Svetlo
je elektromagnetické žiarenie, ktoré je vďaka svojej vlnovej dĺžke viditeľné okom, alebo všeobecnejšie elektromagnetické vlnenie od infračerveného po ultrafialové. Tri základné vlastnosti svetla (a elektromagnetického vlnenia vôbec) sú svietivosť (amplitúda), farba (frekvencia) a polarizácia (uhol vlnenia). Kvôli dualite častice a vlnenia má svetlo vlastnosti ako vlnenia, tak aj častice.
Elektromagnetické žiarenie
je prenos energie v podobe elektromagnetického vlnenia. Elektromagnetické vlnenie alebo elektromagnetická vlna je lokálne vzniknutá zmena elektromagnetického poľa, periodický dej, pri ktorom dochádza k priestorovej a časovej zmene vektora intenzity elektrického poľa a súčasne vektora magnetickej indukcie.
Elektromagnetické žiarenie zahŕňa elektromagnetické spektrum: gama žiarenie, röntgenové žiarenie, ultrafialové žiarenie, viditeľné žiarenie, infračervené žiarenie, mikrovlnné žiarenie a rádiové žiarenie. Šíri sa vákuom, priesvitnými a priehľadnými látkami. Rýchlosť jeho šírenia vo vákuu, alebo tiež rýchlosť svetla je 299 792 458 m/s. Táto rýchlosť je podľa teórie relativity najväčšia možná rýchlosť vo vesmíre. Avšak podľa Hawkingovej teórie môže svetlo uniknúť z čiernej diery v podobe nízkoenergetických fotónov, ktoré sa pohybujú rýchlosťou väčšou ako je rýchlosť svetla.Taktiež sa predpokladá, že vesmir sa v prvých chvíľach Veľkého Tresku sa rozpínal rýchlosťou oveľa väčšou ako je rýchlosť svetla. Človek je zrakom schopný vnímať len úzku oblasť spektra od cc 380 do 760 nm, nazývanú viditeľné svetlo. Niektoré živočíchy sú schopné vidieť aj v iných oblastiach spektra.
Kvantá elektromagnetického žiarenia sa nazývajú fotóny.
Elektromagnetickým žiarením sa zaoberá fyzikálny odbor elektrodynamika, čo je pododbor elektromagnetizmu. Infračerveným žiarením, viditeľným svetlom a ultrafialovým žiarením sa zaoberá optika.
Viditeľné svetlo
je časť elektromagnetického spektra s frekvenciou 7,5×1014 Hz (hertz) až 3,8×1014 Hz, kde rýchlosť (c), frekvencia (f alebo ν), a vlnová dĺžka (λ) zachovávajú vzťah:
a rýchlosť svetla vo vákuu c0 je konštanta. Vlnová dĺžka viditeľného svetla vo vákuu, je teda 380 nm (fialová zložka) až 780 nm (červená zložka).
Presnejšie povedané tento rozsah je viditeľným svetlom pre človeka. Niektoré druhy živočíchov vnímajú rozsah iný – napríklad včely ho majú posunutý smerom ku kratším vlnovým dĺžkam (ultrafialové svetlo), naopak niektoré plazy vnímajú ako viditeľné aj to, čo je pre človeka už infračervené žiarenie.
Rozsah vnímaných vlnových dĺžok je daný predovšetkým tým, že v oblasti viditeľného svetla je maximum elektromagnetického žiarenia zo Slnka dopadajúceho na zemský povrch, to znamená, že v tomto rozsahu je najlepšie vidieť.
Rýchlosť svetla
Rýchlosť svetla vo vákuu sa presne rovná 299 792 458 metrov za sekundu (1 079 252 848,8 km/h). Rýchlosť svetla sa značí písmenom c (údajne z latinského celeritas, čo znamená rýchlosť). Táto presná hodnota nie je určená meraním, ale definíciou, nakoľko samotná jednotka meter je definovaná z hľadiska rýchlosti svetla a sekundy. Rýchlosť svetla v inom prostredí (teda nie vo vákuu) je menšia ako c (čo definuje index lomu prostredia).
Rýchlosť svetla bola v histórii veľakrát meraná. Prvé presné meranie vykonal Dán Ole Rømer v roku 1676. Pozoroval pohyb planéty Jupiter a jeho mesiaca Io teleskopom a spozoroval odchýlku v zdanlivej dobe obehu Io. Rømer vyrátal rýchlosť svetla na 227 000 km/s.
Prvé úspešné meranie pozemskými prostriedkami vykonal Hippolyte Fizeau v roku 1849. Fizeau poslal zväzok svetla na zrkadlo vložiac mu do cesty točiace sa ozubené koleso. Pri známej rýchlosti otáčania kolesa vyrátal rýchlosť svetla na 313 000 km/s.
Presné merania určili rýchlosť svetla na 299 792 458 m/s. Rýchlosť svetla je vo všetkých smeroch vo vákuu rovnaká a nezávisí od vzájomného pohybu zdroja a pozorovateľa.
