Světlo

Světlo je elektromagnetické záření.Kromě viditelného světla patří k elektromagnetickému záření i gama záření, rentgenové záření (x-ray), ultrafialové záření, infračervené záření, mikrovlnné záření a rádiové záření. Jednotlivé druhy záření se od sebe odlišují vlnovou délkou (viz obrázek 13).

Obrázek 13:Délka vln

Rádiové vlny

Je zajímavé uvědomit si, že například rádiové vlny mají vlnovou délku, kterou je možné přirovnat k velkým budovám a mohou dosáhnout i délky jednoho kilometru. V rámci rádiových vln rozlišujeme záření s menší i větší vlnovou délkou, které z běžného života poznáme jako například dlouhé (DV), střední (SV), krátké (KV), velmi krátké vlny (VKV, nebo také VHF z  anglického Very High Frequency) a  ultrakrátké vlny (UKV, nebo také UHF z anglického Ultra High Frequency). Velmi krátké rádiové vlny mají mnohem menší vlnovou délku než dlouhé rádiové vlny, avšak jen v  rámci porovnání v  makrosvětě (od kilometru až po centimetry). Například v porovnání se světelným zářením je rozdíl mezi dlouhými a velmi krátkými rádiovými vlnami zanedbatelný. Zajímavé je také uvědomit si, že mikrovlnné záření, které využíváme například v  mikrovlnných troubách, má velikost vln v několika milimetrech (0,01m) a nepůsobí tedy na materiály na molekulární úrovni.

Podobně jako rádiové vlny i  světelné záření se skládá z  vln různé vlnové délky, přičemž lidské oko vnímá záření světelného spektra určité vlnové délky jako určitou barvu světla:

Obrázek 14:Záření světelného spektra
(zdroj: http://www.giangrandi.ch)

Viditelné světlo

Tu část záření, které dokáže vnímat člověk, nazýváme viditelným světlem. Někteří živočichové jsou schopni vidět i v jiných oblastech spektra záření, například včela vidí ultrafialové světlo, které člověk vidět nedokáže a některé druhy plazů dokáží vidět infračervené světlo, které taktéž člověk nedokáže svým zrakem zachytit.

Všechny vlnové délky světelného záření dohromady dávají bílé světlo – člověk ho vnímá jako bezbarvé. Světlo je možné různým způsobem rozdělit podle různých vlnových délek, což člověk vnímá jako barevné spektrum (vznik duhy). To znamená, že umí zrakem zjistit, o jakou vlnovou délku světla jde na základě toho, jakou barvou se projevuje. Když například překryjeme sklo, které propouští všechny vlnové délky viditelného světla červenou folií, za sklo se dostane jen taková vlnová délka světla, kterou vnímáme jako červené světlo. Zároveň to znamená, že folie má takovou vlastnost, že zbývající barvy světelného spektra zachytává. Když se předmět jeví jako červený, znamená to, že odráží jen červené světlo, ostatní části světelného spektra jsou materiálem absorbovány. Čím více světla materiál absorbuje, tím více se zahřívá – světlo se absorbováním v materiálech mění na teplo. Největším zdrojem světla na Zemi je Slunce(hvězda sluneční soustavy). Světlo ze Slunce se dostane na Zem asi za 8 minut. Na Zemi je světlo absorbováno různými materiály a mění se na teplo.

Světlo a stín

Světlo putuje prostorem přímočaře ze zdroje všemi směry, pokud není usměrněno. Když světlo dopadne na různé materiály, může být pohlceno, odraženo nebo lomeno. Na základě těchto jevů vznikají stíny.Světlo ze zdroje putuje přímočaře k  předmětu. Pokud není předmět průsvitný, část světla pohltí a část odrazí. Za předmět projde jen to světlo, pro které není předmět překážkou. Jelikož světlo putuje prostorem přímočaře, někdy je ten stejný předmět pro světlo větší a jindy menší překážkou. Proto pokud svítíme na předmět pod jiným úhlem, mění se délka stínu, který se za předmětem vytváří. Tento jev pozorujeme během dne a během roku v důsledku zdánlivého pohybu slunce po obloze.

