Optika: Porovnání verzí
Feedback

Z WikiSkript

Vizuální
m (obrázky)
m (typografie)
 
(Není zobrazeno 11 mezilehlých verzí od 3 dalších uživatelů.)
Řádek 1: Řádek 1:
__Notoc__
__notoc__
[[File:EB1911 - Microscope - Fig. 15.png|EB1911_-_Microscope_-_Fig._15|thumb|right|500px]]
[[File:EB1911 - Microscope - Fig. 15.png|Schéma mikroskopu|thumb|right|400px]]
{{Zkontrolováno | 20160107091145 | [[Uživatel:Tomsa|Tomsa]] ([[Diskuse s uživatelem:Tomsa|diskuse]])|335441|20160312132037}}
'''Optika''' je vědecký obor fyziky zabývající se [[světlo|viditelným světlem]], [[Ultrafialové záření (biofyzika)|ultrafialovým]] a [[Infračervené záření|infračerveným]] zářením a jeho šířením v různých prostředích. Studuje tedy elektromagnetické záření o vlnové délce '''10 nm – 1 mm''' (má společné vlastnosti). Zabývá se světelnými jevy, jejich zákonitostmi a ději vzájemného působení světla se světlem (elektromagnetickým zářením) nebo hmotou. Zkoumá i detekci světla.<ref> {{Citace
Optika je jedním z vědních oborů fyziky zabývající se světlem a jeho šířením v různých prostředích. Studuje původ a zákonitosti světelných jevů, děje vzájemného působení světla a látky a zabývá se i detekcí světla
|typ = kniha
 
|příjmení1 = McGraw
[[Světlo]] je viditelné elektromagnetické záření, tedy záření o vlnové délce zhruba 390 – 790 nm. Viditelné světlo se skládá z několika barev odvislých od vlnové délky elektromagnetického záření, jejich složením vzniká světlo bílé. Nejkratší vlnové délce, která vyvolá zrakový vjem, odpovídá fialová barva, která postupně přechází v barvu modrou, zelenou, žlutou, oranžovou a nakonec červenou, která se nachází na druhém konci viditelného spektra. 
|jméno1 =
 
|příjmení2 = Hill
Kromě viditelného světla se optika zabývá i přilehlými částmi elektromagnetického spektra: [[infračervené záření|infračerveným]] (IR) a [[ultrafialové záření|ultrafialovým zářením]] (UV).
|jméno2 =
 
|titul = McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology
Infračervené záření má  λ 0,3mm – 780nm, což je oblast nacházející se mezi nejkratšími radiovými vlnami a světlem. Přirozeným zdrojem je slunce, dále však jakékoliv jiné těleso zahřáté na vyšší teplotu (teplomety, žárovky). Při absorpci tohoto záření probíhá tepelná výměna a ozářené těleso se zahřívá. Pro infračervené záření platí stejné zákony jako pro světlo. Pomocí optických soustav konstruovaných ze speciálních materiálů ho můžeme pozorovat. Na tomto principu funguje např. infračervený dalekohled, díky němuž můžeme pozorovat jednotlivé objekty ve tmě, neboť IR záření vyzařují prakticky všechna tělesa. Oproti světlu proniká snáze zakalenými prostředími. Na člověka má analgetické a spasmolytické účinky, je tedy hodně využíváno v medicíně. 
|vydání = 6
 
|rok = 2009
Ultrafialové záření je elektromagnetické vlnění o λ 390nm – 10nm, jeho nejkratší vlnové délky zasahují do oblasti rentgenového záření. Zdrojem UV záření jsou tělesa zahřátá na velmi vysokou teplotu (hvězdy, elektrický oblouk) nebo výbojky naplněné párami rtuti (horské slunce). Záření je ve velké míře pohlcováno ve vysokých vrstvách atmosféry, kde zapříčiňuje ionizaci vzdušného kyslíku a tím podmiňuje vznik ozonu. Dále ho pohlcuje obyčejné (draselné) sklo (z toho důvodu se výbojky vyrábějí ze skla křemenného). V medicíně se využívá ke sterilizaci sálu (skrze germicidní lampy). Je možné ho využít i při léčbě zejména pomalu hojících se ran, proleženin. Využívá se také při léčbě rachitis (křivice), která je způsobena nedostatkem vápníku.  
|místo =
|isbn = 9780071613668
|vydavatel = McGraw-Hill Education
}} </ref>


