fyzika 1. ročník - mesosmesos.wbs.cz/fyzika/akustika_a_optika.pdf · Šíření zvuku zdroje...

Akustika a optika

Fyzika 1 ročniacutek

Vzdělaacutevaacuteniacute pro konkurenceschopnost

Inovace vyacuteuky oboru Informačniacute technologie

Mgr Petr Kučera

1MěSOŠ Klobouky u Brna

MěSOŠ Klobouky u Brna 2

Obsah teacutemat v kapitole Akustika a optika

Kmitavyacute pohyb Elektromagnetickeacute vlněniacute

Postupneacute vlněniacute Vlastnosti světla

Šiacuteřeniacute vlněniacute Odraz a lom světla

Odraz a ohyb vlněniacute Zrcadla

Vznik a druhy zvuku Čočky

Šiacuteřeniacute zvuku Zdroje světla

Vlastnosti zvuku

Infrazvuk a ultrazvuk


Kmitavyacute pohyb

Mechanickeacute kmitaacuteniacute je pohyb při němž se těleso vraciacute do tzv rovnovaacutežneacute polohy Jestliže těleso tento

pohyb konaacute pravidelně označujeme ho jako pohyb periodickyacute Periodickeacute pohyby konajiacute např čaacutesti

chvějiacuteciacute se struny na kytaře piacutesty spalovaciacuteho motoru kyvadlo naacutestěnnyacutech hodin srdce při pravidelneacute

srdečniacute činnosti zaacutevažiacute na pružině apod

Zařiacutezeniacute ktereacute volně kmitaacute bez vnějšiacuteho působeniacute se nazyacutevaacute mechanickyacute oscilaacutetor Přiacutekladem

mechanickeacuteho oscilaacutetoru je kulička zavěšenaacute na niti kteraacute představuje kyvadlo Volně zavěšeneacute

kyvadlo je v rovnovaacutežneacute poloze Kyvadlo se po vychyacuteleniacute vraciacute do rovnovaacutežneacute polohy kde maacute

největšiacute rychlost a pokračuje daacutel v pohybu až dosaacutehne největšiacute vyacutechylky Tam se zastaviacute a vraciacute se

zpět Odtud je zřejmeacute že kmitavyacute pohyb patřiacute mezi pohyby nerovnoměrneacute Jestliže kyvadlo prošlo

všemi naznačenyacutemi polohami řiacutekaacuteme že vykonalo jeden kmit


Popis kmitaveacuteho pohybu

Zaacutevislost okamžiteacute polohy kmitajiacuteciacuteho tělesa na čase zobrazuje časovyacute diagram

kde na vodorovneacute ose je čas a na svisleacute ose je okamžitaacute vyacutechylka tělesa

Průběh kmitů můžeme sledovat osciloskopem

Rovnice harmonickeacuteho pohybu

(Uacutehel ωt nazyacutevaacuteme faacuteze harmonickeacuteho pohybu a veličinu ω uacutehlovaacute frekvence)

Periodickyacute pohyb je charakterizovaacuten pravidelnyacutem opakovaacuteniacutem určiteacuteho pohybu Nejkratšiacute doba za kterou dojde

k opakovaacuteniacute stejneacuteho pohybu je perioda T Perioda nezaacutevisiacute na rozkmitu Počet opakovaacuteniacute stejneacuteho pohybu za časovou

jednotku je frekvence nebondashli kmitočet f Vztah mezi oběma veličinami

Jednotkou periody je sekunda Jednotkou frekvence je hertz (Hz) Jeden hertz je frekvence periodickeacuteho pohybu jehož

perioda trvaacute jednu sekundu V praxi se častěji použiacutevajiacute naacutesobky ndash kilohertz kHz megahertz MHz gigahertz GHz


Postupneacute vlněniacute

Jako vlněniacute označujeme šiacuteřeniacute kmitaveacuteho rozruchu prostřediacutem Vlněniacutem se přenaacutešiacute

energie čaacutestice kmitajiacute ale nepřemiacutesťujiacute se kmitajiacute kolem sveacute rovnovaacutežneacute polohy

Miacutesto z něhož se rozruch šiacuteřiacute se nazyacutevaacute zdroj vlněniacute

Přiacutečinou mechanickeacuteho vlněniacute je existence vazeb mezi čaacutesticemi (atomy molekulami)

prostřediacute kteryacutem se vlněniacute šiacuteřiacute Kmitaacuteniacute jedneacute čaacutestice se vzaacutejemnou vazbou přenaacutešiacute na dalšiacute

čaacutestici Současně se na tuto čaacutestici přenaacutešiacute energie kmitaveacuteho pohybu Řiacutekaacuteme že se

prostřediacutem šiacuteřiacute postupneacute vlněniacute Pro zjednodušeniacute popisujeme vlněniacute ktereacute se šiacuteřiacute jen

v jednom směru Jednotliveacute čaacutestice si představiacuteme jako řadu bodů vzaacutejemně vaacutezanyacutech

pružnyacutemi silami Při postupneacutem vlněniacute se pohybujiacute všechny čaacutestice prostřediacute Každaacute z nich

dosahuje postupně amplitudy vyacutechylky a pak je zase v určiteacutem okamžiku v klidu

Vlněniacute přiacutečneacute

Vlněniacute podeacutelneacute


Mechanickeacute vlněniacute se šiacuteřiacute jen pružnyacutem prostřediacutem a jeho rychlost zaacutevisiacute na druhu prostřediacute Draacutehu kterou vlněniacute proběhne za

jednu periodu nazveme vlnovaacute deacutelka Vlnovaacute deacutelka je obecně vzdaacutelenost kteryacutechkoli dvou nejbližšiacutech bodů ktereacute kmitajiacute se

stejnou faacuteziacute Body ve vzdaacutelenosti poloviny vlnoveacute deacutelky kmitajiacute s opačnou faacuteziacute Pro vlnovou deacutelku platiacute obdoba vztahu pro draacutehu

rovnoměrneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu s = v∙t

λ = 119907 ∙ 119905 nebo λ =119907

119891

kde f je frekvence vlněniacute což je frekvence kmitaacuteniacute jak počaacutetečniacuteho bodu řady tak všech ostatniacutech

bodů řady k nimž kmitavyacute rozruch dospěje λ vlnovaacute deacutelka a v rychlost šiacuteřeniacute

Pokud se do jednoho miacutesta dostane současně vlněniacute z většiacuteho počtu zdrojů dojde ke sklaacutedaacuteniacute vlněniacute Tento jev nazyacutevaacuteme

interference a může při něm dojiacutet jak k zesiacuteleniacute tak k zeslabeniacute či vyrušeniacute vlněniacute

Popis vlněniacute


Velmi důležityacute a zajiacutemavyacute jev nastane doraziacutendashli vlna na konec prostřediacute např na konec gumoveacute hadice Dojde k odrazu a vlna

postupuje opačnyacutem směrem zpět Jestliže k pevneacutemu konci dospěl nejdřiacuteve vrch vlny a po něm důl pak po odrazu je situace

opačnaacute Nejdřiacuteve postupuje důl odraženeacute vlny a teprve pak jejiacute vrch Můžeme řiacutect že faacuteze odraženeacute vlny je opačnaacute

Jinyacute průběh maacute odraz vlněniacute v přiacutepadě že vlna doraziacute na neupevněnyacute konec

Na rozdiacutel od předchoziacuteho přiacutepadu odraz probiacutehaacute tak že faacuteze odraženeacute vlny je

stejnaacute jako faacuteze vlny před odrazem

Jestliže jeden konec pružneacuteho vlaacutekna trvale harmonicky kmitaacute postupuje vlněniacute ke druheacutemu konci tam se odraacutežiacute a postupuje

opačnyacutem směrem ke zdroji vlněniacute Nastaacutevaacute zajiacutemavyacute a velmi důležityacute přiacutepad kdy interferujiacute dvě stejnaacute vlněniacute ndash přiacutemeacute a odraženeacute

kteraacute postupujiacute stejnou rychlostiacute opačnyacutemi směry Vznikne vlněniacute stojateacute ndash chvěniacute

