Svetlo

Svetlo – stretávame sa z ním celý život. Vlastne život bez neho by na zemi ani nebol možný. Za svetlo považujeme aj svetlo vytvorené umelo, teda napríklad nočné svetlo. Každé svetlo vzniká v nejakom zdroji svetla. Je to zdroj, ktorý mení iné druhy energie na svetelnú. Čo teda môžeme považovať za zdroje osvetlenia?
Tak predovšetkým je to slnko, hviezda našej sústavy planét, ktorá poskytuje maximálne svetlo v okruhu niekoľkých svetelných rokov okolo našej planéty. Ďalej sú to okolité hviezdy, ktoré ožarujú našu nočnú oblohu, no ich svetlo k nám nezriedka letí niekoľko stoviek rokov a tak sa koncoví efekt javí len ako malá bodka na oblohe. Po slnku druhým najžiarivejším prírodným telesom je určite mesiac, no ten len odráža svetlo zo slnka a tak je to vlastne opäť len svetlo slnka. Tak to by boli asi všetky prírodné zdroje svetla. No aby sme mohli vidieť aj v noci, keď sa k nám svetlo so slnka nedostane, je tu aj umelo vytvorené svetlo. Jeho zdrojmi sú predovšetkým žiarovky, výbojky, a tzv. svietiace diódy resp. neónové trubice. Špeciálny zdrojom je laser. Tieto rozžarujú mestá a dediny po celom svete. Vďaka umelému svetlu sme my ľudia schopný viesť nočný život, pracovať a robiť v noci všetko to čo cez aj deň. Svetlo s týchto zdrojov je také intenzívne, že okolo veľkých miest sa môže počas noci vytvoriť žiara, ktorá dokáže osvetliť aj miesta v blízkosti mesta, ale aj v meste, ktoré nie sú osvetlené. Ide vlastne o to že svetlo ktoré je umelo vytvorené smeruje k oblohe a tam sa od mrakov a rôznych plynov odráža späť na zem a vytvára tak svetelný efekt. Tento efekt je však najviac pozorovateľný za nejasnej oblohy. Čo je to vlastné svetlo a ako ho môžeme vnímať sa budem snažiť popísať v niekoľkých nasledujúcich riadkoch.
Svetlo – je to elektromagnetické žiarenie takých vlnových dĺžok, na ktoré je ľudské oko citlivé. Pokrýva len veľmi úzky interval z celého elektromagnetického spektra a to približne 360 – 780 nm. Rýchlosť svetla je tak veľká, že sa vlastne ani nedá zistiť. Zatiaľ najpresnejším meraním sme dospeli k záveru, že rýchlosť svetla vo vzduchoprázdne je veľmi približne 300000 kms-1. jeden z najdôležitejších a zároveň najjednoduchším faktom pre svetlo je to, že sa šíri priamočiaro. Ak však narazí na prekážku ako je napríklad sklenená doska dochádza k tzv. difrakcii alebo k lomu svetla. Ohyb vlnenia (difrakcia) - je, ak prekážka zamedzí v ďalšom postupe len časť vlnoplochy, elementárne vlnenia sa dostanú aj do geometrického tieňa prekážky.