== Dělení optiky ==
== Dělení optiky ==
'''Paprsková optika''' je někdy též nazývaná geometrická, na světlo pohlíží jako na svazek paprsků, zanedbává jeho vlnovou povahu.  
'''Paprsková optika''', někdy též nazývaná geometrická, na světlo pohlíží jako na svazek paprsků a zanedbává jeho vlnovou povahu.  
Zkoumané jevy: [[Odraz světla|odraz světla]], [[lom světla]].
Zkoumá jevy, jako [[Odraz světla|odraz]] nebo [[lom světla]].


'''Vlnová optika''' vychází z vlnové povahy světla jako elektromagnetického záření.  
'''Vlnová optika''' vychází z vlnové povahy světla jako elektromagnetického záření.  
Zkoumané jevy:
Zkoumané jevy, jako [[Interference světla|interferenci]], [[Difrakce světla|difrakci]] (ohyb) nebo [[Polarizace světla|polarizaci]] světla.
[[Interference světla|interference]], [[Difrakce světla|difrakce]] (ohyb), [[Polarizace světla|polarizace]]


'''Kvantová optika''', též nazývaná fotonová, zkoumá děje, při kterých se projevuje kvantový charakter světla - to se nešíří spojitě, ale jako proud částic s určitou energií = [[Foton|fotonů]].  
'''Kvantová optika''', též nazývaná fotonová, zkoumá děje, při kterých se projevuje kvantový charakter světla. To se nešíří spojitě, ale jako proud částic s určitou energií, tedy jako proud [[Foton|fotonů]]. Vysvětluje např. [[Fotoelektrický jev|fotoelektrický jev]] a [[Comptonův rozptyl]].
Vysvětluje např. [[Fotoelektrický jev|fotoelektrický jev]] a [[Comptonův rozptyl]].


'''Fotometrie ''' zkoumá světlo a jeho vliv na zrakový orgán, tedy [[Oko (biofyzika)|oko]].
'''Fotometrie ''' zkoumá světlo a jeho vliv na zrakový orgán, tedy [[Oko (biofyzika)|oko]].<ref name=benes>{{Citace
|typ = kniha
|příjmení1 = Beneš
|jméno1 = Jiří
|příjmení2 = Jirák
|jméno2 = Daniel
|titul = Základy lékařské fyziky
|vydání = 4
|rok = 2015
|místo = Praha
|isbn = 978-80-246-2645-1
|vydavatel = Karolinum
}}</ref>


== Pojmy v optice ==
== Pojmy v optice ==
Řádek 32: Řádek 45:
** [[Optická mřížka]] – pravidelný optický prvek, rozptylující světlo do barevného spektra.
** [[Optická mřížka]] – pravidelný optický prvek, rozptylující světlo do barevného spektra.
** [[Zvětšení lupy]]
** [[Zvětšení lupy]]
** [[Optický mikroskop|Mikroskop]] - přístroj umožňující rozeznat struktury, které nejsou viditelné pouhým okem.  
** [[Mikroskop]] - přístroj umožňující rozeznat struktury, které nejsou viditelné pouhým okem.  
*  [[Oko (biofyzika)|Oko]]
*  [[Oko (biofyzika)|Oko]]
* [[Vady optických soustav]] - nebo-li '''optické aberace''' jsou nesprávná zobrazení optické soustavy (např. oka) z různých důvodů. Důsledkem může být například změna barvy, změna kontrastu či rozostření obrazu. Aberace dělíme na ''analytické'' a ''syntetické''.
* [[Vady optických soustav]] - nebo-li '''optické aberace''' jsou nesprávná zobrazení optické soustavy (např. oka) z různých důvodů. Důsledkem může být například změna barvy, změna kontrastu či rozostření obrazu. Aberace dělíme na ''analytické'' a ''syntetické''.<ref name=benes></ref>