Stojateacute vlněniacute

Chvěniacute je charakteristickeacute pro zdroje zvuku jako

např struny tenkeacute tyče vzduchoveacute sloupce ale i pro

lidskeacute hlasivky Chvěniacute samozřejmě nepozorujeme

jen u jednorozměrnyacutech předmětů Důležitou roli hraje

studium chvěniacute desek blan a jinyacutech podobnyacutech

objektů pro konstrukci různyacutech elektroakustickyacutech

zařiacutezeniacute (membraacuteny reproduktoru sluchaacutetka

mikrofony apod) u nichž požadujeme vysokou

kvalitu přenosu zvukovyacutech signaacutelů


Šiacuteřeniacute vlněniacute

Rychlost kterou se vlněniacute šiacuteřiacute zaacutevisiacute na fyzikaacutelniacutech vlastnostech prostřediacute (pružnosti a hustotě) Stanendashli se určityacute bod prostřediacute

zdrojem kmitaveacuteho rozruchu postupuje vlněniacute ze zdroje všemi směry Všechny body do nichž dospěje vlněniacute z bodoveacuteho zdroje za

stejnou dobu ležiacute na kuloveacute ploše kterou nazyacutevaacuteme vlnoplocha Všechny body stejneacute vlnoplochy kmitajiacute se stejnou faacuteziacute Směr šiacuteřeniacute

vlněniacute určuje přiacutemka kteraacute vychaacuteziacute ze zdroje vlněniacute kolmo na vlnoplochu a nazyacutevaacute

se paprsek V bliacutezkosti bodoveacuteho zdroje vlněniacute se vytvaacuteřejiacute kuloveacute vlnoplochy

Ve většiacutech vzdaacutelenostech od zdroje je však zakřiveniacute kulovyacutech vlnoploch tak maleacute

že můžeme jejich čaacutesti nahradit vlnoplochami rovinnyacutemi

Pro šiacuteřeniacute vlněniacute v libovolneacutem pružneacutem prostřediacute platiacute tzv Huygensův

princip Každyacute bod vlnoplochy do něhož dospěje vlněniacute v určiteacutem okamžiku

se staacutevaacute zdrojem noveacuteho tzv elementaacuterniacuteho vlněniacute ktereacute se šiacuteřiacute z tohoto zdroje

v elementaacuterniacutech vlnoplochaacutech Vnějšiacute obalovaacute plocha všech elementaacuterniacutech

vlnoploch tvořiacute vyacuteslednou vlnoplochu v dalšiacutem časoveacutem okamžiku


Pomociacute Huygensova principu můžeme konstruovat vlnoplochy v každeacutem dalšiacutem okamžiku šiacuteřeniacute vlněniacute znaacutemendashli polohu

některeacute vlnoplochy v okamžiku předchaacutezejiacuteciacutem a to i tehdy jestliže neznaacuteme polohu zdroje vlněniacute

Přiacutekladem může byacutet šiacuteřeniacute mechanickeacuteho vlněniacute na vodniacute hladině Jestliže použijeme překaacutežku s malyacutem otvorem pak se za

otvorem vytvaacuteřejiacute noveacute vlny tak jako kdyby byl otvor zdrojem vlněniacute

Na zaacutekladě Huygensova principu můžeme vysvětlit proč za lodiacute

vznikaacute rozšiřujiacuteciacute se braacutezda Oba přiacutemeacute okraje braacutezdy jsou

obaacutelkou kruhovyacutech vlnoploch s poloměry rostouciacutemi uacuteměrně

s časem a tedy i se vzdaacutelenostiacute od rovnoměrně plujiacuteciacute

lodi video akustickyacute třesk

Při pohybu tělesa rychlostiacute většiacute než jakou se šiacuteřiacute vlny vznikaacute raacutezovaacute

vlna Při překonaacutevaacuteniacute tlakoveacute barieacutery dochaacuteziacute k vyrovnaacuteniacute velmi

rozdiacutelnyacutech tlaků před a za tělesem provaacutezeneacutem zvukovyacutemi efekty

značneacute intenzity Tento zvuk označujeme jako akustickyacute třesk Vznik

akustickeacuteho třesku doprovaacuteziacute napřiacuteklad pohyb letadla překonaacutevajiacuteciacuteho

rychlost zvuku či pohyb střely


Odraz a ohyb vlněniacute

Jestliže vložiacuteme vlněniacute do cesty překaacutežku mohou nastat podle rozměrů překaacutežky dva zaacutekladniacute přiacutepady Jestliže je překaacutežka většiacute oproti

vlnoveacute deacutelce dochaacuteziacute k odrazu vlněniacute Princip odrazu vlněniacute můžeme vysvětlit pomociacute Huygensova principu Sledujeme vlnoplochu

kteraacute postupuje ze zdroje k rovinneacute překaacutežce K niacute vlněniacute dospiacutevaacute postupně v bodech A Aacute B Bacute V době ve ktereacute vlněniacute dorazilo do

bodu A a Aacute vznikly již kolem bodů B Bacute elementaacuterniacute vlnoplochy Jejich vnějšiacute obalovaacute plocha tvořiacute vyacuteslednyacute tvar vlnoplochy odraženeacute

Podobnyacutem způsobem sestrojiacuteme tvar odraženeacute vlnoplochy

v přiacutepadě odrazu vlnoplochy rovinneacute Sledujme rovinnou

vlnoplochu kteraacute sviacuteraacute s rovinou překaacutežky uacutehel dopadu α

Vlněniacute dospiacutevaacute k překaacutežce postupně v bodech A B C V době

kdy vlněniacute dorazilo do bodu C vznikla kolem bodu A a B

elementaacuterniacute vlnoplocha Vnějšiacute obaacutelka obou elementaacuterniacutech

vlnoploch daacutevaacute vlnoplochu odraženou kteraacute je rovinnaacute a sviacuteraacute

s překaacutežkou uacutehel odrazu αacute Uacutehel odrazu vlněniacute se rovnaacute uacutehlu

jeho dopadu na překaacutežku = zaacutekon odrazu vlněniacute


Jestliže je překaacutežka menšiacute oproti vlnoveacute deacutelce dochaacuteziacute k ohybu vlněniacute Princip ohybu vlněniacute můžeme takeacute vysvětlit pomociacute

Huygensova principu Okraje překaacutežky k nimž vlněniacute dospěje se staacutevajiacute zdrojem elementaacuterniacutech vlněniacute kteraacute se v přiacutepadě

bliacutezkyacutech okrajů tj malyacutech rozměrů překaacutežky za překaacutežkou spojujiacute čiacutemž vytvořiacute souvislou vyacuteslednou vlnoplochu

Podobnyacute jev nastaacutevaacute jendashli v překaacutežce velkyacutech rozměrů malyacute otvor Pozorujeme že za překaacutežkou se vlněniacute šiacuteřiacute všemi směry

ačkoliv bychom očekaacutevali že po průchodu otvorem bude vlněniacute postupovat jen původniacutem směrem kteryacutem se šiacuteřila rovinnaacute

vlna Pokus je důkazem že nastal ohyb vlněniacute Oba jevy majiacute velkyacute vyacuteznam v oblasti šiacuteřeniacute světla zvuku a rozhlasovyacutech vln

Dopplerův jev

Obecně lze Dopplerův princip vyjaacutedřit takto

Jestliže se zdroj vlněniacute a pozorovatel pohybujiacute pak při vzaacutejemneacutem přibližovaacuteniacute je

frekvence přijiacutemaneacuteho vlněniacute vyššiacute a při vzaacutejemneacutem vzdalovaacuteniacute naopak nižšiacute

