FYO

Z Varhoo
(Rozdíly mezi verzemi)
Přejít na: navigace, hledání
(Založena nová stránka: == Pojmy: == Shnellovi zákony # zákon odrazu # zákon lomu Chromatická disperze - Index lomu záleží na vlnové délce světla. Vzhledem k tomu, že se světlo skl…)
 
(→‎Veličiny)
 
(Není zobrazeno 31 mezilehlých verzí od 2 uživatelů.)
Řádka 1: Řádka 1:
  +
== Teorie ==
  +
'''Mechanické vlny'''
  +
* šíří se v látkovém, pružném prostředí (pevné látky, kapaliny, plyny), nešíří se ve vakuu
  +
* vlnové funkce vyhovují Newtonovým zákonům
  +
* dochází k přenosu energie, hybnosti, nedochází k přenosu látky
  +
* příklady: vlny na vodní hladině (voda), zvukové vlny (vzduch), seizmické vlny (hornina)
  +
  +
'''Elektromagnetické vlny'''
  +
* šíří se v látkovém prostředí i ve vakuu
  +
* vlnové funkce vyhovují Maxwellovým rovnicím
  +
* dochází k přenosu energie, hybnosti
  +
* příklady: světlo (viditelné, ultrafialové), rádiové, televizní vlny, mikrovlny, RTG záření, gama záření
  +
* rychlost světla ve vakuu (platí pro všechny elektromagnetické vlny): c = 299792458 m.s-1
  +
  +
'''Vlny pravděpodobnostní (částicové, de Brogliovy vlny)'''
  +
* hmotné objekty (elektrony, protony, atomy, molekuly atd.) se za určitých okolností projevují jako vlny, interferují
  +
* můžeme jim přiřadit vlnovou délku, frekvenci
  +
* vlnové funkce jsou řešením Schrödingerovy rovnice
  +
* lze pozorovat interferenci částic, difrakci částic atd.
  +
  +
'''Difrakce na obdélníkové štěrbině'''
  +
* Fraunhoferův ohyb na obdélníkové štěrbině.
  +
* Na štěrbinu dopadá rovinná monochromatická vlna vlnové délky <math>\lambda\!</math>
  +
* Podél štěrbiny má dopadající vlna stejnou fázi. Při postupu daným úhlem <math>\beta\!</math> má vlnění vycházející z elementární zóny šířky <math>ds</math> vzhledem k vlnění z krajní zóny (tj. okolí bodu s = 0) dráhový rozdíl <math>s \sin\beta\!</math>, tj. fázový rozdíl <math>\phi=ks \sin\beta\!</math>
  +
* Amplituda světelných kmitů vystupujících ze zóny <math>ds</math> je úměrná velikosti zóny, tj. <math>a \cdot d \cdot s</math>.
  +
  +
'''Difrakce na kruhové štěrbině'''
  +
* TODO
  +
 