Optika, optické javy
Lomsvetla
V rôznych prostrediach sa svetlo šíri rôznou rýchlosťou. Keď svetloprechádza rozhraním medzi takmito dvomi rôznymi prostrediami, spomaľujesa (alebo zrýchľuje) a podlieha lomu. Spomalenie v danom prostredíoproti vákuu vyjadruje jeho index lomu n, kde
kdeje rychlosť svetla vo vákuu arýchlosť svetla v danomprostredí. Index lomu vo vákuu je n = 1 a v inom prostredí n > 1.
Keďsvetlo prechádza z vákua/materiálu do iného materiálu/vákua, frekvenciazostáva rovnaká, ale mení sa vlnová dĺžka. Keď lúč nedopadá kolmo narozhranie, zmení sa aj uhol šírenia. Lom na šošovke sa využíva vokuliaroch, lupách, kontaktných šošovkách, mikroskopoch či refrakčnýchteleskopoch.
Svetlo sa šíri vzduchom rýchlejšie ako vodou,alebo sklom. Keď svetelný lúč vojde zo vzduchu do vody, svetlo sa šíri vúseku pod vodou pomalšie než nad vodou a hovoríme, že svetelný lúč saláme.
Obrázok: Lámanie svetla je najlepšie pozorovateľné vo vode. Tmavý obľžnik reprezentuje aktuálnu pozíciu uloženia ceruzky v prietore vody. Sivý obĺžnik reprezentuje zdanlivú polohu ceruzky vo vode. Všimnite si že koniec (X) vypadá ako konec (Y), ale pozícia je podstatne menšia od hladiny vody než (X).
Šošovky
Optické šošovky sú známe zokuliarov – špeciálne tvarované kusy skla, alebo umelej hmoty, ktorélomia prechádzajúce svetlo. Rozlišujeme dva druhy šošoviek a to:
Spojky- Spojné šošovky, sú v strede silnejšie ako na okraji aspájajú svetelné lúče do jedného bodu – ohniska.(používajú sa napr. akozväčšovacie sklo, okuliare pre ďalekozrakých).
Rozptylky -Rozptylné šošovky, sú v strede slabšie ako na okraji arozptyľujú svetlo na všetky strany.
(použivajú sa v okuliaroch pre krátkozrakých)
Ďalekohlady
refraktor – ďalekohlad pracujúci na princípe lomu svetla.
reflektor – ďalekohlad pracujúci na princípe odrazu svetla.
Farby
Sklenenýhranol rozkladá svetlo na duhové farby t.j. červená, oranžová, žltá,zelená, modrá, fialová. Tento farebný pás sa nazýva spektrum. Primiešaní farebných svetiel sa farby sčítavajú.
Miešaním trochzákladných, alebo prímarnych farieb červená, zelená a modrá, môžemepodľa intenzity tej ktorej farby dosiahnuť rôzne odtiene farieb. Jeveľký rozdiel medzi miešaním farebného svetla a farbív, pretože prifarbivách sa farby odčítavajú a naopak pri svetle sa farby sčítavajú.Keď sa pozeráme na modro vymaľovanú izbu uvidíme len tú časť svetla,ktoré nebolo pohltené farbivom, pretože náter takmer všetky farby svetlapohltil, len modrá časť svetla sa od neho odrazila.
Okuliare
Keďje oko zdeformované (pretiahnuté), môže sa stať, že vzdialenosť medzišošovkou a sietnicou je väčšia, než ohnisková vzdialenosť a to má zanásledok, že obraz vzdialených predmetov sa vytvorí pred sietnicou apreto ho človek postihnutý touto anomáliou vidí rozmazaný – jekrátkozraký – pred oči preto dávame rozptylky.
Naopak keď je okosploštené, môže sa stať, že vzdialenosť medzi šošovkou a sietnicou jemenšia a vtedy sa ostrý obraz vytvorí v podstate až za sietnicou a pretohovoríme, že človek je ďalekozraký – pred oči preto dávame spojky.
Farba a vlnová dĺžka
Rôzne vlnové dĺžky mozog interpretuje ako farby, od červenej s najväčšou vlnovou dĺžkou (780 nm), po fialovú s najmenšou vlnovou dĺžkou (380 nm).
Hneď vedľa viditeľného svetla sa nachádza ultrafialové (UV), smerom do kratších vlnových dĺžok, a infračervené žiarenie (IR), smerom do dlhších vlnových dĺžok. Napriek tomu, že ľudia nevidia infračervené žiarenie, môžu ho cítiť receptormi v pokožke ako teplo.
| Vlnová dĺžka nm |
Meno Farby | Vzorka Farby |
|---|---|---|
| over 1100 | Infrared | |
| 770-1100 | Dlhé Vlny NIR | |
| 770-700 | Krátke Vlny NIR | |
| 700-640 | Červená | |
| 640-625 | Oranžovo-Červená | |
| 625-615 | Oranžová | |
| 615-600 | Jantárová | |
| 600-585 | Žltá | |
| 585-555 | Žlto-Zelená | |
| 555-520 | Zelená | |
| 520-480 | Modro-Zelená | |
| 480-450 | Modrá | |
| 450-430 | Indigo | |
| 430-395 | Fialová | |
| 395-320 | UV-A | |
| 320-280 | UV-B | |
| 280-100 | UV-C |