Nech je svetlo!

Slovník pojmov/nové pojmy:

Zdroj svetla je akékoľvek teleso, ktoré vyžaruje svetlo, napr. slnko, žiarovka…

Lom svetla je zmena smeru lúčov pri prechode z jedného prostredia do druhého s rôznou hustotou. Lúče sa ohýbajú ku kolmici, ak sa spomaľujú (prechádzajú z menej hustého prostredia do prostredia s vyššou hustotou), a lámu sa od kolmice, ak sa zrýchľujú (prechádzajú z hustejšieho prostredia do menej hustého).

Index lomu látky vyjadruje, koľkokrát pomalšie sa svetlo pohybuje v látke ako vo vákuu.

Svetelné spektrum je zväzok farebných lúčov, ktoré tvoria biele svetlo.

Farba telesa zodpovedá zložke bieleho svetla, ktorú teleso odráža od svojho povrchu.

Zdroje svetla

Svetlo nám umožňuje vnímať svet okolo nás s jeho tvarmi, farbami, veľkosťami. Bez svetla nie je život!

Rozlišujeme rôzne svetelné objekty, ktoré sa nazývajú zdroje svetla. Môžu to byť:

• prírodné, vytvorené prírodou – Slnko, Mesiac, hviezdy, oheň, blesky, polárna žiara a niektoré živé organizmy (svetlušky, ryby, medúzy a huby; tento jav sa nazýva bioluminiscencia);
• vyrobené človekom – žiarovky, sviečky, baterky, lampáše, obrazovky počítačov a telefónov, lasery atď.

Svetelné zdroje vyžarujú do prostredia svetelnú energiu. Väčšina z nich vyžaruje svetlo, keď sa zahrievajú a ich tepelná energia sa mení na svetelnú energiu. Existujú však aj také, ktoré nevyžarujú teplo, hoci vyžarujú jasné svetlo – napríklad svetlušky, lasery atď. Najdôležitejším zdrojom svetla je pre nás Slnko.

Šírenie svetla

Svetlo sa šíri priamočiaro ako elektromagnetické vlny, kým nenarazí na prekážku alebo zmenu prostredia. Prechádza cez všetko, čo je priehľadné, vrátane vzduchu, vody, skla a vesmírneho vákua. To nám umožňuje vidieť predmety okolo nás. Keď však narazí na prekážku, napr. nepriehľadné látky, vytvorí sa tieň.

Zdroj: https://static6.depositphotos.com/1002818/607/i/600/depositphotos_6077170-stock-photo-colorful-sunset.jpg

Zdroj: https://st.depositphotos.com/1010186/1375/i/600/depositphotos_13757592-stock-photo-magical-forest.jpg

Rýchlosť šírenia svetla vo vákuu je najväčšia rýchlosť vo vesmíre – približne 300 000 kilometrov za sekundu. Za 8 minút a 19 sekúnd prekoná svetlo zo Slnka vzdialenosť 150 miliónov kilometrov, kým dosiahne Zem. Preto vnímame svetlo takmer okamžite. Rýchlosť svetla v inom prostredí ako vo vákuu je nižšia a závisí od vlastností a charakteristík daného prostredia.

Svetlo a videnie

• Odraz svetla

Väčšina telies nevyžaruje svetlo, ale vidíme ich, pretože svetlo, ktoré dopadá na ich povrch, sa odráža do všetkých smerov. Niektoré z odrazených lúčov sa dostanú do nášho oka, ktoré obsahuje svetlocitlivé bunky zabezpečujúce zmysel pre zrak. Mozog interpretuje signály z oka a vytvára obraz objektu. Pri nedostatku svetla tieto procesy neprebiehajú a v tme nevidíme.

Zdroj: https://depositphotos.com/vectors/science.html?qview=580255022

Mirroring. Zdroj: https://depositphotos.com

Priehľadné materiály, ako napríklad sklo, prepúšťajú svetlo bez zmeny smeru jeho šírenia. Časť svetla však aj odrážajú, a preto ich môžeme vidieť. Nepriehľadné (krycie) materiály svetlo neprepúšťajú, a preto vrhajú silný tieň.

Objekty vnímame v rôznych farbách, pretože svetelné vlny majú rôznu dĺžku. Krátke vlny vidíme v modrej farbe a dlhé vlny v červenej farbe.

Zaujímavosťou je, že zrak zvierat sa líši od zraku ľudí a závisí od špecifík prostredia, v ktorom žijú, a od ich životného štýlu. Mnohé z nich vidia len v určitých farbách a odtieňoch. Napríklad pre kravy je svet oranžovo-červený, pre škrečky modro-zelený, pre žraloky čierno-biely. Iné vidia lepšie v noci ako cez deň, pretože zachytávajú fluorescenčné a farebné tóny neviditeľné pre ľudské oko. Typickým príkladom výborného nočného videnia sú sovy, mačky a žaby.

Pozrite si video:  Svet očami zvierat

• Lom svetla

V niektorých prostrediach sa svetlo nešíri priamočiaro, ale mení smer – dochádza k lomu svetla. Je to spôsobené zmenou rýchlosti šírenia svetla v inom prostredí. Keď svetelné lúče prechádzajú z jedného prostredia do druhého, napríklad zo vzduchu do vody alebo cez sklo, menia smer. Tento jav je známy ako lom svetla.

Polopriehľadné materiály, ako napríklad plexisklo alebo matné sklo, prepúšťajú svetlo, ale lámu ho – menia jeho smer.