== Pojmy: ==
  
== Pojmy: ==
   
−
Shnellovi zákony
+
'''Stojatá vlna''' - <math>u(x,t) = u_m sin(\omega t - kx)</math>
−
# zákon odrazu
+
−
# zákon lomu
 +
'''Interferometry''' - Optické přístroje, které štěpí vlnu na dvě části. Ty potom procházejí různými drahami a jsou znovu spojeny a detekuje se intenzita vlny vzniklé jejich superpozicí. Děliče světla - polopropustná zrcadla (splitter), zrcadla (mirror).
  +
  +
  +
'''Shnellovi zákony'''
  +
# zákon odrazu <math>\alpha_1=\alpha_1'\!</math>
  +
# zákon lomu <math>n_1\sin (\alpha_1)=n_2\sin (\alpha_2)\!</math>
  +
  +
'''Chromatická disperze''' - Index lomu záleží na vlnové délce světla. Vzhledem k tomu, že se světlo skládá z různých vlnových délek, lomí se pod různýmí úhly.
  +
  +
'''Totální reflexe ''' - Jedná se o uplný odraz světla, nedochází k vůbec žádnému lomu světla
  +
  +
'''Polarizace odrazem''' - Vychází z Fresnelových vztahů, <math>\alpha_1+\alpha_2 = \frac{\pi}{2}</math>
  +
  +
'''Brewsterův úhel''' - pokud světlo dopadá por určitým uhlem, má odražené světlo pouze kolmou složku [http://www.example.com Wikipedie Brewsterův úhel]
  +
:<math>\operatorname{tg}\,\theta_B = n_{12} = \frac{n_2}{n_1}</math>
  +
  +
'''Stefanův-Boltzmannův zákon''' - zákon popisuje celkovou intenzitu absolutně černého tělesa.
  +
  +
Stefanova-Boltzmanova konstanta pak má hodnotu <math>5.67 \cdot 10^{-8} W/(m^2 K^4)</math>
  +
  +
Obecný vzorec pro výpočet intenzity vyzařování <math>I = \sigma T^4</math>
  +
  +
'''Permittivity of vacuum''' <math>\epsilon_0 = 8.85\cdot 10^{-12}</math>
  +
  +
'''Optické čerpání''' - Přechod elektronového systému na vyšší energetickou hladinu po absorpci fotonu. Využívá se v laserech pro dosažení inverze v obsazení hladin, zdrojem optického záření (fotonů), bývá výbojka či jiný laser.
  +
  +
'''Inverze populace''' - Jedná se o takový fyzikální stav kvantové soustavy, při kterém došlo k takovému obsazení energetických hladin částicemi, které neodpovídá rovnovážnému rozdělení tj. kdy jistém kvantovém přechodu populace horní energetické hladiny vyšší než na hladině dolní.
  +
  +
'''Metastabilní stavy''' - Stavy zkoumaného systému odpovídající lokálnímu minimu termodynamického potenciálu. V tomto stavu, který neodpovídá stavu termodynamické rovnováhy, může systém setrvávat i dlouhou dobu. Příkladem metastabilního stavu látky může být například sklo, podchlazená kapalina.
  +
  +
'''Stimulovaná emise''' - Obecně emise koherentního elektromagnetického záření z látky vyvolaná dopadajícím zářením za současného přechodu části kvantové soustavy z excitovaného stavu do stavu základního. Známé je především její využití v laserech k zesilování světla žádaných vlastností.
  +
  +
'''Spontánní emise''' je kvantový jev, při kterém dochází k vyzáření fotonu z excitované kvantové soustavy za současného přechodu kvantové soustavy do základního stavu (nebo obecně do stavu s nižší energií). Na rozdíl od případu stimulované emise přechází kvantová soustava z excitovaného do základního stavu samovolně.
  +
  +
'''Optickým rezonátor''' - Dutina obklopená odrazovými plochami, v níž je pasivní dielektrické prostředí. Odrazy záření v rezonátoru se využívají k dosažení inverzní populace.
  +
  +
'''Metastabilní energetická hladina''' - stav atomu který není možné nazvat stacionarním (stabilním) ale je téměř stacionarní, tedy, že sa k němu blíží. Metastabilní označuje elementy s dlouhou životností.
  +
  +
==Veličiny==
  +
* Intenzita záření
  +
* Zářivý tok
  +
* Ozáření <math>E_e=d\Phi/dS</math> [W/<math>m^2</math>]
  +
* Intenzita vyzařování <math>M_e=d\Phi/dS</math> [W/<math>m^2</math>]
  +
* Zářivost
  +
* Zář
   
−
Chromatická disperze - Index lomu záleží na vlnové délce světla. Vzhledem k tomu, že se světlo skládá z různých vlnových délek, lomí se pod různýmí úhly.
 +
* Intenzita zvuku - energie, která projde jednotkovou plochou kolmou na směr šíření zvuku za jednotku času
  +
* Hladina intenzity zvuku - <math>L = 10 \cdot \log{I/I_o}</math>

Aktuální verze z 7. 6. 2011, 10:07

[editovat] Teorie

Mechanické vlny

  • šíří se v látkovém, pružném prostředí (pevné látky, kapaliny, plyny), nešíří se ve vakuu
  • vlnové funkce vyhovují Newtonovým zákonům
  • dochází k přenosu energie, hybnosti, nedochází k přenosu látky
  • příklady: vlny na vodní hladině (voda), zvukové vlny (vzduch), seizmické vlny (hornina)

Elektromagnetické vlny

  • šíří se v látkovém prostředí i ve vakuu
  • vlnové funkce vyhovují Maxwellovým rovnicím
  • dochází k přenosu energie, hybnosti
  • příklady: světlo (viditelné, ultrafialové), rádiové, televizní vlny, mikrovlny, RTG záření, gama záření
  • rychlost světla ve vakuu (platí pro všechny elektromagnetické vlny): c = 299792458 m.s-1

Vlny pravděpodobnostní (částicové, de Brogliovy vlny)

  • hmotné objekty (elektrony, protony, atomy, molekuly atd.) se za určitých okolností projevují jako vlny, interferují
  • můžeme jim přiřadit vlnovou délku, frekvenci
  • vlnové funkce jsou řešením Schrödingerovy rovnice
  • lze pozorovat interferenci částic, difrakci částic atd.