Tento jev pozorujeme v přiacutepadech kdy se zdroj vlněniacute nejčastěji zvuku kolem naacutes

pohybuje


Vznik a druhy zvuku

Zdrojem zvuku může byacutet každeacute chvějiacuteciacute se těleso tj těleso ve ktereacutem vzniklo stojateacute vlněniacute Mohou to byacutet hudebniacute naacutestroje ladičky

hlasivky ale i jinaacute chvějiacuteciacute se tělesa např součaacutestky strojů motory apod U hudebniacutech naacutestrojů se jako zdroje zvuku použiacutevajiacute struny

tyče desky membraacuteny piacutešťaly

Struny jsou napjataacute pevnaacute vlaacutekna upevněneacute na obou konciacutech Struny se rozechviacutevajiacute smyčcem (housle) drnkaacuteniacutem (kytara) nebo

naacuterazem (klaviacuter) Po rozechvěniacute struny se z miacutesta rozruchu šiacuteřiacute oběma směry postupneacute přiacutečneacute vlněniacute k oběma pevnyacutem koncům

struny kde se odraacutežiacute s opačnou faacuteziacute Původniacute a odraženeacute vlněniacute interferuje a vznikaacute přiacutečneacute stojateacute vlněniacute ndash chvěniacute Kromě běžneacuteho

způsobu rozkmitaacuteniacute struny vznikajiacute i toacuteny třeciacute jestliže kolem struny proudiacute vzduch Vznikaacute tak svištěniacute fičeniacute hviacutezdaacuteniacute větru jehož

frekvence se měniacute podle rychlosti proudiacuteciacuteho vzduchu Stejneacute toacuteny vznikajiacute při švihnutiacute bičem při letu projektilů v parniacute piacutešťale

lokomotivy apod

Chvěniacute desek jako zdrojů zvuku lze zviditelnit vznikajiacute tak Chladniho obrazce

Tenkeacute maleacute desky se mohou chvět rozmanityacutem způsobem jsou proto schopny reprodukovat jineacute zvuky s velkou přesnostiacute což se

využiacutevaacute u telefonu reproduktorů a apod Naopak velmi velkeacute tlusteacute desky majiacute zvuk přiměřeně vysokyacute čehož se využiacutevaacute u zvonů

Ušniacute bubiacutenek je rovněž tvořen blaacutenou kteraacute maacute v uchu funkci přijiacutemače zvuku


Piacutešťaly jsou trubice v nichž se zvukovaacute vlna odraacutežiacute na jejiacutech konciacutech Takovyacute odraz vznikaacute i když jsou konce trubice otevřeneacute ale

pak neniacute odraz tak dokonalyacute jako u konce uzavřeneacuteho Pokud deacutelka vlny odpoviacutedaacute deacutelce trubice vznikne složeniacutem proti sobě

běžiacuteciacutech vln vlna stojataacute Jejiacute vlnovaacute deacutelka musiacute odpoviacutedat vlastniacute frekvenci trubice Stojateacute vlny mohou dlouho kmitat s velkou

amplitudou rozechviacutevajiacute okolniacute vzduch a opět vznikaacute dobře slyšitelnyacute toacuten Takto vytvaacuteřiacute zvuk např varhaniacutek Mnoho dalšiacutech

vlastnostiacute stojatyacutech zvukovyacutech vln je podobnyacutech vlnaacutem na struně uzavřenyacute konec trubice odpoviacutedaacute upevněneacutemu konci struny ve

ktereacutem se nachaacuteziacute uzel Vzduchovyacute sloupec se uvaacutediacute do podeacutelneacuteho chvěniacute foukaacuteniacutem proti ostreacute hraně zvaneacute ret nebo chvěniacutem

pružneacuteho jazyacutečku Ret nebo jazyacuteček majiacute funkci zdroje kmitů a vzduchovyacute sloupec rezonaacutetoru a zesilovače zvuku Retneacute piacutešťaly

jsou např fleacutetny pikoly nebo piacutešťaly varhan Ostatniacute dechoveacute naacutestroje jsou piacutešťaly jazyacutečkoveacute Naacutestroje ze dřeva (hoboj anglickyacute

roh fagot) majiacute vrtaacuteniacute kuželoveacute a dvojityacute jazyacuteček klarinet a basovyacute klarinet majiacute vrtaacuteniacute vaacutelcoveacute a jednoduchyacute jazyacuteček Plechoveacute

dechoveacute naacutestroje jsou takeacute jazyacutečkoveacute ale jazyacuteček je nahrazen sevřenyacutemi rty u naacutetrubku (roh trubky pozouny)

Podle povahy zvukoveacuteho vjemu rozlišujeme zvuky

- nehudebniacute (neperiodickeacute) ktereacute se nazyacutevajiacute takeacute hluk nebo šum jsou způsobeny nepravidelnyacutemi mechanickyacutemi rozruchy

a vniacutemaacuteme je jako praskaacuteniacute šramot vrzaacuteniacute bouchnutiacute (viz obraacutezek) nebo jako některeacute souhlaacutesky

- hudebniacute (periodickeacute) zvuky neboli toacuteny jsou způsobeny periodickyacutem chvěniacutem Patřiacute mezi ně nejen zvuky hudebniacutech naacutestrojů

ale i samohlaacutesek Nejjednoduššiacute hudebniacute zvuk kteryacute maacute sinusovyacute průběh nazyacutevaacuteme jednoduchyacute toacuten

- Pokusy se zvukem Co umiacute zvuk

Nehudebniacute zvuk - hluk Hudebniacute zvuk


Šiacuteřeniacute zvuku

Ze zdroje zvuku se šiacuteřiacute zvukoveacute vlněniacute do okolniacuteho prostřediacute V kapalinaacutech a plynech se šiacuteřiacute jako postupneacute vlněniacute podeacutelneacute v pevnyacutech

laacutetkaacutech jako postupneacute vlněniacute podeacutelneacute i přiacutečneacute Nutnou podmiacutenkou pro šiacuteřeniacute zvuku je pružneacute prostřediacute

V nepružneacutem prostřediacute (vlna korek plsť apod) se zvuk šiacuteřiacute špatně Takoveacute laacutetky použiacutevaacuteme jako zvukoveacute izolaacutetory

ve vzduchopraacutezdnu se zvuk nešiacuteřiacute

Zvukoveacute vlněniacute maacute všechny vlastnosti vlněniacute v prostoru Pro vlnovou deacutelku λ platiacute vztahy

kde T je perioda a f frekvence vlněniacute Vlnoveacute deacutelky zvuku jsou od 21 m pro frekvenci 16 Hz do 21 mm pro frekvenci 16 kHz

Rychlost zvuku zaacutevisiacute na druhu hustotě a teplotě prostřediacute

Pro vzduch obvykle počiacutetaacuteme s hodnotou 340 m sndash1

kteraacute odpoviacutedaacute teplotě vzduchu asi 15 degC

Přiacuteklady rychlosti šiacuteřeniacute zvuku v dalšiacutech laacutetkaacutech


Př 1 Lidskeacute srdce vykonaacute 75 tepů za minutu Určete periodu a frekvenci srdečniacute činnosti

Př 2 Zvuk se ve vzduchu šiacuteřiacute rychlostiacute 340 119898119904minus1 a ve vodě rychlostiacute 1 400 119898119904minus1 Vypočtěte vlnovou deacutelku přiacuteslušnou toacutenu 1198861

