B2. A FÉNY FOGALMA, FÉNYJELENSÉGEK ISMERTETÉSE,



Hasonló dokumentumok
Az optikai jelátvitel alapjai. A fény két természete, terjedése

2. OPTIKA 2.1. Elmélet Geometriai optika

Elektromágneses hullámok, a fény

Fénytechnika. A fény. Dr. Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Budapest, 2013.

A fény útjába kerülő akadályok és rések mérete. Sokkal nagyobb. összemérhető. A fény hullámhoszánál. A fény hullámhoszával

EÖTVÖS LABOR EÖTVÖS JÓZSEF GIMNÁZIUM TATA FELADATLAPOK FIZIKA. 11. évfolyam. Gálik András. A Tatai Eötvös József Gimnázium Öveges Programja

Mit mond ki a Huygens elv, és miben több ehhez képest a Huygens Fresnel-elv?

Atomfizika I. Az anyagszerkezetről alkotott kép változása Ókori görög filozófusok régi kérdése: Miből vannak a testek? Meddig osztható az anyag?

Készítette: Bujnóczki Tibor Lezárva:

Fénysugarak visszaverődésének tanulmányozása demonstrációs optikai készlet segítségével

Geometriai optika. A fénytan (optika) a fényjelenségekkel és a fény terjedési törvényeivel foglalkozik.

d) Az a pont, ahova a homorú tükör az optikai tengely adott pontjából kiinduló sugarakat összegyőjti.

X. Fénypolarizáció. X.1. A polarizáció jelenségének magyarázata

Fénytörés vizsgálata. 1. feladat

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

Spektrográf elvi felépítése

O 1.1 A fény egyenes irányú terjedése

Abszorpciós fotometria

CCD detektorok Spektrofotométerek Optikai méréstechnika. Németh Zoltán

Fény kölcsönhatása az anyaggal:

Az atom felépítése, fénykibocsátás (tankönyv 68.o.- 86.o.)

Definíció (hullám, hullámmozgás):

Akuszto-optikai fénydiffrakció

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara. Csordásné Marton Melinda. Fizikai példatár 1. FIZ1 modul. Optika feladatgyűjtemény

A fény keletkezése. Hőmérsékleti sugárzás. Hőmérsékleti sugárzás. Lumineszcencia. Lézer. Tapasztalat: a forró testek Hőmérsékleti sugárzás

Röntgensugárzás 9/21/2014. Röntgen sugárzás keltése: Röntgen katódsugárcső. Röntgensugárzás keletkezése Tulajdonságok Anyaggal való kölcsönhatás

1. Ha két közeg határfelületén nem folyik vezetési áram, a mágneses térerősség vektorának a(z). komponense folytonos.

Szegedi Tudományegyetem Természettudományi Kar Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék FOGALOMTÁR 2. RÉSZ

Mikrohullámok vizsgálata. x o

Ha vasalják a szinusz-görbét

A FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÉTELEINEK TÉMAKÖREI MÁJUSI VIZSGAIDŐSZAK

Biofizika tesztkérdések

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Modern Fizika Laboratórium Fizika BSc 22. Kvantumradír

Femtokémia: a pikoszekundumnál rövidebb reakciók kinetikája. Keszei Ernő, ELTE Fizikai Kémiai Tanszék

A 34. Nemzetközi Fizikai Diákolimpia mérési feladata 1 : Lézerdióda és nematikus folyadékkristály optikai tulajdonságai 2

Fizika belépő kérdések /Földtudományi alapszak I. Évfolyam II. félév/

Abszorbciós spektroszkópia

A fény terjedése és kölcsönhatásai

Síkban polarizált hullámok síkban polarizált lineárisan polarizált Síkban polarizált hullámok szuperpozíciója cirkulárisan polarizált

Fizikai kémia és radiokémia labor II, Laboratóriumi gyakorlat: Spektroszkópia mérés

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Atomfizikai összefoglaló: radioaktív bomlás. Varga József. Debreceni Egyetem OEC Nukleáris Medicina Intézet Kötési energia (MeV) Tömegszám

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: A Zeeman-effektus. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Gerhátné Udvary Eszter

Fizika 2 (Modern fizika szemlélete) feladatsor

a fizikai (hullám) optika

Optoelektronikai Kommunikáció. Optikai alapismeretek

Kör-Fiz 3 gyak.; Mérések refraktométerekkel; PTE Környezetfizika és Lézersp. Tanszék