Difrakce na obdélníkové štěrbině

  • Fraunhoferův ohyb na obdélníkové štěrbině.
  • Na štěrbinu dopadá rovinná monochromatická vlna vlnové délky <math>\lambda\!</math>
  • Podél štěrbiny má dopadající vlna stejnou fázi. Při postupu daným úhlem <math>\beta\!</math> má vlnění vycházející z elementární zóny šířky <math>ds</math> vzhledem k vlnění z krajní zóny (tj. okolí bodu s = 0) dráhový rozdíl <math>s \sin\beta\!</math>, tj. fázový rozdíl <math>\phi=ks \sin\beta\!</math>
  • Amplituda světelných kmitů vystupujících ze zóny <math>ds</math> je úměrná velikosti zóny, tj. <math>a \cdot d \cdot s</math>.

Difrakce na kruhové štěrbině

  • TODO

[editovat] Pojmy:

Stojatá vlna - <math>u(x,t) = u_m sin(\omega t - kx)</math>

Interferometry - Optické přístroje, které štěpí vlnu na dvě části. Ty potom procházejí různými drahami a jsou znovu spojeny a detekuje se intenzita vlny vzniklé jejich superpozicí. Děliče světla - polopropustná zrcadla (splitter), zrcadla (mirror).


Shnellovi zákony

  1. zákon odrazu <math>\alpha_1=\alpha_1'\!</math>
  2. zákon lomu <math>n_1\sin (\alpha_1)=n_2\sin (\alpha_2)\!</math>

Chromatická disperze - Index lomu záleží na vlnové délce světla. Vzhledem k tomu, že se světlo skládá z různých vlnových délek, lomí se pod různýmí úhly.

Totální reflexe - Jedná se o uplný odraz světla, nedochází k vůbec žádnému lomu světla

Polarizace odrazem - Vychází z Fresnelových vztahů, <math>\alpha_1+\alpha_2 = \frac{\pi}{2}</math>

Brewsterův úhel - pokud světlo dopadá por určitým uhlem, má odražené světlo pouze kolmou složku Wikipedie Brewsterův úhel

<math>\operatorname{tg}\,\theta_B = n_{12} = \frac{n_2}{n_1}</math>

Stefanův-Boltzmannův zákon - zákon popisuje celkovou intenzitu absolutně černého tělesa.

Stefanova-Boltzmanova konstanta pak má hodnotu <math>5.67 \cdot 10^{-8} W/(m^2 K^4)</math>

Obecný vzorec pro výpočet intenzity vyzařování <math>I = \sigma T^4</math>

Permittivity of vacuum <math>\epsilon_0 = 8.85\cdot 10^{-12}</math>

Optické čerpání - Přechod elektronového systému na vyšší energetickou hladinu po absorpci fotonu. Využívá se v laserech pro dosažení inverze v obsazení hladin, zdrojem optického záření (fotonů), bývá výbojka či jiný laser.

Inverze populace - Jedná se o takový fyzikální stav kvantové soustavy, při kterém došlo k takovému obsazení energetických hladin částicemi, které neodpovídá rovnovážnému rozdělení tj. kdy jistém kvantovém přechodu populace horní energetické hladiny vyšší než na hladině dolní.

Metastabilní stavy - Stavy zkoumaného systému odpovídající lokálnímu minimu termodynamického potenciálu. V tomto stavu, který neodpovídá stavu termodynamické rovnováhy, může systém setrvávat i dlouhou dobu. Příkladem metastabilního stavu látky může být například sklo, podchlazená kapalina.

Stimulovaná emise - Obecně emise koherentního elektromagnetického záření z látky vyvolaná dopadajícím zářením za současného přechodu části kvantové soustavy z excitovaného stavu do stavu základního. Známé je především její využití v laserech k zesilování světla žádaných vlastností.

Spontánní emise je kvantový jev, při kterém dochází k vyzáření fotonu z excitované kvantové soustavy za současného přechodu kvantové soustavy do základního stavu (nebo obecně do stavu s nižší energií). Na rozdíl od případu stimulované emise přechází kvantová soustava z excitovaného do základního stavu samovolně.

Optickým rezonátor - Dutina obklopená odrazovými plochami, v níž je pasivní dielektrické prostředí. Odrazy záření v rezonátoru se využívají k dosažení inverzní populace.

Metastabilní energetická hladina - stav atomu který není možné nazvat stacionarním (stabilním) ale je téměř stacionarní, tedy, že sa k němu blíží. Metastabilní označuje elementy s dlouhou životností.

[editovat] Veličiny

  • Intenzita záření
  • Zářivý tok
  • Ozáření <math>E_e=d\Phi/dS</math> [W/<math>m^2</math>]
  • Intenzita vyzařování <math>M_e=d\Phi/dS</math> [W/<math>m^2</math>]
  • Zářivost
  • Zář
  • Intenzita zvuku - energie, která projde jednotkovou plochou kolmou na směr šíření zvuku za jednotku času
  • Hladina intenzity zvuku - <math>L = 10 \cdot \log{I/I_o}</math>
Citováno z „http://wiki.varhoo.cz/index.php?title=FYO&oldid=910“
Osobní nástroje