 1 m
● UKV… ultra krátké vlny už vlastně nejsou
rádiové vlny, ale mikrovlny
100 cm až 1 cm
Televizní vysílání probíhá v pásmech VKV a UKV.
Úzkým pásům dohodnutých frekvencí se říká kanály.
Rádiové vlny a jejich šíření
Způsob šíření radiových vln závisí na l
● DV … se snadno ohýbají za překážky a okolo Země
● SV … podobně jako DV, lépe se šíří v noci
● KV … odrážejí se od ionosféry; dálková spojení
● VKV… šíří se hlavně přímočaře;
antény: půlvlnný dipól, Yagi
● UKV… šíří se pouze přímočaře (jako světlo);
antény s parabolickým odražečem (reflektorem)
Modulace a přenos signálu
Typy modulace
● „primitivní modulace“ – přerušování vysílání vln;
1905 – Morseova abeceda; radiotelegrafie
● amplitudová modulace – výkon vysílače (amplituda)
se mění v rytmu zvukového kmitání snímaného
mikrofonem ( f zvuku << f nosné elmg. vlny)
1920 – veřejné rozhlasové vysílání – DV, SV, KV
● frekvenční modulace – f vysílače se mění,
výsledná f je dána součtem (nebo rozdílem)
základní f vysílače a f zvuku nebo videosignálu;
umožňuje v rámci kanálu obraz a stereo zvuk zároveň
Modulace a přenos signálu
Další využití elmg. vln
● digitální signál
„0“ ... základní f, „1“ … změněná f
1905 – Morseova abeceda; radiotelegrafie
● radar (radiolokátor)
využívá odrazu elmg. mikrovln od letadel nebo lodí
k sledování jejich pohybu (nejdřív vojenské využití,
v civilu řízení letového provozu, navigace v mlze, ...)
● výzkum vesmíru
radioteleskopy – např. objev tzv. reliktního záření;
snaha o navázání kontaktu s mimozemskou civilizací
Modulace televizního signálu
Vyvíjela se v průběhu let
● černobílé > barevné vysílání
černobílé – pouze informace o jasu jednotlivých míst
obrazovky; barevné – trojnásobná informace o jasu
tří základních barev RGB (red – green – blue)
● monofonní > stereofonní
jeden zvukový signál, nebo dva zvukové signály LR
(left – right), člověk vnímá prostorový (stereo) zvuk
● analogové > digitální
způsob modulace všech signálů na nosnou vlnu
● pozemní > satelitní (podle umístění vysílače)
5.3 Světlo
Světlo
● elmg. vlnění, které nám umožňuje vidět okolní svět
● a tím získávat řadu informací a poznatků
●
elmg. vlnění, které umožňuje fotosyntézu  život
● sluneční světlo je hlavní zdroj energie planety Země
Optika
● část fyziky zkoumající světlo a světelné jevy
Zdroje světla
Teplé světlo
● elmg. vlnění vyvolané kmitání elektronů v atomech
● celé spektrum záření, jehož maximum se mění podle
teploty zahřátého tělesa
●
modelový zdroj  černé těleso (dutina)
● záření černého těles je v rovnováze s teplotou dutiny,
proto můžeme hovořit o teplotě záření
Chladné světlo
● luminiscence (fosforescence a fluorescence)
● svatojánské mušky, zářivky, televizní obrazovky, ...
