Transcript zdroje světla
Základní škola a mateřská škola Bzenec Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.2769
Číslo a název šablony klíčové aktivity:
I/2: čtenářská a informační gramotnost - inovace
Vypracoval/a: Mgr. Jana Presová Ověřil/a: Mgr. Jana Presová
Název výukového materiálu: Elektromagnetické záření a zdroje světla - 9. ročník
Vzdělávací obor: fyzika Tematický okruh: světelné jevy
Téma: I. Elektromagnetické záření, druhy II. Zdroje světla, optické prostředí Stručná anotace:
Prezentace shrnující nejdůležitější informace o vlastnostech jednotlivých druhů elektromagnetického záření, o zdrojích světla a o prostředích, kterým se může světlo šířit.
Optika
• část fyziky, která zkoumá podstatu světla a zákonitosti světelných jevů, které vznikají při šíření světla a při vzájemném působení světla a látky • má dlouhou historii a je vedle mechaniky jedním z nejstarších oborů fyziky • souvisí s tím, že člověk získává zrakem více než 80 % informací o světě
Rozdělení optiky
Z historických důvodů se dělí: •
Geometrická optika
je založena na představě světelných paprsků, které se šíří prostorem navzájem nezávisle a řídí se zákonem lomu a odrazu. Na jejím základě byla vybudována teorie optického zobrazování, která je základem pro konstrukci optických soustav, používaných v řadě oblastí vědy a techniky, nezabývá se vznikem a podstatou světla a ani nepřihlíží k jeho vlnovým vlastnostem. •
Vlnová optika
zkoumá otázky související se vznikem, podstatou a šířením světla. Jejím základem jsou Maxwellovy rovnice. Vlnová optika umožňuje objasnit všechny zákony geometrické optiky a stanovit meze jejich použitelnosti a platnosti. Vlnová optika nám umožňuje zkoumat jevy difrakce, interference a polarizace světla a řadu dalších jevů. •
Kvantová optika
se zabývá mikrostrukturou světelných polí a optickými jevy, které mají výrazný kvantový (korpuskulární) charakter. Umožňuje pochopit a správně vysvětlit interakci (vzájemné působení) záření s látkou.
4. Elektromagnetické vlnění a záření
• Jedním z největších objevů fyziky 19. století je poznatek, že světlo je elektromagnetické vlnění. • Tento závěr je výsledkem teorie elektromagnetického pole, kterou vytvořil anglický fyzik James Clerk Maxwell. • Elektromagnetická vlna je tvořena dvěma složkami - elektrickou a magnetickou
Frekvence a vlnová délka
• Frekvence je nejdůležitější veličinou charakterizující vlnění. Lidské oko umožňuje vnímat pouze určitý interval frekvencí. Většina frekvencí elektromagnetického záření je pro nás neviditelná.
• Kromě frekvence f se pro popis elektromagnetických vln používá vlnová délka λ (v metrech)a rychlost světla v. Základní vztah mezi nimi je
ELEKTROMAGNETICKÉ SPEKTRUM Pronikavost zemskou atmosférou: Vlnová délka (v metrech) Velikost vlny může odpovídat: Frekvence záření (v Hz) Povrchová teplota zdroje daného druhu záření (v K)
1. Rádiové vlny
• vlnová délka 2000 m - 1 mm • slouží především k přenosu zvukových , obrazových a dalších informací • využívají se při radiotelegrafickém a při rozhlasovém vysílání • slouží i k televiznímu přenosu ; používají se kratší vlnové délky než u rozhlasu • rádiové vlny s nejkratší vlnovou délkou (0,1 m - 1 mm) využívají radary , satelitní televize , mobilní telefony , přístroje GPS , mikrovlnné trouby a další zařízení
2. Infračervené záření
• vyzařováno rozžhavenými tělesy • je pro nás neviditelné a vnímáme ho jako tepelné záření (sálání) tepelných zdrojů • je i součástí slunečního záření • vlnová délka: 0,1 mm - 790 nm • využití – dálkové ovladače, noční vidění, tepelné záření
3. Viditelné světlo
• přímo ho vnímáme zrakem jako bílé světlo • bílé světlo je možno skleněným hranolem rozložit podle vlnových délek na jednotlivé spektrální barvy • vlnová délka: 390 nm - 790 nm
4. Ultrafialové záření
• zdrojem – Slunce (většina je však zadržena zemskou atmosférou), výbojové trubice • vlnová délka: 10 nm - 390 nm • působí škodlivě - na oči, vznik rakoviny kůže (při opalování), … • ničí choroboplodné mikroorganismy - používá se při sterilizaci a dezinfekci UV lampa
5. Rentgenové záření
• velká pronikavost • atmosféra rentgenové záření přicházející z vesmíru nepropouští a chrání nás tak před jeho účinky • vlnová délka: 1 pm - 10 nm • využití - lékařská vyšetření, rentgenové snímky , léčba zhoubných nádorů, zjišťování skrytých vad materiálu (např. svárů potrubí), odbavování zavazadel na letišti , …
6. Záření gama
• radioaktivní záření, které vzniká při jaderných reakcích • velká pronikavost • vlnová délka: menší než 1 pm • pro živé organismy je nebezpečné , způsobuje popáleniny , rakovinu a genové mutace • použití - účinný prostředek hubení bakterií ( sterilizace lékařských nástrojů nebo ošetřování potravin - masa a zeleniny, aby déle zůstalo čerstvé), chemoterapie , chirurgie (gama nůž), diagnostika nemocí , …
4.1. Zdroje světla a optické prostředí
Světelný zdroj
• je to zdroj elektromagnetického záření, tedy těleso, ve kterém světlo vzniká a šíří se z něj do okolního prostředí
• Zpravidla rozdělujeme světelné zdroje na:
• přírodní • umělé (člověkem vytvořené)
• Světelné zdroje lze rozdělit také na:
• vlastní - taková tělesa, ve kterých světlo vzniká, např. Slunce, žárovka, plamen, … • nevlastní - tělesa, které samy světlo nevytvářejí, ale pouze odráží a rozptylují dopadající světlo, např. Měsíc, mraky, všechny osvětlené předměty, ...