(komorniacute a) o frekvenci 440 119867119911 v obou prostřediacutech

Př 3 Pokusem bylo zjištěno že při frekvenci 25 kHz vznikaacute v mosazneacute tyči zvukoveacute vlněniacute o vlnoveacute deacutelce 136 m Určete

rychlost šiacuteřeniacute zvuku v mosazi


Vlastnosti zvuku

Ozvěna a dozvuk

Odraz zvukovyacutech vln můžeme pozorovat na velkeacute překaacutežce např na skalniacute stěně velkeacute budově apod Sluchem můžeme rozlišit dva

kraacutetkeacute zvuky naacutesledujiacuteciacute po sobě tehdy jendashli mezi nimi časovyacute interval alespoň 01 s Při rychlosti zvuku 340 ms musiacute byacutet stěna od naacutes

vzdaacutelena minimaacutelně 17 m V tomto přiacutepadě vznikne ozvěna jednoslabičnaacute Při vzdaacutelenosti 17n vznikne ozvěna nndashslabičnaacute

Je-li odraacutežejiacuteciacute stěna bliacuteže ke zdroji zvuku než 17 m ozvěna nevznikaacute ale prodlužuje se trvaacuteniacute zvuku původniacuteho ndash vznikaacute dozvuk

V malyacutech miacutestnostech sloužiacute k zesiacuteleniacute sluchoveacuteho vjemu

Vyacuteška zvuku

Vyacutešku jednoducheacuteho toacutenu udaacutevaacute jeho frekvence Čiacutem vyššiacute je frekvence toacutenu tiacutem maacute většiacute vyacutešku Slyšitelneacute zvukoveacute vlněniacute maacute

frekvenci od 16 Hz do 16 kHz U jednoducheacuteho toacutenu určuje frekvence absolutniacute vyacutešku toacutenu U složeneacuteho zvuku kteryacute obsahuje složky

různyacutech frekvenciacute je vyacuteška daacutena zaacutekladniacute tj nejnižšiacute frekvenciacute

Vzhledem k tomu že absolutniacute vyacutešku toacutenu většinou nedokaacutežeme přiacutemo určit sluchem zavaacutediacuteme relativniacute vyacutešku toacutenu Je daacutena

poměrem frekvence daneacuteho toacutenu k frekvenci toacutenu zaacutekladniacuteho Jako zaacutekladniacute toacuten byl v hudebniacute akustice mezinaacuterodniacute dohodou stanoven

toacuten o frekvenci 440 Hz Je označovanyacute jako komorniacute a V technickeacute praxi se jako zaacutekladniacute toacuten použiacutevaacute toacuten o frekvenci 1 kHz a označuje

se jako referenčniacute toacuten


Barva zvuku

Barva zvuku umožňuje subjektivně rozlišit toacuteny stejneacute vyacutešky ktereacute vydaacutevajiacute různeacute zdroje např hudebniacute naacutestroje Řiacutekaacuteme že zvuky

hudebniacutech naacutestrojů i lidskeacute hlasy majiacute různeacute zabarveniacute Barvu toacutenu u jednotlivyacutech hudebniacutech naacutestrojů můžeme ovlivňovat tvarem

a materiaacutelem rezonančniacute skřiacuteňky Tiacutem se zesilujiacute nebo zeslabujiacute určiteacute vyššiacute harmonickeacute toacuteny

Intenzita zvuku

K porovnaacutevaacuteniacute zvuků ktereacute vniacutemaacuteme se užiacutevaacute fyzikaacutelniacute veličina

intenzita zvuku Ta je daacutena průměrnou energiiacute vlněniacute kteraacute projde

za jednotku času (vyacutekon zvukoveacute vlny) jednotkovou plochou kolmou

ke směru šiacuteřeniacute Jednotkou hladiny intenzity zvuku je decibell (dB) Hladina intenzity zvuku

se zvyacutešiacute o 1 dB když se intenzita zvuku zvyacutešiacute asi o čtvrtinu 1 dB je zhruba nejmenšiacute rozdiacutel

v hlasitosti kteryacute sluchem ještě postřehneme Praacuteh bolesti lidskeacuteho ucha je120 dB



Infrazvuk

Člověk vniacutemaacute sluchem zvukoveacute vlněniacute o frekvenci přibližně od 16 Hz do 16 000 Hz Zvuk o frekvenci nižšiacute než 16 Hz se nazyacutevaacute

infrazvuk zvuk o frekvenci většiacute než 16 kHz se nazyacutevaacute ultrazvuk Některaacute zviacuteřata vniacutemajiacute zvuky až do 100 000 Hz

Do infrazvuku řadiacuteme předevšiacutem otřesy a zaacutechvěvy půdy kmity budov vyvolaneacute těžkyacutemi dopravniacutemi prostředky zemětřeseniacute

Vzhledem k tomu že frekvence vlastniacutech kmitů budov a jejich čaacutestiacute ležiacute často v oblasti frekvence infrazvukovyacutech vln mohou tyto

kmity vyvolat nebezpečneacute rezonančniacute jevy K registraci infrazvukovyacutech vln se dajiacute využiacutet seismografy (přiacutestroje na měřeniacute seismickyacutech

vln vznikajiacuteciacutech při zemětřeseniacutech)

Sloni použiacutevajiacute infrazvuk k vzaacutejemneacutemu dorozumiacutevaacuteniacute Mohou se tak slyšet až na vzdaacutelenosti několika kilometrů Meduacutezy vniacutemajiacute

infrazvuk pochaacutezejiacuteciacute z vln na hladině Při bliacutežiacuteciacute se bouřce mohou reagovat a vzdaacutelit se od pobřežiacute

Infrazvuk může nepřiacuteznivě působit na člověka Frekvence 7 Hz odpoviacutedaacute frekvenci alfa rytmů mozkovyacutech ktereacute odpoviacutedajiacute stavu

duševniacuteho klidu a pohody Je-li člověk vystaven frekvenciacutem bliacutezkyacutem pak se nemůže uveacutest do klidu a soustředit se Dokonce se

uvažovalo o použitiacute infrazvuku jako biologickeacute zbraně Nevyacutehodou však je že působiacute i na obsluhu zdroje zvuku

Ochrana před infrazvukem je obtiacutežnaacute protože jeho uacutetlum v různyacutech materiaacutelech je nepatrnyacute nedochaacuteziacute teacuteměř k žaacutedneacute absorpci

Jedinou možnostiacute je ho akusticky zamaskovat tj překryacutet jinyacutem slyšitelnyacutem zvukem


Ultrazvuk

Ultrazvuk maacute velmi malou vlnovou deacutelku a frekvenci většiacute než 16 kHz Při jeho šiacuteřeniacute vznikajiacute zvukoveacute stiacuteny Ultrazvukoveacute vlny se

mohou šiacuteřit ve tvaru uacutezkyacutech paprsků ktereacute se podobajiacute paprskům světelnyacutem Mohou se odraacutežet laacutemat a zaostřovat při čemž platiacute

zaacutekony analogickeacute zaacutekonům optiky Zdrojem ultrazvuku mohou byacutet magnetostrikce nebo piezoelektrickyacute jev Jako magnetostrikce se

označuje vlastnost některyacutech feromagnetickyacutech laacutetek ktereacute se vlivem zmagnetovaacuteniacute při průchodu střiacutedaveacuteho proudu pravidelně

smršťujiacute a roztahujiacute Piezoelektricky se ultrazvuk vytvaacuteřiacute pomociacute křemenneacute destičky napojeneacute na proměnneacute elektrickeacute napětiacute

Destička se v rytmu napětiacute smršťuje a roztahuje a tak kmitaacute

Ultrazvukovyacutemi vlnami ktereacute se diacuteky sveacute kraacutetkeacute vlnoveacute deacutelce maacutelo ohyacutebajiacute se daacute

zkoumat např mořskeacute dno poloha ledovce tah ryb apod Ultrazvukovaacute defektoskopie

využiacutevaacute ultrazvuk k vyhledaacutevaacuteniacute skrytyacutech vad materiaacutelu Je založena na odrazu ultrazvukovyacutech

vln na rozhraniacute dvou prostřediacute (pevneacute těleso ndash vzduch) Je-li v materiaacutelu nějakaacute vada

