Svetlo a jeho základné vlastnosti
Optika - je veda, ktorá skúma zákonitosti svetelných javov vznikajúcich pri šírení svetla v prostrediach a na ich rozhraniach, pri vzájomnom pôsobení svetla a látky a študuje podstatu svetla.
Svetlo - je elektromagnetické vlnenie, s vlnovými dĺžkami (vo vákuu) od 380 nm do 780 nm (s frekvenciami od 7,8.1014 Hz do 3,8.1014 Hz). Hranice rozsahu svetla nemožno presne definovať, lebo sa môžu meniť v závislosti od pozorovateľa. Dolná hranica je v rozsahu 380 nm až 400 nm, horná hranica 760 nm až 780 nm.
Názory na podstatu svetla prešli zložitým vývojom. Podľa Newtona bolo svetlom prúdom častíc (korpuskulárna teória) a podľa Huygensa mechanickým vlnením (vlnová teória). Koncom 19. storočia sa zásluhou Maxwella zistilo, že svetlo je špeciálnym prípadom elektromagnetického vlnenia. Začiatkom 20. storočia pri skúmaní javov súvisiacich s pohlcovaním a vyžarovaním svetla látkou, bolo však treba opäť zaviesť pojem častice (fotónu - ako kvanta energie). To znamenalo akýsi návrat ku korpuskulárnej teórii na vyššej úrovni. Dnešné predstavy o svetle sú vyjadrené v kvantovej teórii.
Vlastnosti svetla:
- Prostredie, ktorým sa svetlo šíri, nazývame optické prostredie
Optické prostredia:
- Priehľadné - svetlo prepúšťa bez podstatného zoslabenia (cez toto prostredie predmety vidíme)
- Priesvitné - svetlo prepúšťa, pričom ho však rozptyľuje všetkými smermi
- Nepriesvitné - svetlo neprepúšťa (pohlcuje ho, alebo odráža)
- V rovnorodom optickom prostredí sa svetlo šíri priamočiaro
- Priamočiare šírenie svetla umožnilo zaviesť dôležitý model - svetelný lúč. Svetelný lúč je priamka kolmá na danú vlnoplochu, ktorá sa šíri zo svetelného zdroja.
- Svetelné lúče, ktoré vychádzajú z priestorového zdroja svetla a navzájom sa pretínajú, postupujú prostredím nezávisle jeden od druhého a neovplyvňujú sa.
- Ďalšou dôležitou vlastnosťou, ktorej výsledky merania mali rozhodujúci význam pre rozvoj optiky a celej fyziky, je rýchlosť svetla. Prvýkrát bola určená v roku 1675, a to astronomickou metódou, pri porovnaní vstupu a výstupu jedného Jupiterovho mesiaca do tieňa planéty. Prvé pozemské meranie rýchlosti svetla urobil francúzsky fyzik Armand Fizeau v roku 1849. Posledným meraním bola určená hodnota rýchlosti svetla c vo vákuu c = 299 792 458 m.s-1. Rýchlosti svetla c vo vákuu je najväčšia známa rýchlosť, s ktorou sa pohybujú hmotné objekty a jej veľkosť nezávisí od žiadnych iných fyzikálnych veličín. V iných prostrediach závisí rýchlosť svetla v nielen od fyzikálnych vlastností prostredí, ale aj od frekvencie svetla, pričom platí v < c.
epsilon(r) = relatívna permitivita prostredia, mi(r) = relatívna permeabilita prostredia