Zdroje světla - laser
Laser
● záblesk světla mnoha atomů je vybuzen naráz
●
světlo laseru je monochromatické (má přesnou λ)
●
a koherentní  jednotlivé vlny mají stejnou fázi
● proto lze tímto světlem také vrtat, řezat, operovat, …
● lasery se používají v počítačových tiskárnách,
v mechanikách CD, DVD a blue-ray, jako nosná vlna
pro signál ve světlovodných datových kabelech
Zdroje světla podle geometrie
Bodový zdroj
● všechny paprsky světla vycházejí z jednoho bodu
(≈ plamen svíčky, vlákno žárovky)
Bodový zdroj v ∞
● Slunce je velmi daleko od Země, jeho paprsky jsou
rovnoběžné
Plošný zdroj světla
● na rozdíl od bodového zdroje nedává ostrý stín, ale
pozvolný „měkký“ přechod mezi světlem a stínem
● vhodné osvětlení pro jemnou práci (zubní lékař)
Dělení látek podle chování světla
Průhledné látky
● čiré – propouští světlo beze změny
● barevné – propouští jen světlo určité barvy
● je skrz ně vidět
Průsvitné látky
● rozptylují světlo tak, že skrz ně není vidět, i když
světlo jimi (alespoň částečně) prochází
Neprůhledné látky
● světlo jimi neprojde vůbec
● světlo buď pohlcují nebo odráží (často obojí)
Barva látek
Barevné průhledné látky
● propouští jen světlo určité barvy
Barevné neprůhledné látky
● pohlcují jen světlo určité barvy (a ostatní barvy
se složí do barvy, kterou vnímáme)
● případně odráží jen světlo určité barvy
5.3p Odraz a lom světla
Rychlost světla v různých prostředích
● není stejná!
● nevyšší je rychlost světla ve vakuu (nepřekročitelná
hraniční rychlost pro všechny hmotné objekty)
● připomínáme: c = 299 792 458 m.s-1
≈ 300 000 km.s-1
● v látce se může např. elektron pohybovat rychleji než
světlo (foton)  vzniká Čerenkovovo záření
●
poměr rychlosti světla c ve vakuu a rychlosti světla v
v látce (v prostředí) nazýváme index lomu látky
(vody, skla, ...)
n =
c
v
Zákon odrazu a zákon lomu
Tyto zákony lze odvodit
● z vlnových vlastností světla pomocí Huygensova
principu … viz učebnice str. 195
● z částicových vlastností světla (představa fotonů
jako miniaturních dokonale pružných kuliček)
pomocí Fermatova principu (zjednodušeně řečeno
světlo se pohybuje tak, aby pohyb z bodu A do B
trval njkratší možnou dobu)
● představy světla jako částice (Newton) nebo vlnění
(Huygens) spolu v historii optiky soupeřily
● dnešní představa: světlo má vlnové i korpuskulární
(částicové) vlastnosti, komplexní pohled je složitější
Zákon odrazu a zákon lomu
Oba zákony mají společnou 1. část
● odražený (lomený) paprsek zůstává v rovině dopadu
● rovina je dána dvěma přímkami
● dopadající paprsek
● kolmice dopadu (tj. kolmice k rovině rozhraní,
vztyčená v bodě dopadu paprsku)
●
úhel dopadu a je úhel, který svírají tyto dvě přímky
Zákon odrazu … 2. část
●
úhel odrazu a ' se rovná úhlu dopadu a
● známe z kulečníku; úhel odrazu je úhel, který svírá
odražený paprsek s kolmicí dopadu
Zákon lomu = Snellův zákon
1. část
● lomený paprsek zůstává v rovině dopadu
2. část
●
úhel dopadu je a , úhel lomu označíme b
● index lomu 1. prostředí (dopadající paprsek) je n1
● index lomu 1. prostředí (dopadající paprsek) je n2
● pak platí
n1 sin a = n2 sinb
Důsledky zákona lomu
Cimrmanův zákon lomu
● Hůl do vody ponořená zdá se býti nalomená.
Máme dva typy lomu světla
● lom ke kolmici (z opticky řidšího prostředí do opt. hustšího)
● lom od kolmice (z opt. hustšího prostředí do opt. řidšího)
● v případě lomu od kolmice může při zvětšování úhlu
dopadu nastat úplný odraz světla
Analogie s běžcem
● opticky hustší … „oranice“; opticky řídší … „louka“
● běžec se řídí Fermatovým principem … jak poběží?
