Svetlo

Svetlo Svetlo – stretávame sa z ním celý život. Vlastne život bez neho by na zemi ani nebol možný. Za svetlo považujeme aj svetlo vytvorené umelo, teda napríklad nocné svetlo. Každé svetlo vzniká v nejakom zdroji svetla. Je to zdroj, ktorý mení iné druhy energie na svetelnú. Co teda môžeme považovat za zdroje osvetlenia? Tak predovšetkým je to slnko, hviezda našej sústavy planét, ktorá poskytuje maximálne svetlo v okruhu niekolkých svetelných rokov okolo našej planéty. Dalej sú to okolité hviezdy, ktoré ožarujú našu nocnú oblohu, no ich svetlo k nám nezriedka letí niekolko stoviek rokov a tak sa koncoví efekt javí len ako malá bodka na oblohe. Po slnku druhým najžiarivejším prírodným telesom je urcite mesiac, no ten len odráža svetlo zo slnka a tak je to vlastne opät len svetlo slnka. Tak to by boli asi všetky prírodné zdroje svetla. No aby sme mohli vidiet aj v noci, ked sa k nám svetlo so slnka nedostane, je tu aj umelo vytvorené svetlo. Jeho zdrojmi sú predovšetkým žiarovky, výbojky, a tzv. svietiace diódy resp. neónové trubice. Špeciálny zdrojom je laser. Tieto rozžarujú mestá a dediny po celom svete. Vdaka umelému svetlu sme my ludia schopný viest nocný život, pracovat a robit v noci všetko to co cez aj den. Svetlo s týchto zdrojov je také intenzívne, že okolo velkých miest sa môže pocas noci vytvorit žiara, ktorá dokáže osvetlit aj miesta v blízkosti mesta, ale aj v meste, ktoré nie sú osvetlené. Ide vlastne o to že svetlo ktoré je umelo vytvorené smeruje k oblohe a tam sa od mrakov a rôznych plynov odráža spät na zem a vytvára tak svetelný efekt. Tento efekt je však najviac pozorovatelný za nejasnej oblohy. Co je to vlastné svetlo a ako ho môžeme vnímat sa budem snažit popísat v niekolkých nasledujúcich riadkoch. Svetlo – je to elektromagnetické žiarenie takých vlnových dlžok, na ktoré je ludské oko citlivé. Pokrýva len velmi úzky interval z celého elektromagnetického spektra a to približne 360 – 780 nm. Rýchlost svetla je tak velká, že sa vlastne ani nedá zistit. Zatial najpresnejším meraním sme dospeli k záveru, že rýchlost svetla vo vzduchoprázdne je velmi približne 300000 kms-1. jeden z najdôležitejších a zároven najjednoduchším faktom pre svetlo je to, že sa šíri priamociaro. Ak však narazí na prekážku ako je napríklad sklenená doska dochádza k tzv. difrakcii alebo k lomu svetla. Ohyb vlnenia (difrakcia) - je, ak prekážka zamedzí v dalšom postupe len cast vlnoplochy, elementárne vlnenia sa dostanú aj do geometrického tiena prekážky. Jav sa stáva výrazným, ak rozmery prekážok sú porovnatelné s vlnovou dlžkou. Kedže svetlo má velmi krátke vlnové dlžky, ohybové javy sú zretelné pozorované pri úzkych štrbinách a malých otvoroch. Ohyb svetla na štrbine - druhá štrbina má nastavitelný otvor - ak ho budeme zmenšovat, zistíme, že v oblasti geometrického tiena sa objavia svetlé prúžky. Pri zmenšovaní šírky štrbiny sa svetlé prúžky od stredného prúžka vzdalujú. Podobne je to aj na vlase. Ohyb svetla na kruhovom otvore - pozorujeme analogické ohybové javy ako pri predchádzajúcich pokusoch, ale kruhového tvaru. Pri všetkých ohybových javoch sa v tmavých miestach svetlo zoslabuje, v svetlých zosilnuje - teda svetelné vlnenia po ohybe na prekážke interferujú. O tom ako rozhoduje dráhový rozdiel interferujúcich vlnení. Rozlišovacia medza mikroskopu - je najmenšia vzdialenost y dvoch bodov, ktoré mikroskopom vidíme ako oddelené. Rozlišovacia schopnost mikroskopu - sa rovná prevrátenej hodnote rozlišovacej medze. Slnecné svetlo je biele, no ak prejde hranolom, ukážu sa všetky farby, ktoré existujú vo viditelnom svetle. Biele svetlo je zmesou jednoduchých spektrálnych svetiel, teda zmesou vlnení s rozlicnými frekvenciami. Monofrekvencné svetlo je svetlo s jednou frekvenciou. Takéto svetlo neexistuje, najviac sa mu približuje laserové. Rada týchto farieb v bielom svetle sa nazýva spektrum, presnejšie viditelné spektrum. V nom vždy nasledujú farby: cervená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová a fialová. Spektrum je rozdelenie svetelnej energie podla jednotlivých farieb, presnejšie ich vlnových dlžok (frekvencií). Ak je energia rozdelená na všetky vlnové dlžky, hovoríme o spojitom spektre, ak pripadá len niekolko vlnových dlžok, ide o ciarové spektrum. Príkladom spojitého spektra je dúha, ciarové spektrum vyžarujú výbojky. Rozklad bieleho svetla na jeho zložky nazývame disperzia svetla. Interferencné a ohybové svetelné javy, ako aj disperzia svetla dokazujú vlnovú povahu svetla. Interferencia svetla - skladanie vlnení(napr. mydlové bubliny, olej na vode). - vlnenia