Ak vložíme slamku do pohára s vodou, bude vyzerať ohnutá alebo zlomená. Je to spôsobené tým, že svetlo vychádzajúce zo slamky sa pri prechode medzi vodou, sklom a vzduchom v našom oku ohýba. Náš mozog predpokladá, že svetlo prichádza po priamke, takže obraz slamky vo vode je skreslený.

Zdroj: https://depositphotos.com/similar-images/162036774.html?qview=27598225

Lom je zmena smeru šírenia elektromagnetických vĺn pri ich spomaľovaní alebo zrýchľovaní. Svetelné vlny sa lámu pri prechode z jedného prostredia do druhého a vodné vlny sa lámu pri prechode medzi hlbokou a plytkou vodou. K lomu dochádza vtedy, keď sa mení rýchlosť šírenia vĺn. Po lome sa frekvencia vĺn nemení, ale mení sa vlnová dĺžka. Ak sa vlna spomalí, láme sa v smere normály (ku kolmici). Ak sa vlna zrýchli, láme sa smerom od normály (od kolmice).

Zdroj: https://depositphotos.com/similar-vectors/649337616.html?qview=649337560

Šošovky v okuliaroch, fotoaparátoch a teleskopoch využívajú lom svetla na ohýbanie a zaostrovanie svetelných lúčov, čím vytvárajú obraz. Na tomto princípe fungujú takmer všetky optické prístroje.

Lom svetla môže vytvárať zaujímavé optické ilúzie – skreslenie obrazu, preludy (napr. vody v púšti), fata morgánu (optický jav, ktorý vytvára ilúziu vodných zrkadiel alebo skreslených obrazov nad horizontom).

• Spektrum svetla

Všetci sme pozorovali pôsobivo krásny nebeský úkaz po dažďovej prehánke – dúhu. Vzniká, keď sa slnečné svetlo láme a rozkladá na kvapky vody v atmosfére. Farby dúhy sú vždy usporiadané v rovnakom poradí – červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová (tmavomodrá) a fialová . Dúhu môžeme vidieť len z určitého stoja, pretože lúče sa lámu pod rôznymi uhlami – fialové sú najsilnejšie a červené najslabšie. Ak sa však k dúhe priblížime, zmizne, hoci v skutočnosti nemá začiatok ani koniec, pretože nespočetné kvapky vody, ktoré ju tvoria, sú rozptýlené v priestore. V skutočnosti je dúha kruh, ale my vidíme len jeho časť.

Biele svetlo vy žarované Slnkom sa skladá z týchto farieb dúhy, ktoré sa nazývajú spektrálne farby. Zväzok farebných lúčov, ktoré tvoria biele svetlo, sa nazýva spektrum svetla. Isaac Newton v roku 1666 prvýkrát dokázal, že biela farba je komplexná a obsahuje týchto sedem farieb a že všetky farby viditeľného spektra tvoria biele svetlo.

Každá farba spektra má iný index lomu a šíri sa cez telesá a látky rôznou rýchlosťou.

Zdroj: https://depositphotos.com/similar-images/63740793.html?qview=549944102

Na záver môžeme povedať, že farba, ktorú vidíme na rôznych predmetoch, závisí od spektra svetla, ktoré na ne dopadá, a od toho, ako odrážajú a lámu rôzne farby. Preto vnímame rovnaké farby telies rôzne v závislosti od ich osvetlenia a od toho, či ich vidíme cez deň alebo večer.

Farby a filtre

Biele svetlo sa skladá zo všetkých farieb viditeľného spektra. Možno ho však získať aj zmiešaním iba troch farieb svetelných lúčov – červenej, zelenej a modrej. Tieto farby sa nazývajú základné farby. Zmiešaním týchto troch základných farieb v rôznych pomeroch možno získať neobmedzený počet farieb. To sa využíva v moderných displejoch elektronických zariadení, ako sú počítače, televízory a smartfóny, v ktorých sa vyžarovaním červeného, zeleného alebo modrého svetla rôznej intenzity vytvárajú milióny farieb vrátane bielej.

Keď svetlo dopadá na určité teleso, odráža niektoré vlnové dĺžky a iné absorbuje. Farba telesa závisí od toho, ktoré vlnové dĺžky sa odrážajú. Keď objekt absorbuje všetky farby viditeľného svetelného spektra bez toho, aby nejakú odrážal, vnímame ho ako čierny. V skutočnosti je čierna neprítomnosť farby.

Jednu konkrétnu farbu je možné získať aj vtedy, ak sa biele svetlo oddelí od ostatných. To sa robí pomocou farebných filtrov – priehľadných materiálov vyrobených v určitej farbe. Prepúšťajú len svetelné vlny tejto farby, pričom ostatné farby pohlcujú a zastavujú. Používajú sa v rôznych oblastiach priemyslu, napríklad vo fotografii a vo filme.

Takže:

• Biele svetlo obsahuje všetky farby viditeľného spektra. Môže byť tiež výsledkom prekrývania iba červených, zelených a modrých svetelných lúčov.
• Existujú tri hlavné farby – červená, zelená a modrá.
• Farby telesa závisia od vlnových dĺžok v spektre, ktoré odráža. Zmiešaním dvoch lúčov svetla so základnými farbami vzniká iná farba – purpurová, azúrová alebo žltá. Každú z nich možno získať aj oddelením jednej zo základných farieb od bieleho svetla.
• Svetelné filtre pohlcujú väčšinu farieb, ale niektoré môžu prejsť a odraziť sa.