VALNA OPTIKA
VALNA OPTIKA
Embedded Files
INTERFERENCIJA I YOUNGOV POKUS
OGIB
OPTIČKA REŠETKA
POLARIZACIJA
ZADACI ZA VJEŽBU:
ZADACI ZA VJEŽBU:
YOUNGOV POKUS.pdfOPTIČKA REŠETKA.pdfPOLARIZACIJA.pdfVALNA OPTIKA NA DRŽAVNOJ MATURI:
VALNA OPTIKA NA DRŽAVNOJ MATURI:
VALNA OPTIKA NA DRŽAVNOJ MATURI.pdfrješenja:
rješenja:
a) 5 b) 11 7. 5∙10-6 m
b 8. b
53.13° 9. 3∙10-6m
a 10. a
ne 11. c
c 12. d
13. d
DODATNI MATERIJALI
DODATNI MATERIJALI
(za one koji žele znati više)
ELEKTROMAGNETSKI VAL
ELEKTROMAGNETSKI VAL
Istraživanja elektromagnetskih pojava kroz radove i pokuse, od Oersteda, preko Volte, Amperea do Faradaya i mnogih drugih, omogućila su Maxwellu da 1873. godine objavi knjigu u kojoj je na iznimno matematički elegantan način opisao povezanost električnih i magnetskih pojava u 4 jednadžbe. No osim što Maxwellove jednadžbe u potpunosti opisuju i ujedinjuju svijet elektriciteta i magnetizma, kao dodatan bonus Maxwell je otkrio postojanje - elektromagnetskog vala!
Matematička formulacija jednadžbi izlazi iz okvira srednjoškolske matematike no jedan dio sadržaja se učio u 2.(3.) razredu.
PRVA MAXWELOVA JEDNADŽBA
Izvor električnog polja je pozitivni naboj, a ponor negativni naboj
DRUGA MAXWELLOVA JEDNADŽBA
Silnice magnetskog polja su zatvorene krivulje jer ne postoji magnetski monopol
TREĆA MAXWELLOVA JEDNADŽBA
(Oerstedov pokus) Električna struja, odn. promjena električnog polja stvara magnetsko polje
ČETVRTA MAXWELLOVA JEDNADŽBA
(Faradayev zakon) Promjenom magnetskog polja dolazi do stvaranja električnog polja
No, Maxwellove jednadžbe ne pokazuju samo postojanje elektromagnetskih valova nego i određivanje njihove brzine.
Brzina elektromagnetskih valova izražena je preko dvije konstante povezane s električnim i magnetskom pojavala (permitivnost i permeabilnost) te iznosi 299 792 458 m/s (upravo brzina svjetlosti).
Da bi dobili elektromagnetski val potrebno je ostvariti da se promjenjivo magnetsko i električno polje slobodno šiti prostorom - odnosno otvoriti titrajni krug. Kako bi se što bolje elektromagnetski valovi emitirali, ploče kondenzatora trebaju biti što više razmaknute. Time se postiže da silnice električnog polja zauzimaju što veći dio prostora oko titrajnog kruga.
Njemački fizičar Heinrich Hertz ekperimentalnim je putem dokazao postojanje i širenje elektromagnetskih valova.
Zanimljivo je kako je nakon ovog otkića izjavio:
"Sumnjam da će radio valovi imati neku praktičnu upotrebu".
SVOJSTVA ELEKTROMAGNETSKIH VALOVA:
Električno i magnetsko polje titraju u fazi
Ravnine titranja električnog i magnetskog polja u elektromagnetskom valu međusobno su okomite
Smjer širenja vala okomit je na ravnine titranja elektičnog i magnetskog polja (EM val je transverzalni val)
Za širenje elektromagnetskih valova nije potrebno sredstvo kao kod mehaničkih valova (mogu se širiti vakuumom)
Brzina elektromagnetskih valova jednaka je brzini svjetlosti u vakuumu
SPEKTAR ELEKTROMAGNETSKih valova (zračenja)
SPEKTAR ELEKTROMAGNETSKih valova (zračenja)
Elektromagnetski valovi obuhvaćaju vrlo široki raspon valnih duljina (od nekoliko pikometara do nekoliko kilometara)
- VALOVI NISKIH FREKVENCIJA (električni valovi)
Valove najvećih valnih duljina i najmanjih frekvencija stvara izmjenična struja, ali i aktivnost ljudskog mozga. Već odavno je moguće mjeriti električnu aktivnost mozga preko EEG-a ili elektroencefalograma.