Ultrazvukovaacute vlna se na niacute odraziacute a je zachycena zpět přijiacutemačem Ze vzdaacutelenosti zaacuteznamů

vyslaneacuteho a odraženeacuteho impulsu lze určit hloubku vady pod povrchem

miminko ve 13 tyacutednu těhotenstviacute (asi kluk)

Na stejneacutem principu pracuje i leacutekařskaacute ultrazvukovaacute diagnostika


Elektromagnetickeacute vlněniacuteZdrojem vlněniacute nemusiacute byacutet jen mechanickeacute kmitaacuteniacute podobně se chovaacute i bdquokmitaacuteniacuteldquo elektrickeacute Kdykoli se měniacute elektrickeacute pole tvořiacute se

magnetickeacute pole Kdykoli se měniacute magnetickeacute pole vznikaacute elektrickeacute pole Takto periodicky se střiacutedajiacuteciacute elektrickeacute a magnetickeacute pole je

jedno fyzikaacutelniacute pole tzv elektromagnetickeacute pole Elektromagnetickeacute pole podobně jako jinaacute pole maacute energii kteraacute se může šiacuteřit

prostorem v podobě vlněniacute Ve stejnorodeacutem prostřediacute majiacute elektromagnetickeacute vlny kulovyacute tvar a šiacuteřiacute se přiacutemočaře jako paprsky Na rozdiacutel

od mechanickeacuteho vlněniacute nepotřebuje elektromagnetickeacute vlněniacute ke sveacutemu šiacuteřeniacute žaacutedneacute laacutetkoveacute prostřediacute a šiacuteřiacute se tedy i vakuem

V roce 1893 Hertz dokaacutezal že se elektromagnetickeacute vlny ve vakuu šiacuteřiacute rychlostiacute světla c = 120785 ∙ 120783120782120790 119950119956minus120783 elmg vlněniacute

Vlnovou deacutelku λ a frekvenci f elektromagnetickeacuteho

vlněniacute počiacutetaacuteme podle vztahů

Elektromagnetickeacute vlny se odraacutežiacute i laacutemou

Jednotliveacute druhy elektromagnetickeacuteho zaacuteřeniacute se lišiacute vlnovou

deacutelkou a tvořiacute spektrum elektromagnetickeacuteho zaacuteřeniacute


Vlastnosti světlaSvětlo je elektromagnetickeacute vlněniacute ktereacute maacute vlnovou deacutelku od 390 nm do 790 nm Toto vlněniacute je kvantovaacuteno na fotony (čaacutestice

světla) Světlo se šiacuteřiacute rovnoměrně přiacutemočaře o tom svědčiacute např vznik stiacutenu za překaacutežkou Jestliže zdroj světla neniacute bodovyacute pak kolem

vrženeacuteho uacuteplneacuteho stiacutenu vznikaacute i polostiacuten Stiacutenoveacute uacutekazy nejvelkolepěji představuje přiacuteroda v podobě zatměniacute Slunce a Měsiacutece

Zaacutekon zaacuteměnnosti chodu paprsků Šiacuteřiacutendashli se světlo z bodu A do bodu B po jisteacute trajektorii pak by se šiacuteřilo z bodu B do bodu A po teacuteže

trajektorii

Princip nezaacutevislosti chodu světelnyacutech paprsků paprsky ktereacute vychaacutezejiacute z jednoho zdroje světla se navzaacutejem protiacutenajiacute přitom se však

neovlivňujiacute a postupujiacute prostřediacutem nezaacutevisle jeden na druheacutem Fermatův princip Světlo se v každeacutem prostřediacute šiacuteřiacute po nejkratšiacute draacuteze

Jestliže nechaacuteme světlo prochaacutezet skleněnyacutem hranolem rozložiacuteme je na

jednobarevnaacute (monochromatickaacute) světla celyacute svazek se nazyacutevaacute spojiteacute spektrum

Ve spektru rozlišujeme sedm jednoduchyacutech barev jejichž pořadiacute je vždy stejneacute

V pořadiacute od nejmenšiacute frekvence k největšiacute jsou to barvy červenaacute oranžovaacute žlutaacute

zelenaacute modraacute indigovaacute fialovaacute

Rozklad biacuteleacuteho světla na jednotliveacute barvy pozorujeme v přiacuterodě jako

duhu Dochaacuteziacute k rozkladu světla na vodniacutech kapkaacutech


Optickyacutem prostřediacutem je každeacute prostřediacute kteryacutem se šiacuteřiacute světlo Pokud maacute optickeacute prostřediacute kdekoli ve sveacutem objemu stejneacute

vlastnosti označujeme ho jako homogenniacute neboli stejnorodeacute v opačneacutem přiacutepadě se nazyacutevaacute nehomogenniacute Jestliže rychlost šiacuteřeniacute světla

v optickeacutem prostřediacute je ve všech směrech stejnaacute nazyacutevaacuteme toto prostřediacute izotropniacute (např sklo) v opačneacutem přiacutepadě se nazyacutevaacute anizotropniacute

(např krystaly) Optickaacute prostřediacute můžeme takeacute rozdělit podle vlivu na intenzitu dopadajiacuteciacuteho světla na

průhledneacute (vidiacuteme obrysy a detaily předmětů) průsvitneacute (vidiacuteme jen obrysy ne detaily) a neprůhledneacute (předměty nevidiacuteme)

Zaacutekladniacute charakteristickou prostřediacute je rychlost šiacuteřeniacute světla v tomto prostřediacute Rychlost světla ve vakuu se uvaacutediacute jako hodnota

299792458 108 ms Často se použiacutevaacute přibližnaacute hodnota 3 108 ms Tuto rychlost označujeme jako c Zaacuteroveň je to i nejvyššiacute možnaacute

rychlost jakou se může šiacuteřit jakyacutekoli signaacutel Podle speciaacutelniacute teorie relativity se většiacute rychlostiacute než je rychlost c nemůže pohybovat žaacutedneacute

těleso Mnoha pokusy bylo zjištěno že světlo se v laacutetkaacutech šiacuteřiacute rychlostiacute menšiacute než ve vakuu Pomociacute velikosti rychlosti světla v laacutetce

určujeme veličinu kterou nazyacutevaacuteme index lomu laacutetky a značiacuteme ji n Je-li c rychlost světla ve vakuu a v rychlost světla v laacutetce

definujeme index lomu laacutetky vztahem


Odraz a lom světlaPři šiacuteřeniacute světla často nastane přiacutepad kdy světlo dopadaacute na rozhraniacute dvou optickyacutech prostřediacute Přiacutekladem může byacutet slunečniacute světlo

dopadajiacuteciacute na hladinu jezera Světlo se na hladině odraacutežiacute ale takeacute pronikaacute do vody Řiacutekaacuteme že na rozhraniacute dvou prostřediacute dochaacuteziacute

k odrazu a lomu světla

Odraz světla

V miacutestě dopadu světla na rozhraniacute vztyčiacuteme kolmici

kterou nazyacutevaacuteme kolmice dopadu

Uacutehel α kteryacute sviacuteraacute paprsek dopadajiacuteciacuteho světla s kolmiciacute

dopadu je uacutehel dopadu

uacutehel αacute kteryacute sviacuteraacute paprsek odraženeacuteho světla s kolmiciacute

dopadu je uacutehel odrazu

Pro odraz světla platiacute zaacutekon odrazu

Velikost uacutehlu odrazu αacute se rovnaacute velikosti uacutehlu dopadu α Uacutehel

odrazu nezaacutevisiacute na frekvenci světla Pro danyacute uacutehel dopadu se světlo