== Zákony optiky ==
== Zákony optiky ==
Zákony optiky jsou využívané všude v živote, jako zpětným zdrádli tak i pri návrhu různých optických zařízení, jako jsou lasery a optické senzory.
[[Odraz světla]] je jedním z nejzákladnějších jevů optiky, který je přítomen ve všech zrcadlech. '''Úhel odrazu je dle zákona odrazu vždy roven úhlu dopadu.'''
* [[Odraz světla|Zákon odrazu]]: Odraz světla je jedním z nejzákladnějších jevů optiky, který je základem všech zrcadel. '''Úhel odrazu je dle zákona odrazu vždy roven úhlu dopadu.'''
* [[Snellův zákon]] (zákon lomu): Tento zákon popisuje, '''jak se světlo láme při přechoduu mezi dvěma různými prostředími''' (např. ze vzduchu do vody). Snellův zákon je základem pro všechny optické soustavy, včetně čoček, brýlí a mikroskopů. V praxi je tento zákon klíčový při navrhování optických přístrojů, které využívají lomu světla pro zaostření obrazu.
* [[Huygensův princip]]: Tento princip je užitečný pro pochopení vlnového chování světla. '''Podle Huygensa se každý bod vlny chová jako zdroj nových vln''', což pomáhá vysvětlit jevy jako je '''difrakce''' (ohyb světla) a '''interference'''.


=== Optické jevy a jejich aplikace ===
[[Snellův zákon]] (zákon lomu) popisuje, jak se světlo láme při přechoduu mezi dvěma různými prostředími (např. ze vzduchu do vody). Snellův zákon je základem pro všechny optické soustavy, včetně čoček, brýlí a mikroskopů. V praxi je klíčový při navrhování optických přístrojů, které využívají lomu světla pro zaostření obrazu.


* [[Interference světla]]: Když se dvě nebo více světelných vln setkají a vzájemně se zesílí nebo zeslabí v závislosti na jejich fázi. Interference je základem pro mnoho optických zařízení, včetně '''interferometrů'''. Ten slouží k měření jemných změn v prostředí, jako je změna tlaku nebo teploty. Tento jev je také klíčový pro zpracování světelných vln v různých optických technologiích.
[[Huygensův princip]] je užitečný pro pochopení vlnového chování světla. Říká, že '''každý bod vlny se chová jako zdroj nových vln'''. To pomáhá vysvětlit jevy jako je '''difrakce''' (ohyb světla) a '''interference'''.
* [[Difrakce světla]]: Světlo se ohýbá kolem překážek nebo prochází úzkými štěrbinami. Tento jev je základem pro konstrukci optických mřížek, které se používají k rozkladu světla na jeho spektrální složky, což má široké uplatnění v [[Fluorescenční spektroskopie|spektroskopii]] a analýze chemických látek.
* [[Polarizace světla|Polarizace]]: Popisuje orientaci oscilací světelných vln. Polarizované světlo má mnoho praktických aplikací, například v '''polarizačních brýlích''' (které blokují oscilace světla v určitém směru, což pomáhá eliminovat odlesky) nebo v '''televizních a LCD obrazovkách''', kde je polarizace klíčová pro vytváření obrazů.


== Optické přístroje a metody ==
== Optické jevy a jejich aplikace ==
===Interference světla===
[[Soubor:Interference on soap bubbles.jpg|náhled|300px|Interference světla na mýdlových bublinách]]
Když se dvě nebo více světelných vln setkají a vzájemně se zesílí nebo zeslabí v závislosti na jejich fázi, nastává [[interference světla]]. Interference je základem pro mnoho optických zařízení, včetně '''interferometru'''. Ten slouží k měření jemných změn v prostředí, jako je změna tlaku nebo teploty. Tento jev je také klíčový pro zpracování světelných vln v různých optických technologiích.