Környezetvédelmi mérések fotoakusztikus FTIR műszerrel

FÉNYKÉPEZŐGÉPEK. Készítette: Musza Alexandra Anyagtudomány MSc

2.1 Fizika - Mechanika Rezgések és hullámok. Mechanikai rezgések és hullámok Kísérletek és eszközök mechanikai rezgésekhez és hullámokhoz

SPEKTROFOTOMETRIAI MÉRÉSEK

TÁVKÖZLÉSI ISMERETEK FÉNYVEZETŐS GYAKORLAT. Szakirodalomból szerkesztette: Varga József

Fizika 2. Feladatsor

L Ph 1. Az Egyenlítő fölötti közelítőleg homogén földi mágneses térben a proton (a mágneses indukció

A poláros fény rejtett dimenziói

MAGYAR KÖZLÖNY. 70. szám. A MAGYAR KÖZTÁRSASÁG HIVATALOS LAPJA május 7., péntek. Tartalomjegyzék. 162/2010. (V. 7.) Korm.

Az elektromágneses spektrum

A poláros fény rejtett dimenziói

A fény. Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. A fény. A spektrumok megjelenési formái. A fény kettıs természete: Huber Tamás

TERMÉSZETTUDOMÁNY JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

1. MINTAFELADATSOR KÖZÉPSZINT

2. előadás: További gömbi fogalmak

OPTIKA. Ma sok mindenre fény derül! /Geometriai optika alapjai/ Dr. Seres István

Az elektromágneses hullámok

A talliummal szennyezett NaI egykristály, mint gammasugárzás-detektor

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 9. mérés: Röntgen-fluoreszcencia analízis április 22.

Pár szó az Optikáról

17. Kapcsolok. 26. Mit nevezünk crossbar kapcsolónak? Egy olyan kapcsoló, amely több bemenet és több kimenet között kapcsol mátrixos módon.

Környezet. A. Fizikai környezet. A munkakörnyezet ergonómiai értékelése

18, A zaj fogalma, hullámegyenletek, szintek, műveletek szintekkel,hangszin zaj hatása az emberi fülre..

Optika feladatok (szemelvények a 333 Furfangos Feladat Fizikából könyvből)

Elektromágneses hullámok - Hullámoptika

Mössbauer Spektroszkópia

Sugárzásmérés. PTE Műszaki és Informatikai Kar DR. GYURCSEK ISTVÁN

RAJZOLATI ÉS MÉLYSÉGI MINTÁZATKIALAKÍTÁS II:

Optika Gröller BMF Kandó MTI. Optikai alapfogalmak. Fény: transzverzális elektromágneses hullám. n = c vákuum /c közeg. Optika Gröller BMF Kandó MTI

Röntgendiffrakció, tömegspektrometria, infravörös spektrometria.

1. Prefix jelentések. 2. Mi alapján definiáljuk az 1 másodpercet? 3. Mi alapján definiáljuk az 1 métert? 4. Mi a tömegegység definíciója?

Aspektus könyvekben gyakran használt újszerű megfogalmazások szójegyzéke

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Sugárzási alapismeretek

Körmozgás és forgómozgás (Vázlat)

Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Feladatok haladóknak

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

GAFE FORGÁCSOLÁSI ALAPISMERETEK (Gépi forgácsoló műveletek)

1 B. AZ E L E K T R O M O S É S M Á G N E S E S M E Zİ (ismétlés)

Robotika. 3. Érzékelés Magyar Attila. Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék

A RÁDIÓTECHNIKA. KÖNYVEI

Az ionizáló és nem ionizáló sugárzások összehasonlító elemzése. Készítette: Guáth Máté Környezettan Bsc Témavezető: Pávó Gyula

AZ ÉGÉSGÁTLÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA

Az elektroninterferencia

Kísérletek mikrohullámokkal I-II.

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék VARJU EVELIN

Átlátszó műanyagtermékek előállítása fröccsöntéssel és fóliahúzással

Fizika 8. osztály. 1. Elektrosztatika I Elektrosztatika II Ohm törvénye, vezetékek ellenállása... 6

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: A röntgenfluoreszcencia analízis és a Moseley-törvény

Átírás:

B2. A FÉNY FOGALMA, FÉNYJELENSÉGEK ISMERTETÉSE, FÉNYVISSZAVERŐDÉS, FÉNYTÖRÉS, FÉNYINTERFERENCIA, FÉNYPOLARIZÁCIÓ, FÉNYELHAJLÁS Fény: elektromágneses sugárzás (Einstein meghatározása, hogy idesorolta a sugárzáshoz a fényt, ezt a megfogalmazást Max Planck kutatásaira alapozta, mindketten Nobel-díjasok) Max Planck (858-947) 900: felfedezésével a modern kvantum-elmélet megalapítója, a 98-ban fizikai Nobel-díjjal jutalmazták. Megállapította, hogy a sugárzó anyagok nem folytonosan, hanem kvantumok formájában, szakaszos bocsátják ki a sugárzást. Energiaadagok hagyják el a sugárzó anyagot, ill. energiaadagok érik a besugárzott felületet. Ez az energiakvantum arányos a sugárzás frekvenciájával. Einstein (879-955) 905-ben megalkotta a speciális relativitás-elméletet, és ezzel egyben a gravitáció modern elméletét is kidolgozta 96: befejezte az általános relativitás-elméletről szóló munkáját. Bevezette a fénykvantum fogalmát, megadta a fényelektromos jelenség elméleti magyarázatát is. 922: Nobel-díjat kapott a foto-elektromos effektusról szóló elméletéért. 949: új, általános relativitásról szóló elmélet + egységes tér-elmélet. Fénykvantum-elmélet (kvantum: egységnyi mennyiség): a fény életében az energia-egységet fotonnak hívjuk. A foton energiája számítható, ez a kvantum-energia E = h ν (nü) E: fényenergia [J]; a foton energiája h: Planck-féle állandó, természeti szám; h = 6,625 0-34 [Js] ν: rezgésszám vagy frekvencia [/s =Hz] Fényenergia keletkezése: a foton energiáját kisugározza, mikor visszalép egy alacsonyabb energiaszintű elektronpályára. Δ E: energiaszintek közötti különbség. Fény jellemzői: fénysebesség; jele: c [km/s] c 300 000 km/s hullámhossz; jele: λ (lambda) [nm] (nanométer) λ 380 nm 760 nm a látható fény hullámhossztartománya. Hullámhossz: az a távolság, amit a hullám egy teljes periódus alatt megtesz. nm = 0-6 mm frekvencia; jele: ν [Hz] Egy másodperc alatti rezgések száma. c=λ ν Állandó érték: c A tényezők fordított arányban állnak: λ és ν Sugárzás egyenes:

Spektrum: Spektrum: a napfényt alkotó színek tartománya. Newton bebizonyította, hogy a napfény alkotóira bontható fénysugarat bocsátott egy prizmára, mely felbontotta a napfényt szivárvány színekre, majd a színes fények útjába gyűjtőlencsét tett, ez összegyűjtötte a fényeket, így visszakapta a fehér színt. Egyéb fényelméletek: egy ókori elmélet szerint a látáshoz vékony hártyák válnak le a szemről, nem feltételezték a fény szükségességét, de nem volt magyarázható, hogy miért nem látunk teljes sötétségben. ókori gondolkodók, arabok, Arisztotelész is végeztek kísérleteket. Arisztotelész megállapította, hogy a fény a napból érkezik. XIX. század: Maxwell elektromágneses-hullám elmélete (fényhullám elmélet). Az elgondolásával közel állt a valósághoz, de voltak olyan jelenségek, amelyeket nem tudtak az elméletével megmagyarázni. Kimaradt belőle, hogy a fény egyenes vonalban terjed. Newton korpuszkuláris elmélete: a fény kis tömeggel rendelkező szemcsék (korpusz=testek) formájában terjed. Feltételeznie kellett az éter jelenlétét, mely lebegteti a szemcséket. Melyik szín nagyobb energiájú, a kék vagy a vörös? A kék fénynek van akkora energiája, hogy fényérzékeny rendszerekben kémiai változást hoz létre. Léteznek kékérzékeny anyagok Pl. Ag-halogenides rendszerek (fényképészeti filmek), kromát-kolloid rendszerek, fotopolimerek, dianovegyületek. A fényérzékeny anyagok kékérzékenyek, és ezt az érzékenységi tartományt szélesítik vegyi beavatkozással. Fényjelenségek A fény duális (kettős) természetű jelenség: egyenes vonalban és hullámmozgással is terjed egyszerre. A fényjelenségeket ezen természetek alapján magyarázzuk: Az egyenes vonalú mozgással magyarázható a fényvisszaverődés és a fénytörés Hullámmozgással pedig a fényinterferencia, a fénypolarizáció és a fényelhajlás. I. FÉNYVISSZAVERŐDÉS Tükrös visszaverődés: sima és fényes felületen a) A fény irányvonala megegyezik a beesési merőlegessel, ilyenkor önmagában verődik vissza. Beesési szöge 0. b) Beesési szög: beesési merőleges és beeső fénysugár által bezárt szög: α. Visszaverődési szög: beesési merőleges és visszaverődő fénysugár által bezárt szög: β. A három elem egy síkban van, α = β. Párhuzamosan érkező sugarak párhuzamosan verődnek vissza. 2