odraacutežiacute pod stejnyacutem uacutehlem pro všechny frekvence Při odrazu se

takeacute neměniacute rychlost světla neboť celyacute děj probiacutehaacute v jednom

prostřediacute

Podmiacutenka α = αacute souvisiacute praacutevě se stejnou rychlostiacute světla před

odrazem i po odrazu

Při kolmeacutem dopadu je dopadajiacuteciacute paprsek saacutem kolmiciacute dopadu a je

vlastně i odraženyacutem paprskem Platiacute tedy α = αacute= 0deg


Lom světla

K lomu světla dochaacuteziacute na rozhraniacute dvou prostřediacute

pronikaacute-li světlo z jednoho prostřediacute do prostřediacute

druheacuteho Uacutehel dopadu označiacuteme α uacutehel β kteryacute sviacuteraacute

lomenyacute paprsek s kolmiciacute dopadu je uacutehel lomu

Pro lom světla platiacute Snellův zaacutekon lomu

Poměr sinu uacutehlu dopadu a sinu uacutehlu lomu je pro danou dvojici prostřediacute

staacutelaacute veličina kteraacute je určena podiacutelem rychlostiacute světla v obou prostřediacutech

kde v1 je rychlost světla v prvniacutem prostřediacute a v2 rychlost světla v druheacutem

prostřediacute Zaacutekon lomu můžeme s pomociacute vztahu pro index lomu přepsat

Jendashli n1 lt n2 (v1 gt v2) pak jde o přechod světla z prostřediacute opticky řidšiacuteho do opticky

hustšiacuteho Ze Snellova zaacutekona vyplyacutevaacute sin α gt sin β a z vlastnostiacute funkce sinus takeacute α gt β

Uacutehel lomu β je menšiacute než uacutehel dopadu α řiacutekaacuteme že nastal lom ke kolmici

Jendashli n1 gt n2 (v1 lt v2) pak jde o přechod světla z prostřediacute opticky hustšiacuteho do opticky

řidšiacuteho Ze Snellova zaacutekona vyplyacutevaacute sin α lt sin β a z vlastnostiacute funkce sinus takeacute α lt β

Uacutehel lomu β je menšiacute než uacutehel dopadu α řiacutekaacuteme že nastal lom od kolmice

Experimentaacutelně bylo zjištěno že při kolmeacutem dopadu (α = 0deg) se světlo nelaacuteme (β = 0deg)


ZrcadlaJako zrcadlo může sloužit rovneacute rozhraniacute materiaacutelů s různyacutem indexem lomu Dochaacuteziacute na něm k odrazu světla Prvniacute zrcadla vyraacuteběnaacute

člověkem tvořila obvykle deska z leštěneacuteho kovu často ze střiacutebra Současnaacute zrcadla jsou tvořena často tenkou vrstvou hliniacuteku nanesenou

na zadniacute stranu skleněneacute tabule Protože vrstva je nanesena zezadu je zrcadlo trvanlivějšiacute za cenu o maacutelo nižšiacute kvality obrazu Tento typ

zrcadla odraacutežiacute asi 95 dopadajiacuteciacuteho světla Zadniacute strana je často natřena ochrannou vrstvou proti korozi a poškozeniacute kovu

Podle tvaru rozlišujeme

Rovinneacute zrcadlo Kulovaacute zrcadla

Duteacute (konkaacutevniacute) Vypukleacute (konvexniacute)

neskutečnyacute stejně velkyacute a stranově

převraacutecenyacute obraz

využitiacute v domaacutecnosti kosmetice

obraz může byacutet podle vzdaacutelenosti

předmětu skutečnyacute a zvětšenyacute

Využitiacute např v dalekohledech či zubniacutem

leacutekařstviacute

obraz je přiacutemyacute a zmenšenyacute přiacutenosem je

zvětšeniacute zorneacuteho uacutehlu

využitiacute např jako zrcadla v dopravě


Rovinneacute zrcadlo

Světelnyacute paprsek dopadaacute na rovinneacute zrcadlo

v bodě dopadu Paprsky dopadajiacuteciacute na rovinneacute

zrcadlo se řiacutediacute zaacutekonem odrazu Odraženyacute

paprsek proto ležiacute v rovině dopadu Na obraacutezku

je bod Aacute zdaacutenlivyacutem obrazem bodu A V

rovinneacutem zrcadle vznikaacute přiacutemyacute stranově

převraacutecenyacute nezmenšenyacute neskutečnyacute (zdaacutenlivyacute)

obraz Rovinnaacute zrcadla jsou součaacutestiacute periskopů

nebo fotoaparaacutetů - zrcadlovek Vyacutehodně se

použiacutevajiacute k měřeniacute malyacutech uacutehlů


Kulovaacute zrcadla

V duteacutem zrcadle o poloměru r se paprsky rovnoběžneacute s optickou osou

po odrazu sbiacutehajiacute do jednoho bodu tzv ohniska F Střed kuloveacute plochy

jejiacutež čaacutestiacute je zrcadlo označujeme jako střed křivosti zrcadla S Ohniskem

a středem křivosti zrcadla prochaacuteziacute optickaacute osa zrcadla Průsečiacutek optickeacute

osy zrcadla se zrcadlem je vrchol zrcadla V Vzdaacutelenost ohniska od

vrcholu zrcadla je ohniskovaacute vzdaacutelenost f Ohniskovaacute vzdaacutelenost je rovna

polovině poloměru přiacuteslušneacute kuloveacute plochy zrcadla

Do ohniska se odraacutežejiacute všechny paprsky rovnoběžneacute s optickou osou tedy

všechny paprsky vychaacutezejiacuteciacute z velmi vzdaacuteleneacuteho zdroje světla (Slunce)

Rovnoběžneacute slunečniacute paprsky se po odrazu od duteacuteho zrcadla soustřediacute

v ohnisku kde vlastně vznikaacute obraz Slunce Zde se takeacute soustřediacute energie

kterou přenaacutešiacute slunečniacute zaacuteřeniacute Když umiacutestiacuteme do ohniska hlavičku

zaacutepalky zaacutepalka se vzniacutetiacute Tento jev dal ohnisku naacutezev

Paprsky ze zdroje umiacutestěneacuteho v ohnisku duteacuteho zrcadla jsou po odrazu od

zrcadla rovnoběžneacute Toho se využiacutevaacute např v osvětlovaciacute technice kde je

však vyacutehodneacute použiacutevat dutaacute zrcadla ve tvaru paraboloidu Takto jsou

konstruovaacuteny např reflektory automobilů

Vypukleacute zrcadlo maacute odrazovou vrstvu na vnějšiacute straně Paprsky se po

odrazu od vypukleacuteho zrcadla rozptylujiacute Paprsky rovnoběžneacute s optickou

osou vypukleacuteho zrcadla se odraacutežejiacute tak jako by vychaacutezely z ohniska za

zrcadlem Obraz předmětu vytvořenyacute vypuklyacutem zrcadlem je vždy

neskutečnyacute


ČočkyČočky se zhotovujiacute ze skla nebo z plastickeacute hmoty ktereacute majiacute většiacute index lomu než okolniacute prostřediacute Povrch čočky tvořiacute

v nejjednoduššiacutem přiacutepadě dvě kuloveacute plochy Podle uspořaacutedaacuteniacute ploch rozlišujeme

spojky uprostřed jsou tlustšiacute než u okrajů soustřeďujiacute paprsky rovnoběžneacute s optickou osou do ohniska

rozptylky uprostřed jsou nejtenčiacute rozptylujiacute světlo tak jako by vychaacutezelo z ohniska před čočkou