* '''[[Zvětšení lupy|Lupa]]'''
===Difrakce světla===
Při [[Difrakce světla|difrakci]] se světlo ohýbá kolem překážek nebo prochází úzkými štěrbinami. Tento jev je základem pro konstrukci optických mřížek, které se používají k rozkladu světla na jeho spektrální složky, což má široké uplatnění v [[Fluorescenční spektroskopie|spektroskopii]] a analýze chemických látek.


fyzikálně je lupa '''spojka''' s ohniskovou vzdáleností 1-10 cm, vytvářející zdánlivý, zvětšený, přímý obraz.
===Polarizave světla===
[[Polarizace světla|Polarizace světla]] popisuje orientaci oscilací světelných vln. Polarizované světlo má mnoho praktických aplikací, například v '''polarizačních brýlích''' (které blokují oscilace světla v určitém směru, což pomáhá eliminovat odlesky) nebo v '''televizních a LCD obrazovkách''', kde je polarizace klíčová pro vytváření obrazů.


* '''[[Optický mikroskop]]'''
== Optické přístroje a metody ==
[[File:Leeuwenhoek boerhaave.jpg|Jeden z Leeuwenhoekových prvních mikroskopů|thumb|250px]]


zjednodušeně funguje na základě usměrněného světelného svazku, který prochází soustavou čoček (objektiv), a okulárem umožňujícím pozorování zvětšeného obrazu v rozmezí 0,2 mm až 0,2 μm; pro menší předměty je potřeba užití elektronového mikroskopu.
===Lupa===
'''Lupa''' je z fyzikálního hlediska '''spojka''' s ohniskovou vzdáleností 1-10 cm, vytvářející zdánlivý, zvětšený, přímý obraz.
{{Podrobnosti|Zvětšení lupy}}


* '''[[Elektronový mikroskop]]'''
===Optický mikroskop===
'''Optický mikroskop''' zjednodušeně funguje na základě usměrněného světelného svazku, který prochází soustavou čoček (objektiv) a okulárem umožňujícím pozorování zvětšeného obrazu v rozmezí 0,2 mm až 0,2 μm. Pro menší předměty je potřeba užití elektronového mikroskopu.
{{Podrobnosti|Optický mikroskop}}


složitější typ mikroskopu, který od sebe může rozlišit až atomy. K tomu je používáno místo světelného elektromagnetické záření, respektive '''proud elektronů'''. Na rozdíl od světelného mikroskopu, který využívá světelné elektromagnetické záření, elektronový mikroskop pracuje s proudem elektronů, jejichž vlnová délka je mnohem kratší než vlnová délka viditelného světla. To umožňuje dosáhnout výrazně vyššího rozlišení. Elektronový mikroskop je rozdělen do dvou hlavních typů: transmisní elektronový mikroskop (TEM), který zobrazuje vnitřní struktury vzorku, a rastrovací elektronový mikroskop (SEM), jenž vytváří obraz povrchových detailů.
{{Poznámka|První mikroskopy byly tak jednoduché, že měly jen jednu čočku – vlastně to byly spíš velmi silné lupy. A přesto už v 17. století umožnily Antony van Leeuwenhoekovi objevit '''bakterie'''.}}


* '''[[Endoskopie]]'''  
===Elektronový mikroskop===
'''Elektronový mikroskop''' je složitější typ mikroskopu, který od sebe může rozlišit až atomy. K tomu je používáno elektromagnetické záření, respektive '''proud elektronů'''. Na rozdíl od světelného mikroskopu, který využívá světelné elektromagnetické záření, elektronový mikroskop pracuje s proudem elektronů, jejichž vlnová délka je mnohem kratší než vlnová délka viditelného světla. To umožňuje dosáhnout výrazně vyššího rozlišení. Elektronový mikroskop je rozdělen do dvou hlavních typů: transmisní elektronový mikroskop (TEM), který zobrazuje vnitřní struktury vzorku, a rastrovací elektronový mikroskop (SEM), jenž vytváří obraz povrchových detailů.
{{Podrobnosti|Elektronový mikroskop}}


metoda vyšetření tělních dutin a orgánů, která umožňuje jak "nahlédnutí", tak odběry vzorků tkáně ([[biopsie]]). Moderní endoskop je tvořen optickými vlákny, které fungují na principu úplného odrazu.  
===Endoskopie===
'''Endoskopie''' je metoda vyšetření tělních dutin a orgánů, která umožňuje jak "nahlédnutí", tak odběry vzorků tkáně ([[biopsie]]). Moderní endoskop je tvořen optickými vlákny, které fungují na principu úplného odrazu.  
{{Podrobnosti|Endoskopie}}