• Další rozdělení souvisí s rozměry, a to na:
• bodové zdroje světla – jsou to zdroje světla, jejichž rozměry jsou zanedbatelné vůči okolí, např. světluška, žárovička, hvězda, … • plošné zdroje světla – zdroje velkým rozměrů, např. Slunce, zářivka, …
Optické prostředí
• Jsou to látky, kterými světlo prochází. • Šíření světla je ovlivněno vlastnostmi
prostředí, jímž světlo prochází.
Z hlediska šíření světla v daném optickém prostředí se prostředí dělí na: • průhledné - v optickém prostředí nedochází ke zkreslení, např. vzduch, čiré sklo, … • průsvitné - světlo prostředím částečně prochází a částečně se v něm rozptyluje, např. mlha, dým, matné sklo,... • neprůhledné - vlnění je v prostředí pohlcováno nebo se odráží od povrchu prostředí zpět, např. beton, závěsy, zrcadla,…
Podle toho, které frekvence prostředím prochází, lze rozdělit optické prostředí na: barevné (zbarvené) - v prostředí jsou pohlcovány pouze určité frekvence světla, tzn. prostředí propouští jen světlo určité barvy, např. barevná skla čiré - prostředím prochází všechny frekvence vlnění, tj. všechny barvy, např. čiré sklo, vzduch, voda,…
Jak se světlo šíří?
• Ze zdroje světla se šíří světlo
všemi směry
• V opticky homogenním prostředí se šíří
přímočaře
, tj. lze znázornit přímkou
• Prochází-li světlo čistým vzduchem, není vidět. Přesto každý už světelné paprsky jako světlé přímé čáry viděl – při průchodu světla znečištěným vzduchem – mlhou, mezi mraky, kouřem,…
Na čem závisí velikost osvětlené plochy?
• vzdálenosti stínítka od clony • velikosti otvoru ve cloně • vzdálenosti zdroje od clony stínítko clona s otvorem
Zdroje informací (obrázky a texty):
• Učebnice fyziky pro základní školy – R. Kolářová, J. Bohuněk, I. Štoll, M. Svoboda, M. Wolf, nakladatelství Prometheus 2001 – K. Rauner, V. Havel, M. Randa, nakladatelství Fraus 2007 – J. Maršák, nakladatelství Kvarta Praha 1993 • Pracovní sešit k učebnici fyziky – K. Rauner, V. Havel, M. Randa, nakladatelství Fraus 2007 • Přehled učiva fyziky – S. Pople a P.Whitehead, nakladatelství Svojtka&Co. 1999 • Fyzika - přehled učiva základní školy – J. Vachek, nakladatelství SPN 1978 • Fyzika I. a II. – Z. Horák a F. Krupka, nakladatelství SNTL/ALFA, 1976
• Pohled do vesmíru – C. Scottová, nakladatelství Fragment 2006 • Věda – hranice poznání – C. A. Ronan, nakladatelství Knižní klub 1997 • Chemie. Fyzika, astronomie – Překlad J. Braun, P. Anderle, I. Haverlík, nakladatelství Albatros 1978
Internetové zdroje:
• • • • • • • • • • • • • • http://www.aldebaran.cz
http://fyzweb.cz
http://www.youtube.com
encyklopedie – wikipedie http://www.physics.isu.edu/radinf/properties.htm
http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/vyuziti_radioaktivnich.html
http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/index.htm
www.jreichl.com/fyzika/vyuka/vyuka.htm
http://www.ian.cz/index.php
http://mynasadata.larc.nasa.gov/ElectroMag.html
http://www.army.cz/images/id_8001_9000/8753/radar/k21.htm
http://www.osel.cz/index.php?kat=2 http://radek.jandora.sweb.cz/f11.htm
http://www.scienceminusdetails.com/2011/03/what-is-nuclear-radiation-and-how can.html