Spojky Rozptylky

Na obraacutezku jsou čočky dvojvypuklaacute ndash bikonvexniacute ploskovypuklaacute ndash plankonvexniacute dutovypuklaacute ndash konkavkonvexniacute dvojdutaacute ndash

bikonkaacutevniacute ploskodutaacute ndash plankonkaacutevniacute vypuklodutaacute ndash konvexkonkaacutevniacute Toto označeniacute platiacute za předpokladu že čočka je umiacutestěna

v prostřediacute o menšiacutem indexu lomu (vzduch) Pokud by byla umiacutestěna v prostřediacute o většiacutem indexu lomu (diamant) pak by se spojka

chovala jako rozptylka a rozptylka by se chovala jako spojka


Zobrazeniacute čočkami

Vzdaacutelenost ohniska od optickeacuteho středu čočky je ohniskovaacute

vzdaacutelenost čočky Převraacutecenaacute hodnota ohniskoveacute vzdaacutelenosti

čočky je jejiacute optickaacute mohutnost Jednotkou optickeacute mohutnosti

je mndash1 nebo-li dioptrie

Obraz vytvořenyacute spojnou čočkou zaacutevisiacute na poloze předmětu vůči ohnisku a vlastnosti obrazu můžeme shrnout v tabulce

Vyacuteznamnyacutem použitiacutem je zvětšovaacuteniacute obrazu spojkou s malou ohniskovou

vzdaacutelenostiacute ndash lupa a korekce vady oka ndash dalekozrakosti



Při zobrazovaacuteniacute rozptylkou vznikaacute při libovolneacute poloze předmětu vždy zdaacutenlivyacute vzpřiacutemenyacute a zmenšenyacute obraz Jeho velikost

zaacutevisiacute na vzdaacutelenosti předmětu od čočky Čiacutem je tato vzdaacutelenost většiacute tiacutem menšiacute je obraz V přiacutepadě zdaacutenliveacuteho obrazu jsou

paprsky po průchodu čočkou rozbiacutehaveacute nemůžeme je zachytit na stiacuteniacutetku Zdaacutenlivyacute obraz však můžeme vidět okem protože

v oku je spojnaacute čočka kteraacute změniacute směr chodu paprsků

a vytvořiacute na siacutetnici oka skutečnyacute obraz

Rozptylka se použiacutevaacute ke korekci vady lidskeacuteho oka ndash kraacutetkozrakosti


Zdroje světlaBarva ve skutečnosti neniacute jednou z vlastnostiacute objektů kolem naacutes ale je pouhyacutem vyacuteplodem našeho mozku Jakou barvu vidiacuteme zaacutevisiacute

nejen na objektu samotneacutem ale i na spoustě dalšiacutech faktorů ndash barvě světla na okolniacutem prostřediacute uacutenavě oka atd Barvy děliacuteme podle

sytosti a pestrosti na barvy syteacute (neobsahujiacute biacutelou složku např spektraacutelniacute barvy) a nesyteacute na barvy pestreacute (jsou to jednoducheacute barvy

a jejich kombinace např červenaacute oranžovaacute žlutaacute zelenaacute modraacute indigovaacute modrofialovaacute) a nepestreacute (biacutelaacute šedaacute a černaacute barva)

Aditivniacute miacutechaacuteniacute barev

Aditivniacute miacutechaacuteniacute barev spočiacutevaacute v tom že k jednomu barevneacutemu světlu připojiacuteme dalšiacute barevneacute světlo takže vyacutesledneacute světlo maacute bohatšiacute

spektraacutelniacute složeniacute než diacutelčiacute světla Aditivniacutem smiacutechaacuteniacutem všech jednoduchyacutech barev (červeneacute oranžoveacute žluteacute zeleneacute modreacute indigoveacute

a fialoveacute) ve stejnyacutech poměrech vznikne světlo biacuteleacute

Subtraktivniacute miacutechaacuteniacute barev

Při subtraktivniacutem miacutechaacuteniacute barev se ze spektra daneacute složeneacute barvy odebiacuterajiacute některeacute jeho spektraacutelniacute složky a vyacuteslednaacute barva maacute tudiacutež

chudšiacute spektraacutelniacute složeniacute Jako přiacuteklad může sloužit zdroj biacuteleacuteho světla před kteryacute je zařazen modryacute a žlutyacute filtr Modryacute filtr z původně

biacuteleacuteho světla propustiacute jen složky modreacuteho světla a žlutyacute propustiacute jen složky žluteacuteho světla Z prošleacuteho světla převlaacutedne zelenaacute barva

Kdybychom použili dva filtry jejichž spektraacutelniacute složky nemajiacute žaacutednou společnou čaacutest bude tato kombinace filtrů zcela neprůhlednaacute

Subtraktivniacute miacutechaacuteniacute barev můžeme realizovat pomociacute akvarelovyacutech barev ktereacute miacutechaacuteme na paletě Vyacuteslednaacute barva je vždy tmavšiacute než

barvy původniacute


Světelneacute zdroje

Denniacute osvětleniacute je vhodnějšiacute než osvětleniacute uměleacute Jeho zdrojem je Slunce a předměty kolem naacutes ktereacute slunečniacute světlo odraacutežiacute

Původniacutem zdrojem uměleacuteho světla byl oheň Naacutesledovaly pryskyřičneacute louče a pochodně olejoveacute lampy lojoveacute steariacutenoveacute a parafiacutenoveacute

sviacutečky lampy na sviacutetiplyn petrolejoveacute lampy nebo obloukoveacute lampy z počaacutetku 19 stoletiacute

Prehistorie žaacuterovky sahaacute až do roku 1820 kdy vznikl naacutepadem zatavit platinovyacute draacutetek do skleněneacuteho vaacutelce a zaveacutest do něj elektrickyacute

proud Tato primitivniacute žaacuterovka chviacuteli sviacutetila Až za padesaacutet let roku 1872 přišel dalšiacute zdařilyacute pokus o sestrojeniacute žaacuterovky od Alexandra

Nikolajeviče Lodygina kteraacute sviacutetila 800 hodin Na něj navaacutezal v roce 1878 Thomas Alva Edison a použil vlaacutekno uhliacutekoveacute Carl Auer von

Welsbach v roce 1898 použil osmioveacute vlaacutekno Werner von Bolton v roce 1906 tantaloveacute A Just a F Hanaman v letech 1903 až 1906

wolframoveacute V roce 1911 byla daacutena wolframovaacute vlaacutekna na trh a roku 1913 obklopena netečnyacutem plynem Zprvu se z praacuteškoveacuteho wolframu

nedařilo vyrobit trvanliveacute vlaacutekno Až teprve W D Coolidge v roce 1913 vytvořil pevnyacute a ohebnyacute draacutetek Roku 1934 bylo dosaženo vyššiacuteho

světelneacuteho toku tiacutem že byl draacutetek vinut ve dvojiteacute spiraacutele Žaacuterovky jsou zdrojem světla ktereacute je vydaacutevaacuteno vlaacuteknem žhavenyacutem elektrickyacutem

proudem Je teacuteměř bodovyacutem zdrojem barva světla připomiacutenaacute světlo přiacuterodniacute nevyacutehodou je niacutezkaacute uacutečinnost z přiacutekonu žaacuterovek se na

viditelneacute světlo proměniacute pouze 3 ndash 6 Jasy žaacuterovek jsou značneacute proto jsou oslňujiacuteciacutemi zdroji

Normou je doba životnosti žaacuterovky stanovenaacute na 1000 hodin Nejčastěji dojde k přetrženiacute vlaacutekna

otřesem velkyacutem počaacutetečniacutem proudem při zapnutiacute (vlaacuteknem projde až 10kraacutet většiacute proud než

obvykle diacuteky ktereacutemu vznikne silneacute magnetickeacute pole ktereacute vlaacutekno přetrhne)