* '''[[Fotometrie|Absorpční fotometrie]]'''
===Fotometrie===
Fotometrie využívá jevu absorpce světla. ''Absorpční fotometrii'' používáme k určení '''koncentrace''' roztoku na základě hodnoty absorbance, tedy míry pohlcení světla různými materiály. ''Spektrální fotometrie'' je podobná absorpční fotometrii, rozdílem je však použití '''monochromatického''' světla.
{{Podrobnosti|Fotometrie}}


určení '''koncentrace''' roztoku na základě hodnoty absorbance, tedy míry pohlcení světla různými materiály.
===Spektrální analýza===
Díky odlišné interakci látek s různými vlnovými délkami elektromagnetického záření jsme schopni provést '''spektrální analýzu'''. Tak můžeme zjistit například typ chemické látky, koncentraci látky či měření struktury látky. Rozděluje se na emisní (vysílané světlo) a absorpční (pohlcené světlo).
{{Podrobnosti|Spektrální analýza}}


* '''[[Fotometrie|Spektrální fotometrie]]'''
===Refraktometrie===
'''Refraktometrie''' je metoda měření '''indexu lomu''' látek, která zkoumá změny směru světla při průchodu látkou a umožňuje určit koncentraci nebo kvalitu roztoku.
{{Podrobnosti|Refraktometrie}}


podobná absorpční fotometrii, rozdílem je však použití '''monochromatického''' světla.
===Polarimetrie===
 
'''Polarimetrie''' nám umožňuje zjistit typ, koncentraci látek či optické vlastnosti materiálu na základě opticky aktivních látek, které stáčejí rovinu polarizovaného světla (v biochemii např. cukry, aminokyseliny).
* '''[[Spektrální analýza]]'''
 
díky odlišné interakci látek s různými vlnovými délkami elektromagnetického záření jsme schopni zjistit například typ chemické látky, koncentraci látky či měření struktury látky; rozděluje se na emisní (vysílané světlo) a absorpční (pohlcené světlo).
 
* '''[[Refraktometrie]]'''
 
metoda měření '''indexu lomu''' látek, která zkoumá změny směru světla při průchodu látkou a umožňuje určit koncentraci nebo kvalitu roztoku.
 
* '''[[Polarimetrie]]'''
 
způsob zjištění typu, koncentrace látek či optických vlastností materiálu na základě opticky aktivních látek, které stáčejí rovinu polarizovaného světla (v biochemii např. cukry, aminokyseliny).


V oblasti optických přístrojů a metod je možné zmínit také různé techniky, které umožňují pokročilé analýzy materiálů a biologických vzorků. Kromě běžně používaných mikroskopů a endoskopů se významně vyvinula i oblast optických vláken a jejich využití v komunikacích a medicíně. '''Optická vlákna''' umožňují přenos světla na velké vzdálenosti, přičemž ztráty signálu jsou minimální. V lékařství je toto využití zásadní pro různé diagnostické a léčebné přístroje, jako jsou optické tomografy, které dokážou vytvářet trojrozměrné obrazy vnitřních orgánů.
V oblasti optických přístrojů a metod je možné zmínit také různé techniky, které umožňují pokročilé analýzy materiálů a biologických vzorků. Kromě běžně používaných mikroskopů a endoskopů se významně vyvinula i oblast optických vláken a jejich využití v komunikacích a medicíně. '''Optická vlákna''' umožňují přenos světla na velké vzdálenosti, přičemž ztráty signálu jsou minimální. V lékařství je toto využití zásadní pro různé diagnostické a léčebné přístroje, jako jsou optické tomografy, které dokážou vytvářet trojrozměrné obrazy vnitřních orgánů.
{{Podrobnosti|Polarimetrie}}