Úplný odraz světla
● v případě lomu od kolmice může při zvětšování úhlu
dopadu nastat úplný odraz světla při mezním úhlu am
● pozorujeme při pohledu z vody do vzduchu (kruhové
okno), v parném létě na „zdánlivých loužích“, které
vidíme na rozpálené silnici
● využíváme u skleněných světlovodných vláken
(v lékařství endoskopy, v ICT datové kabely)
● využíváme při odrazu na vnitřní straně opt. hranolů
(triedry, periskopy)
n1 sin am = n2 ⇒ am =
n2
n1
Další pozorované světelné jevy
● dvojlom světla na některých krystalech (řádný
a mimořádný lomený paprsek) – islandský vápenec
● rozklad bílého světla na barevné spektrum (popsali
a vysvětlili nezávisle Jan Marek Marci z Lanškrouna
a Isaac Newton
●
vlnové vlastnosti světla  interference a difrakce
● protože světlo je příčné elmg. vlnění, je možné jej
polarizovat (odrazem, lomem, rozptylem)
polarizátor – analyzátor
● fotografové používají polarizační filtr
● rybáři – muškaři polarizační brýle
5.4 Zrcadla a čočky
Geometrická optika
● při zkoumání zobrazení optickými prvky a přístroji
nemusíme brát v úvahu vlnové vlastnosti světla
● světlo lze považovat za přímočaré paprsky (které
znázorňují tok částic světla), které se odrážejí nebo
lámou podle geometrických zákonů
Zrcadlo
● lesklá plocha, která dobře odráží světlo
Čočka
● průhledné těleso, které láme světelné paprsky
Skutečný a zdánlivý obraz
Skutečný obraz
● jestliže se paprsky vycházející z jednoho bodu opět
sejdou v jednom místě, vzniká skutečný obraz
● obraz zdroje světla (plamen svíčky, vlákno žárovky)
můžeme zachytit na stínítku (princip projektorů)
Zdánlivý obraz
● pokud se odražené, nebo lomené paprsky rozbíhají,
ale jejich prodloužení „zpět“ se setkávají v jednom
místě (z něhož zdánlivě vycházejí) vzniká zdánlivý
obraz
● zdánlivý obraz nemůžeme zachytit na stínítku
Skutečný obraz v praxi
Skutečný obraz
● skutečným obrazem Slunce můžeme zapálit oheň
● vzniká na sítnici oka a odtud je přenesen do mozku
● vzniká na citlivém prvku digitálního fotoaparátu
(CCD snímač) a je digitalizován a uložen do paměti
● vzniká při promítání různými druhy projektorů
(diaprojektor, filmový projektor, dataprojektor)
● vzniká zobrazením preparátu objektivem mikroskopu,
tento skutečný obraz pak pozorujeme přes okulár jako
přes lupu (a tak můžeme celkové zvětšení mikroskopu
vypočítat jako součin zvětšení objektivu a okuláru)
Vlastnosti obrazu - přehled
Obraz podle reálnosti – jde zachytit na stínítku?