Dalšiacutem typem jsou halogenoveacute žaacuterovky s přiacuteměsiacute joacutedu bromu nebo fluoru Atomy wolframu se v bliacutezkosti vlaacutekna slučujiacute např s joacutedem

na jodid wolframu ten zůstaacutevaacute v plynneacute formě v baňce Po vypnutiacute žaacuterovky jodid wolframu kondenzuje na rychle se ochlazujiacuteciacutem vlaacutekně

a při dalšiacutem rozsviacuteceniacute se jodid rozklaacutedaacute Wolfram se tak vraciacute na povrch vlaacutekna a joacuted je k dispozici pro dalšiacute slučovaacuteniacute Halogenoveacute

žaacuterovky vynikajiacute velkyacutem světelnyacutem tokem delšiacute životnostiacute a vhodnějšiacute barvou světla

Zdrojem světla zaacuteřivky neniacute samotnyacute elektrickyacute vyacuteboj v trubici Při něm vznikaacute ultrafialoveacute zaacuteřeniacute ktereacute je pro oko neviditelneacute Vnitřniacute

stěna trubice je pokryta luminiscenčniacute vrstvou kteraacute se působeniacutem ultrafialoveacuteho zaacuteřeniacute rozsviacutetiacute

Životnost zaacuteřivek je podstatně lepšiacute než životnost žaacuterovek Podle druhu luminoforu a naacuteplně je možneacute vyrobit zaacuteřivky jejichž světlo se

daacute využiacutet nejen k osvětleniacute ale i k jinyacutem uacutečelům zaacuteřivky germicidniacute (pro ničeniacute mikroorganismů bakteriiacute pliacutesniacute kvasinek a virů)

erytemaacutelniacute (pro použitiacute v solaacuteriiacutech) černeacute zaacuteřivky tj uv zaacuteřivky pro buzeniacute fluorescence a luminiscence (ty znajiacute dobře naacutevštěvniacuteci

diskoteacutek a v bankaacutech se použiacutevajiacute pro kontrolu bankovek)

Sodiacutekoveacute vyacutebojky daacutevajiacute monochromatickeacute žluteacute světlo ve ktereacutem je vyloučeno barevneacute viděniacute vyacutehodou je lepšiacute viditelnost v mlze

nebo kouři Použiacutevajiacute se tam kde neniacute třeba rozeznaacutevat barvy např v dolech venkovniacutech prostorech apod Rovněž rtuťoveacute vyacutebojky je

možno použiacutevat na pracovištiacutech kde neniacute nutno rozeznaacutevat barvy

Velmi perspektivniacutem zdrojem světla se v současnosti jeviacute rovněž polovodičoveacute LED žaacuterovky


Světelneacute zdroje ndash veličiny

Zaacuteřeniacute vysiacutelaneacute světelnyacutem bodovyacutem zdrojem přenaacutešiacute do prostoru zaacuteřivou energii Podiacutel zaacuteřiveacute energie W prochaacutezejiacuteciacute zvolenou

plochou S za čas t se nazyacutevaacute zaacuteřivyacute tok jeho jednotkou je watt Zaacuteřivyacute tok vystupujiacuteciacute z plochy zdroje o obsahu 1 m2 se označuje jako

intenzita vyzařovaacuteniacute jejiacute jednotkou je W mndash2 Tyto veličiny popisujiacute zdroj světla pomociacute celkoveacute zaacuteřiveacute energie vysiacutelaneacute zdrojem

Zdroje světla porovnaacutevaacuteme podle jejich sviacutetivosti I Jednotkou sviacutetivosti je

kandela značka cd (z lat candelam ndash sviacutečka) kterou znaacuteme jako zaacutekladniacute

jednotku SI Sviacutetivost přibližně 1 cd maacute vaacutenočniacute sviacutečka žaacuterovka s přiacutekonem

100 W maacute asi 140 cd nebo Slunce asi 2 ∙ 1028 cd

Světelnyacute tok maacute jednotku lumen (lm) Jeden lumen je hodnota světelneacuteho

toku kteryacute vysiacutelaacute bodovyacute zdroj o sviacutetivosti 1 cd do jednotkoveacuteho

prostoroveacuteho uacutehlu

Jednotkou osvětleniacute

je lux značka lx

Osvětleniacute měřiacuteme

luxmetrem jehož

čidlem byacutevaacute

fotorezistor


Zdroje

Knihy

Lepil Bednařiacutek a Hyacuteblovaacute Fyzika pro středniacute školy I Praha Prometheus

1993 ISBN 80-7196-184-1

Lepil Bednařiacutek a Hyacuteblovaacute Fyzika pro středniacute školy II Praha Prometheus

2002 ISBN 80-7196-185-X

Elektronickeacute zdroje

wwwgooglecom wwwedunetsoueplcz

wwwnewsroomintelcom wwwfyzikajreichlcom

wwwcezcz wwwdidaktikczfyzika

wwwtechmaniacz


KONEC


Obsah teacutemat v kapitole Akustika a optika

Kmitavyacute pohyb Elektromagnetickeacute vlněniacute

Postupneacute vlněniacute Vlastnosti světla

Šiacuteřeniacute vlněniacute Odraz a lom světla

Odraz a ohyb vlněniacute Zrcadla

Vznik a druhy zvuku Čočky

Šiacuteřeniacute zvuku Zdroje světla

Vlastnosti zvuku



Kmitavyacute pohyb










































λ = 119907 ∙ 119905 nebo λ =119907

119891





Popis vlněniacute









































































Dopplerův jev





pohybuje


Vznik a druhy zvuku









lokomotivy apod










































Vlastnosti zvuku

Ozvěna a dozvuk






Vyacuteška zvuku









Barva zvuku




Intenzita zvuku









Infrazvuk















Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC


Kmitavyacute pohyb










































λ = 119907 ∙ 119905 nebo λ =119907

119891





Popis vlněniacute









































































Dopplerův jev





pohybuje


Vznik a druhy zvuku









lokomotivy apod










































Vlastnosti zvuku

Ozvěna a dozvuk






Vyacuteška zvuku









Barva zvuku




Intenzita zvuku









Infrazvuk















Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC
































λ = 119907 ∙ 119905 nebo λ =119907

119891





Popis vlněniacute









































































Dopplerův jev





pohybuje


Vznik a druhy zvuku









lokomotivy apod










































Vlastnosti zvuku

Ozvěna a dozvuk






Vyacuteška zvuku









Barva zvuku




Intenzita zvuku









Infrazvuk















Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC









































































Dopplerův jev





pohybuje


Vznik a druhy zvuku









lokomotivy apod










































Vlastnosti zvuku

Ozvěna a dozvuk






Vyacuteška zvuku









Barva zvuku




Intenzita zvuku









Infrazvuk















Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC


Vznik a druhy zvuku









lokomotivy apod










































Vlastnosti zvuku

Ozvěna a dozvuk






Vyacuteška zvuku









Barva zvuku




Intenzita zvuku









Infrazvuk















Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC






































Vlastnosti zvuku

Ozvěna a dozvuk






Vyacuteška zvuku









Barva zvuku




Intenzita zvuku









Infrazvuk















Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC


Barva zvuku




Intenzita zvuku









Infrazvuk















Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC



Infrazvuk















Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC


Ultrazvuk
































trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC


















trajektorii


























Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC

















Odraz světla












prostřediacute


odrazem i po odrazu




Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC


Lom světla
















































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC
































Kulovaacute zrcadla






















neskutečnyacute






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC






Spojky Rozptylky





































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC

































barvy původniacute















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC















































je lux značka lx


luxmetrem jehož


fotorezistor


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC


Zdroje

Knihy


1993 ISBN 80-7196-184-1


2002 ISBN 80-7196-185-X





wwwtechmaniacz


KONEC


KONEC

fyzika 1. ročník - mesosmesos.wbs.cz/fyzika/akustika_a_optika.pdf · Šíření zvuku zdroje...

Documents