Ovisno o tome jesmo li aktivni, spavamo, meditiramo i sl. razlikovati će se razni električni (moždani) valovi:
Beta valovi (od 15 do 38 Hz) karakteriziraju visoko stanje budnosti i aktivnosti. U tom stanju je većina ljudi tijekom dana. U tom stanju vrlo često su prisutni osjećaji nervoze, straha, uznemirenosti, ljutnje i stresa općenito.
Alfa valovi (od 8 do 14 Hz) karakteriziraju budno ali opušteno stanje. Osoba je budna i prisutna, ali opuštena te može lako učiti. Na granici je sanjarenja i maštanja, ali i dalje budna.
Theta valovi (od 4 do 7 Hz) karakteriziraju mentalna stanja u kojima se lako vizualizira, meditira i provodi većina kreativnih aktivnosti i inspiracija.
Delta valovi (od 0,1 do 3 Hz). Kad se spremamo na spavanje mozak je vjerojatno u donjoj granici bete. No kako tonemo u san, mozak počinje emitirati najprije alfa valove, zatim theta i, kad zaspimo, delta valove. Određene frekvencije u delta rasponu okidaju lučenje hormona rasta koji je posebno važan za regeneraciju organizma i proces iscjeljenja.
- RADIOVALOVI
Veliki dio elektromagnetskog spektra čine radiovalovi čija primjena nije ništa uža. Televizori, radiouređaji, mobiteli i drugi telekomunikacijski uređaji koriste radiovalove za prijenos signala na veliku udaljenost.
Radar (akronim od eng. Radio Detection and Ranging) je elektronički uređaj koji koristi radiovalove za otkrivanje i određivanje udaljenosti nekog objekta na temelju odbijanja EM valova od njega.
Prve upotrebljive radare imali su Britanci na početku Drugog svjetskog rata. Pomoću radara lakše su pratili nalete njemačkih aviona, te lakše organizirali obranu.
Antena odašilje kratki impuls, koji se odbija od cilja. Na temelju vremena koje je proteklo do povratka zrake izračuna se udaljenost od objekta. Današnje moderno ratno zrakoplovstvo koristi stealth tehnologiju koja avione čini praktički nevidljivima radaru. To postižu tako kad valovi idu prema objektu, on zbog posebnih materijala i posebno dizajniranih oblika raspršuje radarske radiovalove i tako ostaje neotkriven . Na taj način imaju prednost neopaženog dolaska do cilja.
- MIKROVALOVI
Elektromagnetski valovi valnih duljina reda veličine milimetar, centimetar i decimetar se zajednički nazivaju mikrovalovi. Imaju također široku primjenu u telekomunikaciji, TV, Wi-Fi, GSM ali možda i najslasnijom primjenom - u mikrovalnim pećnicama.
Kratka priča o okolnostima izuma ovog uređaja ide ovako:
Krajem 2. svjetskog rata Percy Spencer tragao je za oružjem za masovno uništenje. U svojem naumu, na sreću, nije uspio ali je izumio - mikrovalnu pećnicu.
Zbog brzog grijanja hrane mikrovalnu pećnicu godinama prati loš glas koji je potekao sa - internetskog portala. U spornom tekstu se navelo kako hrana kuhana u mikrovalnoj pećnici nije zdrava, ne sadrži vitamine, radioaktivna je i izaziva rak.
U mikrovalnim pećnicama se hrana kuha - dakle ne mijenja se kemijski sastav i molekularna struktura hrane tako da hrana nikako ne može biti radioaktivna.
No kojom magijom se hrana uspije u njoj tako brzo zagrijati?
Hrana koju pripremamo u mikrovalnoj pećnici izložena je valovima frekvencije 2450 MHz. Valovi te frekvencije dobro djeluju na vodu, šećer, masti i ulja. To znači da namirnice koje koristimo u prehrani dobro apsorbiraju (upijaju) valove kojima ih izložimo unutar mikrovalne pećnice. Molekule u hrani upijajući valove preuzimaju energiju i počnu sve brže titrati. A brže titranje molekula znači i veću temperaturu namirnice.
Ne treba brzo zaboraviti da je mikrovalna ipak izumljena od čovjeka kojem je primarni cilj bilo oružje za masovno uništenje. Naime, valovi frekvencije 2450Hz jesu štetni za ljude. ALI! Unutrašnjost mikrovalne napravljena je od metala jer metali odbijaju mikrovalno zračenje. Istina, na vratima se nalazi stakleni prozorčić kako bismo mogli gledati proces grijanja ili kuhanja hrane ALI unutar stakla se također nalazi metalna mrežica koja zadržava mikrovalne valove unutar pećnice (Faradayev kavez). U trenutku otvaranja vrata, mikrovalna zaustavlja svoj rad tako da osoba ne može fizički osjetiti rad pećnice.
No ni tu priča o mikrovalovima nije gotova. Postoji još jedna - astronomska!