Obrázek 15: Světlo a stín

Stíny vytvářejí všechny předměty, které zachytávají alespoň část světla. Světlo však musí předmět obtékat, jinak se stín nevytváří. Stín je tedy místo za předmětem, kde je méně světla než okolo. Stíny mohou být i barevné, pokud se vytváří za předmětem, který část světla propouští a zároveň je barevný. Světlo může mít různou intenzitu. Některé zdroje světla poskytují jen velmi slabé světlo, jiné vyzařují velmi intenzivní světlo. Čím víc zdrojů světla svítí do určitého prostoru, tím intenzivnější světlo v prostoru je. Z tohoto důvodu můžeme pozorovat světlejší a tmavší stíny.

Odraz svetla

Člověk vidí předměty, protože se od nich odráží světlo.Jelikož světlo putuje prostorem přímočaře, nedokážeme vidět předměty, které se nacházejí za rohem. Vidět můžeme jen předmět, na který dopadá světlo a  zároveň se toto světlo odráží do našeho oka. Jelikož všechny předměty na Zemi alespoň část světla odrážejí, jsou pro nás viditelné.Pokud by předmět pohlcoval veškeré světlo, byl by pro lidské oko neviditelný. Neviditelnými se pro člověka stávají předměty v  nepřítomnosti světla – ve tmě.Také živočichové, kteří jsou přizpůsobeni nočnímu životu a používají pro orientaci v prostředí zrak, nedokážou v úplné nepřítomnosti světla nic vidět (například kočka). Avšak při nízké intenzitě světla dokážou tito živočichové pozorovat i předměty, které člověk už nevidí. I proto mluvíme o člověku jako o  živočichovi, který je přizpůsoben dennímu způsobu života. Z  tohoto důvodu má člověk od narození přirozený respekt ze tmy.

Pomocí odrazu světla je možné měnit směr jeho putování prostorem. Odraz světla od předmětů má své zákonitosti. Pod jakým úhlem světlo na předmět dopadá, pod takovým stejným úhlem se i odráží. V zrcadle se vidíme proto, neboť odráží velmi velké množství světla díky jeho hladkému povrchu. Například, svůj odraz uvidíme i  v  rovné hliníkové folii (alobal). Pokud ho však pokrčíme, obraz se ztratí. Stejně to funguje i při pozorování svého odrazu na hladině vody. Dokud je hladina vody klidná, svůj odraz vidíme. Jakmile se hladina vody zčeří, obraz se ztratí.

Obrázek 16:Odraz světla

Šíření světla

Světlo se šíří vakuem, průsvitnými a průhlednými materiály. Ve vakuu se šíří světlo nejrychleji. V různých materiálech se šíří různou rychlostí. Pokud přechází světlo z jednoho materiálu do druhého, na jeho rozhraní se láme.Tento jev můžeme pozorovat například při přechodu světla ze vzduchu do vody. Světlo se šíří vzduchem rychleji než vodou nebo sklem. Když světelný paprsek vejde ze vzduchu do vody, světlo se šíří v úseku pod vodou pomaleji než nad vodou a říkáme, že světelný paprsek se láme. Z důvodu tohoto jevu člověk vnímá předměty, které pozoruje ze vzduchu ve vodě v jiné pozici, než ve skutečnosti jsou (viz obrázky).

Obrázek 17: Šíření světla

Pokud chceme vylovit například minci ze dna nádoby, nedaří se nám přesně určit její polohu právě proto, že se světlo, které indikuje její polohu na rozhraní vody a vzduchu láme. Pokud však ponoříme oči do vody, minci umíme lokalizovat přesně. Ve vodě se sice světlo šíří jinou rychlostí, ale stále přímočaře.