musia mat rovnakú frekvenciu a stály s casom sa nemenný fázový rozdiel- takéto vlnenia sú koherentné. Bohatstvo farieb vo svetle je len odrazom rozmanitosti farieb, z ktorých je zložené biele svetlo. Svetlo sa prejavuje dvojakým spôsobom: ako vlnenie a ako prúd castíc. Svetlo podmienuje život rastlín podporou základných chemických procesov, ktoré v nich prebiehajú, a tým aj existenciu ostatných foriem života na Zemi. Je prícinou zrakového vnemu, ktorý spomedzi piatich zmyslov poskytuje cloveku informácie z najväcších vzdialeností. Svetlo sa stále viac zacína využívat na prenos informácií prostredníctvom svetlovodov, ale aj v pocítacoch, no a uplatnenie nachádza aj svetlo z laserov, co je špeciálny zdroj svetla. Povedzme si nieco o jednotlivých zdrojoch svetla. Slnko - je to našej zemi najbližšia hviezda a teda aj najbližší zdroj svetla. Je stredom slnecnej sústavy. Slnko sa skladá zo žeravých plynov ciže plazmy, v ktorých je 73% vodíka, 25% hélia a len 2% ostatných prvkov. Uprostred slnka prebiehajú reakcie, pricom sa uvolnuje velké množstvo energie, ktorú my ludia dokážeme pozorovat ako teplo no predovšetkým ako svetlo, ktoré sa zo slnka šíri. Samotné slnko má svietivost 2,431.1027cd (cd = candela). Toto je maximálna svietivost, ktorá existuje v našej slnecnej sústave. Svietivost slnka využíva aj Mesiac, ktorý tak vytvára dojem, že svieti. Hviezdy – vesmírne telesá tvoriace našu galaxiu. Kedže sa venujeme svetlu, udávam v tabulke niekolko najjasnejších hviezd na oblohe, pretože za jasnej noci dokážu predovšetkým tieto hviezdy vytvorit na zemi celkom slušné svetlo. Meno Vzdialenost v svetelných rokoch Svetelné spektrum Svietivost x 2,431.1027cd Rigel 1300 B2 118000 Deneb 1600 A2 60000 Betelgeuze 900 M2 42000 Antares 600 M1 11000 Adara 640 B2 8000 Spica 430 B1 5800 Acrus 400 B1 5800 Mimosa 330 B0 2700 Hadar 200 B1 1800 Žiarovka – elektrický svetelný zdroj, v ktorom vzniká svetlo rozžeravením vlákna elektrickým prúdom. Žeraviace vlákno je najdôležitejšou castou žiarovky, dlžka vlny a sfarbenie žiarenia, ktoré vlákno vysiela, závisí od teploty vlákna. Žiarovku, v ktorej bola elektrickým prúdom rozžeravená kaolínová tycinka, vynašiel v roku 1876 ruský vynálezca P. N: Jablockov. Žiarovku s uhlíkovým vláknom vo vzduchoprázdnej sklennej banke zostrojil v roku 1878 americký vynálezca a podnikatel T. A. Edison. Od roku 1909 sa ako vlákno používa volfrámový drôtik. Svietiace diódy – nazývajú sa aj neónové svetlá. Dajú sa tvarovat do rôznych tvarov a technologickým postupom dokážeme vytvorit rôzne farby osvetlenia. Princíp ich svietenia spocíva v jave nazývanom elektrický výboj v plynoch. Aj napriek tomu, že plyny sú zvycajne nevodivé. Záblesk cervenooranžového svetla emitovaného plynom si vedci prvý raz všimli na prelome 19. a 20. storocia, ked skúmali elektrický výboj vo vzácnom plyne neóne pri nízkych tlakoch. Princíp spocíva v zrážaní sa elektrónov letiacich velkou rýchlostou uzavretou trubicou s atómmi neónu. Elektróny tak nadobúdajú nadbytocnú energiu, ktorú potom uvolnujú vo forme elektromagnetického žiarenia. Jeho frekvencia leží v oblasti viditelného svetla a my ju vnímame ako jasné cervenooranžové svetlo. S podobným javom sa stretávame aj pri iných plynoch uzavretých v trubiciach. Uvidíme však iné farby z dôvodu odlišnej frekvencie elektromagnetického žiarenia, ktoré sa pri reakcii vyžaruje. Laser – špeciálny zdroj svetla, ktorý vyžaruje velmi úzky, takmer nerozbiehavý zväzok lúcov jedinej vlnovej dlžky. Na rozdiel od žiarovky svetelné vlny nevychádzajú z neho náhodne a chaoticky, ale usporiadane: naraz a jedným smerom. Dôsledkom toho je vysoká koncentrácia vyžarovanej energie, takže úzkym laserovým lúcom možno obrábat kovy, vypalovat do skla ozdobné vzory, alebo použit ho v chirurgii namiesto skalpela. Laserovým lúcom je možné preniest za sekundu niekolko milión krát viac informácií ako elektromagnetickými vlnami. Umelé svetlo má aj nepriaznivé úcinky na životné prostredie. Medzi najdôležitejšie patria vplyvy na ludský zrak, ovplyvnovanie fotosyntézy rastlín. Napríklad pri castých zmenách sfarbenia, alebo pri blikaní žiaroviek, ci svetelných diód dochádza k poruchám zraku, kedže je sietnica oka ostrelovaná casto meniacimi sa vlnami svetla. Co sa týka fotosyntézy rastlín, tá je ovplyvnená nocným osvetlením, alebo aj zámerne, ak sa požaduje napríklad umelé zvýšenie úrodnosti rastlín. Dej fotosyntézy tak prebieha v rastlinách skoro nepretržite, co vytvára na bunky velkú zátaž. Dôsledkom môže byt práve opacný efekt a to malá úrodnost resp. odumieranie „unavených“ rastlín.