Další metodou, která stojí za zmínku, je [[Neinvazivní měření glykémie#Ramanova spektroskopie|Ramanova spektroskopie]], která využívá rozptyl světla k získání informací o molekulárních vibracích materiálu. Tento nástroj je cenný při analýze chemických sloučenin a detekci různých látek v biomedicínských aplikacích.
===Ramanova spektroskopie===
Další metodou je [[Neinvazivní měření glykémie#Ramanova spektroskopie|Ramanova spektroskopie]], která využívá rozptyl světla k získání informací o molekulárních vibracích materiálu. Tento nástroj je cenný při analýze chemických sloučenin a detekci různých látek v biomedicínských aplikacích.
{{Podrobnosti|Neinvazivní měření glykémie#Ramanova spektroskopie}}


<noinclude>
<noinclude>
== Odkazy ==
== Odkazy ==
=== Související články ===
=== Související články ===
* [[Elektromagnetické spektrum]]
* [[Vady optických soustav]]
* [[Oko (biofyzika)]]
=== Externí odkazy ===
=== Externí odkazy ===
* {{Wikipedie|Optika}}
=== Použitá literatura ===
=== Použitá literatura ===
* BENEŠ, Jiří, Daniel JIRÁK a František VÍTEK. ''Základy lékařské fyziky. ''4. vydání. Praha : nakladatelství Karolinum, 2015. [[Speciální:Zdroje knih/978-80-246-2645-1|ISBN 978-80-246-2645-1]].
* {{Citace
* REICHL, Optika a její dělení [online] [2024-01-24] http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/433-optika-a-jeji-deleni
|typ = kniha
* BOSSARD GROUP, Spektrální analýza – efektivní metoda kontroly kvality [online] [cit. 2024-01-24] <https://www.kvt-fastening.cz/cs/assembly-technology-expert/ate-expert-test-services/spectral-analysis/>
|příjmení1 = Beneš
* VEJRAŽKA, Optické metody a jejich využití [online] [cit. 2024-01-24] [http://fu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Uvod_BCM113.pdf <http://fu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Uvod_BCM113.pdf]>
|jméno1 = Jiří
|příjmení2 = Jirák
|jméno2 = Daniel
|titul = Základy lékařské fyziky
|vydání = 4
|rok = 2015
|místo = Praha
|isbn = 978-80-246-2645-1
|vydavatel = Karolinum
}}
* {{Citace
|typ = web
|jméno1= Jaroslav
|příjmení1 = Reichl
|název = Optika a její dělení [online]
|citováno = 2024-01-24
|url = http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/433-optika-a-jeji-deleni
}}
*{{Citace
|typ = web
|jméno1 = Martin
|příjmení1 = Vejražka
|název = Optické metody a jejich využití [online]
|citováno = 2024-01-24
|url = http://fu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Uvod_BCM113.pdf
}}
=== Reference ===
=== Reference ===
<references />
<references />

Aktuální verze z 22. 3. 2025, 22:31

Schéma mikroskopu

Optika je vědecký obor fyziky zabývající se viditelným světlem, ultrafialovým a infračerveným zářením a jeho šířením v různých prostředích. Studuje tedy elektromagnetické záření o vlnové délce 10 nm – 1 mm (má společné vlastnosti). Zabývá se světelnými jevy, jejich zákonitostmi a ději vzájemného působení světla se světlem (elektromagnetickým zářením) nebo hmotou. Zkoumá i detekci světla.[1]

Dělení optiky[upravit | editovat zdroj]

Paprsková optika, někdy též nazývaná geometrická, na světlo pohlíží jako na svazek paprsků a zanedbává jeho vlnovou povahu. Zkoumá jevy, jako odraz nebo lom světla.

Vlnová optika vychází z vlnové povahy světla jako elektromagnetického záření. Zkoumané jevy, jako interferenci, difrakci (ohyb) nebo polarizaci světla.

Kvantová optika, též nazývaná fotonová, zkoumá děje, při kterých se projevuje kvantový charakter světla. To se nešíří spojitě, ale jako proud částic s určitou energií, tedy jako proud fotonů. Vysvětluje např. fotoelektrický jev a Comptonův rozptyl.