Szórt visszaverődés (diffúz) Felülete érdes, matt. A párhuzamosan érkező fénysugarak szórtan verődnek vissza. II. FÉNYTÖRÉS Átlátszó anyagok optikai sűrűsége különböző. A különböző optikai sűrűségű anyagok határfelületén átlépve a fény megváltoztatja haladási irányát: megtörik. Ha merőlegesen érkezik a fénysugár: nem törik meg, a haladási irány nem változik. α > i h : teljes fényvisszaverődés Optikailag ritkább közegből sűrűbbe haladva a fény a beesési merőlegesbe törik: i>r. Abban az esetben, ha a fény az optikailag ritkább közegből a sűrűbb felé halad, a haladási irányától eltér, és a beesési merőlegeshez közelítve halad. Tehát a beesési szög nagyobb, mint a törési szög. Sűrűbből ritkábba haladva a fény a beesési merőlegestől törik: i<r. Abban az esetben, ha a fény az optikailag sűrűbb közegből a ritkább felé halad, a haladási irányától eltér, és a beesési merőlegestől távolodva halad. Tehát a beesési szög kisebb, mint a törési szög. i h: határszög (itt a beesési szög határszög) bizonyos (i h-nál nagyobb) szögnél a fény már nem lép ki az új közegbe Törésmutató (n) Törésmutató: viszonyszám, amely megmutatja, hogy a két átlátszó anyag optikailag milyen kapcsolatban van egymással. A viszonyszám ugyanarra a két anyagra vonatkoztatva állandó, és jellemzi a két anyag viszonyát. A második anyagnak az elsőre vonatkoztatott törésmutatója: n 2,= sin i sin r Ha ellentétes irányból érkezik a fény, akkor a törésmutató reciprokával számolunk. sin r Az első anyagnak a másodikra vonatkoztatott törésmutatója: n,2= sin = n,2 i = n2, 3

III. FÉNYINTERFERENCIA Fényhullámok találkozásánál megfigyelhető jelenségek. erősítés gyengítés kioltás t: idő A: amplitúdó λ: hullámhossz [nm] ν: frekvencia [Hz] A frekvencia és a hullámhossz fordítottan arányos. Ha az egyik nő, a másik csökken, és fordítva. Rövidebb hullámhossz nagyobb frekvencia Erősítés Ha 2 hullám azonos fázisban van erősítik egymást. A 2 hullám kitérése összeadódik eredő hullám Útkülönbség: s=2n λ/2 Gyengítés Ha 2 hullám ellentétes fázisban van gyengítik egymást Útkülönbség: s=(2n+) λ/2 Kioltás Ellentétes fázisú hullámok, azonos amplitúdó kioltják egymást Útkülönbség: s=(2n+) λ/2 Fényelnyelés esetén az elhajló fények eltérő fázisban vannak egymással, ezért interferálnak sötétebb, világosabb sávokat látunk a megvilágított terület körül, ahol sötétebb a sáv, ott gyengítették vagy kioltották egymást. 4

IV. FÉNYPOLARIZÁCIÓ (FÉNYSARKÍTÁS) A természetes fény transzverzális hullámokban terjed. Transzverzális hullám: a sugárzás a terjedési irányra merőlegesen minden irányban rezeg. Polarizált fény: a haladási irányra merőlegesen csak egy síkon két irányba, azaz két szélső pont között oda-vissza rezeg. A rezgés síkja bármilyen szögállású lehet. Minden visszaverődő fény polarizált. Polárszűrő: üveg vagy műanyag felületen (zselatinnal) rögzített kristályok, melyek csak egy bizonyos síkon rezgő fényeket engednek át Két szűrővel ki lehet oltani a fényt teljesen: V. FÉNYELHAJLÁS (DIFFRAKCIÓ) A fény keskeny résen áthaladva a rés széleinél megváltoztatja haladási irányát: elhajlik. E [lux] X [mm] E: megvilágítás Az elhajló fények interferálnak: gyengítik ill. erősítik egymást. Monokromatikus (egyszínű kék, vörös) fénynél világos és sötét sávok váltakoznak. Heterokromatikus (összetett, színes pl. fehér) fénynél színes sávokat látunk. A sötét és világos sávok váltakozásának az oka az interferencia. 5