Početkom 1960.-tih fizičari Arno Penzias i Robert Wilson iz Bellovih laboratorija mučili su se s radijskim komunikacijskim antenama. Bez obzira na brojne prilagodbe i podešavanja, antena je neprestano primala neizbježan pozadinski šum. U jednom trenutku su posumnjali da bi krivci za to mogli biti - golubovi. No i nakon čišćenja antena šum je ostao prisutan. Nizom sretnih okolnosti došlo je do razmjene mišljenja njih i teorijskih kolega fizičara te su shvatili da njihova antena ne šumi bez razloga nego hvata signal kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja.
Naime, upravo je taj šum postao jedan od dokaza da je teorija velikog praska točna jer je svemir i danas ispunjen ostacima fotona (čestica koje prenose svjetlost) iz doba početka svemira. Ti fotoni se šire iz svih smjerova i njihove frekvencije su određene stupnjem širenja i hlađenja svemira. Nešto teži matematički izračuni pokazuju da su se fotoni ohladili do skoro apsolutne nule, snizivši svoje frekvencije do mikrovalnog dijela spektra. I baš zbog toga te fotone nazivamo kozmičkim mikrovalnim pozadinskim zračenjem.
- INFRACRVENI VALOVI
Infracrvene valove emitiraju zagrijana.
Često ih nazivamo i toplinskim zračenjem jer te valove većina tijela dobro apsorbira pri čemu tijelu raste temperatura.
Primjena je široka - od grijalica, termometara, infracrvenih kamera do primjeni u medicini.
- VIDLJIVA SVJETLOST
Vidimo valne duljine od ljubičaste boje (450nm) do crvene boje (770nm). Valove manjih valnih duljina više ne vidimo, ali ti valovi neće više biti toliko "gostoljubivi" kao valovi koje smo do sad upoznali. Od sad na dalje će svi valovi nositi dio opasnosti sa sobom
- ULTRALJUBIČASTO ZRAČENJE
Valne duljine ovih valova kreću se od 280nm do 400nm, a izvori ovih valova su zagrijana tijela i posebne lampe.
Sunce je zvijezda sa koje mi (posebno ljeti) "dobivamo" solidnu količinu UV zraka. No, nije ni tu sve jednostavno jer postoje 3 tipa UV zraka: UVA, UVB, UVC.
UVA ili dugovalno zračenje čini većinu UV zraka koje dolaze do Zemlje. Generalno ne uzrokuju opekline ali ubrzavaju starenje kože i mogu uzrokovati netoleranciju na Sunce (alergija na Sunce), te izazvati poremećaje pigmentacije (sunčane i staračke smeđe pjege), kao i rak kože. Prisutne u istoj mjeri tijekom čitave godine.
UVB ili srednje valno zračenje dijelom budu zaustavljene od strane ozonskog omotača. Uzrokuju brže tamnjenje (stvaranje smeđeg pigmenta, melanina), opekline, rak kože.
UVC ili kratkovalne zrake ne prodiru do površine Zemlje, pa tako niti do naše kože, jer se apsorbiraju u ozonskom sloju atmosfere.
SPF 15
blokira 93% UVB
SPF 30
blokira 97% UVB
SPF 50
blokira 98% UVB
Zaštitni faktor 30 ne štiti dvostruko više od faktora 15, već samo četiri posto više!
- RENDGENSKO ZRAČENJE
1895. godine Wilhelm Conrad Rontgen otkrio je zrake koje prolaze kroz materiju, ne otklanjaju se u magnetskom polju, izazivaju flourescenciju (svjetlucanje određenih materijala u mraku) i zrake koje zatamljuju fotoploču/papir čak i u mraku. Kako se radilo o novim, čudnovatim zrakama dao im je ime X-zrake te se taj naziv zadržao i do danas.
Radi se o valovima vrlo velike energije i prodornosti bez prirodnog izvora i koje zaustavlja 10cm debela olovna ploča.
U početku je ovo otkriće izazvalo jednaku količinu straha i paranoje kao i prevelikog oduševljenja i pretjerane upotrebe. Tako su sve bolje prodavaonice cipela (koje drže do svog ugleda) nabavile uređaj pomoću kojeg bi vidjeli kako cipela odgovara stopalu, odnosno kostima u stopalu.
Tek nakon povećanog broja sljepoća, opeklina i raka su takvi uređaju povučeni iz komercijalne upotrebe
- GAMA ZRAKE
Gama zrake su elektromagnteski valovi čije valne duljine iznose manje od 0.01nm. Nastaju prilikom raspada atomske jezgre i imaju najveću energiju u spektru elektromagnetskih valova.
Page updated
Google Sites
Report abuse