Fotometrie zkoumá světlo a jeho vliv na zrakový orgán, tedy oko.[2]

Pojmy v optice[upravit | editovat zdroj]

  • Elektromagnetické spektrum - škála zahrnující vlnění všech vlnových délek.
  • Disperse světla - rozložení bílého světla na jeho základní barvy, např. optický hranol.
  • Absorpce světla - jev, kdy dochází k zeslabování intenzity záření (pohlcení) při šíření se prostorem.
  • Optické soustavy
  • Oko
  • Vady optických soustav - nebo-li optické aberace jsou nesprávná zobrazení optické soustavy (např. oka) z různých důvodů. Důsledkem může být například změna barvy, změna kontrastu či rozostření obrazu. Aberace dělíme na analytické a syntetické.[2]

Zákony optiky[upravit | editovat zdroj]

Odraz světla je jedním z nejzákladnějších jevů optiky, který je přítomen ve všech zrcadlech. Úhel odrazu je dle zákona odrazu vždy roven úhlu dopadu.

Snellův zákon (zákon lomu) popisuje, jak se světlo láme při přechoduu mezi dvěma různými prostředími (např. ze vzduchu do vody). Snellův zákon je základem pro všechny optické soustavy, včetně čoček, brýlí a mikroskopů. V praxi je klíčový při navrhování optických přístrojů, které využívají lomu světla pro zaostření obrazu.

Huygensův princip je užitečný pro pochopení vlnového chování světla. Říká, že každý bod vlny se chová jako zdroj nových vln. To pomáhá vysvětlit jevy jako je difrakce (ohyb světla) a interference.

Optické jevy a jejich aplikace[upravit | editovat zdroj]

Interference světla[upravit | editovat zdroj]

Interference světla na mýdlových bublinách

Když se dvě nebo více světelných vln setkají a vzájemně se zesílí nebo zeslabí v závislosti na jejich fázi, nastává interference světla. Interference je základem pro mnoho optických zařízení, včetně interferometru. Ten slouží k měření jemných změn v prostředí, jako je změna tlaku nebo teploty. Tento jev je také klíčový pro zpracování světelných vln v různých optických technologiích.

Difrakce světla[upravit | editovat zdroj]

Při difrakci se světlo ohýbá kolem překážek nebo prochází úzkými štěrbinami. Tento jev je základem pro konstrukci optických mřížek, které se používají k rozkladu světla na jeho spektrální složky, což má široké uplatnění v spektroskopii a analýze chemických látek.

Polarizave světla[upravit | editovat zdroj]

Polarizace světla popisuje orientaci oscilací světelných vln. Polarizované světlo má mnoho praktických aplikací, například v polarizačních brýlích (které blokují oscilace světla v určitém směru, což pomáhá eliminovat odlesky) nebo v televizních a LCD obrazovkách, kde je polarizace klíčová pro vytváření obrazů.

Optické přístroje a metody[upravit | editovat zdroj]

Jeden z Leeuwenhoekových prvních mikroskopů

Lupa[upravit | editovat zdroj]

Lupa je z fyzikálního hlediska spojka s ohniskovou vzdáleností 1-10 cm, vytvářející zdánlivý, zvětšený, přímý obraz.

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Zvětšení lupy.

Optický mikroskop[upravit | editovat zdroj]

Optický mikroskop zjednodušeně funguje na základě usměrněného světelného svazku, který prochází soustavou čoček (objektiv) a okulárem umožňujícím pozorování zvětšeného obrazu v rozmezí 0,2 mm až 0,2 μm. Pro menší předměty je potřeba užití elektronového mikroskopu.

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Optický mikroskop.


První mikroskopy byly tak jednoduché, že měly jen jednu čočku – vlastně to byly spíš velmi silné lupy. A přesto už v 17. století umožnily Antony van Leeuwenhoekovi objevit bakterie.