Jav sa stáva výrazným, ak rozmery prekážok sú porovnateľné s vlnovou dĺžkou. Keďže svetlo má veľmi krátke vlnové dĺžky, ohybové javy sú zreteľné pozorované pri úzkych štrbinách a malých otvoroch. Ohyb svetla na štrbine - druhá štrbina má nastaviteľný otvor - ak ho budeme zmenšovať, zistíme, že v oblasti geometrického tieňa sa objavia svetlé prúžky. Pri zmenšovaní šírky štrbiny sa svetlé prúžky od stredného prúžka vzďaľujú. Podobne je to aj na vlase. Ohyb svetla na kruhovom otvore - pozorujeme analogické ohybové javy ako pri predchádzajúcich pokusoch, ale kruhového tvaru. Pri všetkých ohybových javoch sa v tmavých miestach svetlo zoslabuje, v svetlých zosilňuje - teda svetelné vlnenia po ohybe na prekážke interferujú. O tom ako rozhoduje dráhový rozdiel interferujúcich vlnení. Rozlišovacia medza mikroskopu - je najmenšia vzdialenosť y dvoch bodov, ktoré mikroskopom vidíme ako oddelené. Rozlišovacia schopnosť mikroskopu - sa rovná prevrátenej hodnote rozlišovacej medze. Slnečné svetlo je biele, no ak prejde hranolom, ukážu sa všetky farby, ktoré existujú vo viditeľnom svetle. Biele svetlo je zmesou jednoduchých spektrálnych svetiel, teda zmesou vlnení s rozličnými frekvenciami. Monofrekvenčné svetlo je svetlo s jednou frekvenciou. Takéto svetlo neexistuje, najviac sa mu približuje laserové. Rada týchto farieb v bielom svetle sa nazýva spektrum, presnejšie viditeľné spektrum. V ňom vždy nasledujú farby: červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová a fialová.
Spektrum je rozdelenie svetelnej energie podľa jednotlivých farieb, presnejšie ich vlnových dĺžok (frekvencií). Ak je energia rozdelená na všetky vlnové dĺžky, hovoríme o spojitom spektre, ak pripadá len niekoľko vlnových dĺžok, ide o čiarové spektrum. Príkladom spojitého spektra je dúha, čiarové spektrum vyžarujú výbojky.
Rozklad bieleho svetla na jeho zložky nazývame disperzia svetla. Interferenčné a ohybové svetelné javy, ako aj disperzia svetla dokazujú vlnovú povahu svetla. Interferencia svetla - skladanie vlnení(napr. mydlové bubliny, olej na vode). - vlnenia musia mať rovnakú frekvenciu a stály s časom sa nemenný fázový rozdiel- takéto vlnenia sú koherentné. Bohatstvo farieb vo svetle je len odrazom rozmanitosti farieb, z ktorých je zložené biele svetlo. Svetlo sa prejavuje dvojakým spôsobom: ako vlnenie a ako prúd častíc. Svetlo podmieňuje život rastlín podporou základných chemických procesov, ktoré v nich prebiehajú, a tým aj existenciu ostatných foriem života na Zemi.

Je príčinou zrakového vnemu, ktorý spomedzi piatich zmyslov poskytuje človeku informácie z najväčších vzdialeností. Svetlo sa stále viac začína využívať na prenos informácií prostredníctvom svetlovodov, ale aj v počítačoch, no a uplatnenie nachádza aj svetlo z laserov, čo je špeciálny zdroj svetla. Povedzme si niečo o jednotlivých zdrojoch svetla.
Slnko - je to našej zemi najbližšia hviezda a teda aj najbližší zdroj svetla. Je stredom slnečnej sústavy. Slnko sa skladá zo žeravých plynov čiže plazmy, v ktorých je 73% vodíka, 25% hélia a len 2% ostatných prvkov. Uprostred slnka prebiehajú reakcie, pričom sa uvoľňuje veľké množstvo energie, ktorú my ľudia dokážeme pozorovať ako teplo no predovšetkým ako svetlo, ktoré sa zo slnka šíri. Samotné slnko má svietivosť 2,431.1027cd (cd = candela). Toto je maximálna svietivosť, ktorá existuje v našej slnečnej sústave. Svietivosť slnka využíva aj Mesiac, ktorý tak vytvára dojem, že svieti. Hviezdy – vesmírne telesá tvoriace našu galaxiu. Keďže sa venujeme svetlu, udávam v tabuľke niekoľko najjasnejších hviezd na oblohe, pretože za jasnej noci dokážu predovšetkým tieto hviezdy vytvoriť na zemi celkom slušné svetlo.