● skutečný
● zdánlivý
Obraz podle orientace – vzhledem k předmětu
● vzpřímený … na stejnou stranu od optické osy jako předmět
● převrácený … na opačnou stranu od optické osy než předmět
Obraz podle velikosti – vzhledem k předmětu
● zvětšený
● zmenšený
● 1:1
Významné body zrcadla a čočky
Zrcadlo
● střed křivosti zrcadla … S
● vrchol zrcadla … V
● ohnisko (focus) … F
● pro tyto body platí:
● poloměr křivosti zrcadla r = |SV|
● ohnisko je středem úsečky SV
● přímka spojující body S a V je optická osa
● ohnisková vzdálenost f = |FV|
f =
r
2
Významné body zrcadla a čočky
Čočka
● optický střed čočky … S
● předmětové ohnisko … F
● obrazové ohnisko … F'
● pro tyto body platí:
● optický střed S je středem úsečky FF'
● přímka spojující body F a F' je optická osa
● ohnisková vzdálenost f = |FS| = |F' S|
● u spojky je předmětové ohnisko F v předmětovém prostoru
„vlevo od čočky“ a obrazové ohnisko F' v obraz. prostoru
„vpravo od čočky“, ale u rozptylky se jejich pozice
navzájem vymění !!! (má zápornou ohnisková vzdálenost)
Význačné zobrazovací paprsky
Rovnoběžně >> ohnisko
● paprsek jdoucí rovnoběžně s optickou osou
● se odráží do ohniska F (zrcadlo)
● se láme do obrazového ohniska F' (spojka)
● se láme tak, jako kdyby vycházel z obrazového
ohniska F' (rozptylka)
Ohnisko >> rovnoběžně
● paprsek procházející ohniskem F (tj. u čoček
předmětovým ohniskem) se odráží, nebo láme tak,
aby šel rovnoběžně s optickou osou
Význačné zobrazovací paprsky
Paprsek jdoucí středem S - pro kontrolu
● paprsek jdoucí středem křivosti zrcadla se odrazí
zpět po přímce, po které „přišel“ (změní jen směr)
● paprsek jdoucí optickým středem čočky se neláme
(pokračuje i po průchodu čočkou v daném směru)
Geometrická optika
● se dostává do hlavy prostřednictvím ruky, která
kreslí, proto si několik konstrukcí narýsujeme,
abychom pravidla pro chod paprsků dostali
„do krve“
5.4p Optické přístroje
Dalekohledy
● čočkové (refraktory) objektiv / okulár
● holandský (Galileův) … spojka / rozptylka
● Keplerův (hvězdářský) … spojka / spojka
● zrcadlové (reflektory) objektiv / odraz / okulár
● Cassegrainův … duté z. / vypuklé z. / spojka
● Newtonův … duté z. / rovinné z. / spojka
Zajímavosti
● triedr (obraz Keplerova dalekohledu otočený o 180° se vrací zpět
pomocí odrazu na rovinných plochách 2 D hranolů)
● periskop (umožňuje bezpečný pohled ven z ponorky, tanku, ...)
Úhlové zvětšení dalekohledu
● je dáno poměrem tangensů úhlu, který svírá paprsek
vycházející z okuláru s optickou osou, a úhlu, který
svírá paprsek dopadající do objektivu
● u astronomických dalekohledů je tím dána schopnost
rozlišit blízké objekty, hvězdy jsou tak vzdálené,
že se nám i v dalekohledu jeví jako svítící body, ale
vidíme jich víc a jsou od sebe vzájemně vzdálenější
● úhlové zvětšení běžně užíváme i u dalších optických
přístrojů, např. u lupy
Lupa a mikroskop
● lupa je spojná čočka, kterou přikládáme k oku,
abychom uviděli obraz zvětšený, vzpřímený
a zdánlivý
● úhlové zvětšení lupy je dáno poměrem konvenční
zrakové vzdálenosti d = 0,25 m a ohniskové
vzdálenosti lupy f ; běžné zvětšení lup je 5 až 12
● lupa je součástí dalšího opt. přístroje - mikroskopu
g =
a'
a
=
d
f
Lupa a mikroskop
● mikroskop (drobnohled) slouží k pozorování velmi
malých objektů
● objektiv je spojná čočka s velmi malou ohniskovou
vzdáleností, která vytváří zvětšený, převrácený
a skutečný obraz; ten pak pozorujeme okulárem
jako lupou
● úhlové zvětšení mikroskopu Z je součinem zvětšení
objektivu g a okuláru g0
; D označuje optický interval
Z = g g0
=
D
f
d
f 0
Určeno pro prezentaci přednášky Vybrané kapitoly z fyziky pro studenty OVP.
Byly použity materiály z http://www.musilek.eu/fyzika , které vycházejí z učebnice
Ivan Štoll: Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU, Prometheus, Praha 2001