Elektronový mikroskop[upravit | editovat zdroj]

Elektronový mikroskop je složitější typ mikroskopu, který od sebe může rozlišit až atomy. K tomu je používáno elektromagnetické záření, respektive proud elektronů. Na rozdíl od světelného mikroskopu, který využívá světelné elektromagnetické záření, elektronový mikroskop pracuje s proudem elektronů, jejichž vlnová délka je mnohem kratší než vlnová délka viditelného světla. To umožňuje dosáhnout výrazně vyššího rozlišení. Elektronový mikroskop je rozdělen do dvou hlavních typů: transmisní elektronový mikroskop (TEM), který zobrazuje vnitřní struktury vzorku, a rastrovací elektronový mikroskop (SEM), jenž vytváří obraz povrchových detailů.

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Elektronový mikroskop.

Endoskopie[upravit | editovat zdroj]

Endoskopie je metoda vyšetření tělních dutin a orgánů, která umožňuje jak "nahlédnutí", tak odběry vzorků tkáně (biopsie). Moderní endoskop je tvořen optickými vlákny, které fungují na principu úplného odrazu.

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Endoskopie.

Fotometrie[upravit | editovat zdroj]

Fotometrie využívá jevu absorpce světla. Absorpční fotometrii používáme k určení koncentrace roztoku na základě hodnoty absorbance, tedy míry pohlcení světla různými materiály. Spektrální fotometrie je podobná absorpční fotometrii, rozdílem je však použití monochromatického světla.

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Fotometrie.

Spektrální analýza[upravit | editovat zdroj]

Díky odlišné interakci látek s různými vlnovými délkami elektromagnetického záření jsme schopni provést spektrální analýzu. Tak můžeme zjistit například typ chemické látky, koncentraci látky či měření struktury látky. Rozděluje se na emisní (vysílané světlo) a absorpční (pohlcené světlo).

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Spektrální analýza.

Refraktometrie[upravit | editovat zdroj]

Refraktometrie je metoda měření indexu lomu látek, která zkoumá změny směru světla při průchodu látkou a umožňuje určit koncentraci nebo kvalitu roztoku.

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Refraktometrie.

Polarimetrie[upravit | editovat zdroj]

Polarimetrie nám umožňuje zjistit typ, koncentraci látek či optické vlastnosti materiálu na základě opticky aktivních látek, které stáčejí rovinu polarizovaného světla (v biochemii např. cukry, aminokyseliny).

V oblasti optických přístrojů a metod je možné zmínit také různé techniky, které umožňují pokročilé analýzy materiálů a biologických vzorků. Kromě běžně používaných mikroskopů a endoskopů se významně vyvinula i oblast optických vláken a jejich využití v komunikacích a medicíně. Optická vlákna umožňují přenos světla na velké vzdálenosti, přičemž ztráty signálu jsou minimální. V lékařství je toto využití zásadní pro různé diagnostické a léčebné přístroje, jako jsou optické tomografy, které dokážou vytvářet trojrozměrné obrazy vnitřních orgánů.

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Polarimetrie.

Ramanova spektroskopie[upravit | editovat zdroj]

Další metodou je Ramanova spektroskopie, která využívá rozptyl světla k získání informací o molekulárních vibracích materiálu. Tento nástroj je cenný při analýze chemických sloučenin a detekci různých látek v biomedicínských aplikacích.

Informace.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Neinvazivní měření glykémie#Ramanova spektroskopie.


Odkazy[upravit | editovat zdroj]

Související články[upravit | editovat zdroj]

Externí odkazy[upravit | editovat zdroj]

Použitá literatura[upravit | editovat zdroj]

  • BENEŠ, Jiří a Daniel JIRÁK. Základy lékařské fyziky. 4. vydání. Praha : Karolinum, 2015. ISBN 978-80-246-2645-1.

Reference[upravit | editovat zdroj]

  1. ↑ MCGRAW, a HILL. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology. 6. vydání. McGraw-Hill Education, 2009. ISBN 9780071613668.
  2. ↑ Skočit nahoru k: a b BENEŠ, Jiří a Daniel JIRÁK. Základy lékařské fyziky. 4. vydání. Praha : Karolinum, 2015. ISBN 978-80-246-2645-1.
Citováno z „https://www.wikiskripta.eu/index.php?title=Optika&oldid=495466“