Meno Vzdialenosť v svetelných rokoch Svetelné spektrum Svietivosť
x 2,431.1027cd
Rigel 1300 B2 118000
Deneb 1600 A2 60000
Betelgeuze 900 M2 42000
Antares 600 M1 11000
Adara 640 B2 8000
Spica 430 B1 5800
Acrus 400 B1 5800
Mimosa 330 B0 2700
Hadar 200 B1 1800

Žiarovka – elektrický svetelný zdroj, v ktorom vzniká svetlo rozžeravením vlákna elektrickým prúdom. Žeraviace vlákno je najdôležitejšou časťou žiarovky, dĺžka vlny a sfarbenie žiarenia, ktoré vlákno vysiela, závisí od teploty vlákna. Žiarovku, v ktorej bola elektrickým prúdom rozžeravená kaolínová tyčinka, vynašiel v roku 1876 ruský vynálezca P. N: Jabločkov. Žiarovku s uhlíkovým vláknom vo vzduchoprázdnej sklennej banke zostrojil v roku 1878 americký vynálezca a podnikateľ T. A. Edison.

Od roku 1909 sa ako vlákno používa volfrámový drôtik.
Svietiace diódy – nazývajú sa aj neónové svetlá. Dajú sa tvarovať do rôznych tvarov a technologickým postupom dokážeme vytvoriť rôzne farby osvetlenia. Princíp ich svietenia spočíva v jave nazývanom elektrický výboj v plynoch. Aj napriek tomu, že plyny sú zvyčajne nevodivé. Záblesk červenooranžového svetla emitovaného plynom si vedci prvý raz všimli na prelome 19. a 20. storočia, keď skúmali elektrický výboj vo vzácnom plyne neóne pri nízkych tlakoch. Princíp spočíva v zrážaní sa elektrónov letiacich veľkou rýchlosťou uzavretou trubicou s atómmi neónu. Elektróny tak nadobúdajú nadbytočnú energiu, ktorú potom uvoľňujú vo forme elektromagnetického žiarenia. Jeho frekvencia leží v oblasti viditeľného svetla a my ju vnímame ako jasné červenooranžové svetlo. S podobným javom sa stretávame aj pri iných plynoch uzavretých v trubiciach. Uvidíme však iné farby z dôvodu odlišnej frekvencie elektromagnetického žiarenia, ktoré sa pri reakcii vyžaruje.
Laser – špeciálny zdroj svetla, ktorý vyžaruje veľmi úzky, takmer nerozbiehavý zväzok lúčov jedinej vlnovej dĺžky. Na rozdiel od žiarovky svetelné vlny nevychádzajú z neho náhodne a chaoticky, ale usporiadane: naraz a jedným smerom. Dôsledkom toho je vysoká koncentrácia vyžarovanej energie, takže úzkym laserovým lúčom možno obrábať kovy, vypaľovať do skla ozdobné vzory, alebo použiť ho v chirurgii namiesto skalpela. Laserovým lúčom je možné preniesť za sekundu niekoľko milión krát viac informácií ako elektromagnetickými vlnami.
Umelé svetlo má aj nepriaznivé účinky na životné prostredie. Medzi najdôležitejšie patria vplyvy na ľudský zrak, ovplyvňovanie fotosyntézy rastlín. Napríklad pri častých zmenách sfarbenia, alebo pri blikaní žiaroviek, či svetelných diód dochádza k poruchám zraku, keďže je sietnica oka ostreľovaná často meniacimi sa vlnami svetla. Čo sa týka fotosyntézy rastlín, tá je ovplyvnená nočným osvetlením, alebo aj zámerne, ak sa požaduje napríklad umelé zvýšenie úrodnosti rastlín. Dej fotosyntézy tak prebieha v rastlinách skoro nepretržite, čo vytvára na bunky veľkú záťaž. Dôsledkom môže byť práve opačný efekt a to malá úrodnosť resp. odumieranie „unavených“ rastlín.