Vlny a optika

Štúdium vlnového pohybu, správania svetla a optických javov vrátane odrazu, lomu a elektromagnetického spektra.

Elektromagnetické spektrum je rozsah všetkých typov elektromagnetického žiarenia usporiadaných podľa vlnovej dĺžky a frekvencie. Zahŕňa rádiové vlny, mikrovlny, infračervené, viditeľné svetlo, ultrafialové, röntgenové a gama žiarenie. Všetky EM vlny sa vo vákuu šíria rýchlosťou svetla.

Ako biele svetlo vzniká spektrum, miešanie farieb a prečo predmety vyzerajú farebne.

Lom je ohýbanie svetla pri prechode z jedného prostredia do druhého. Ohnutie nastáva preto, lebo svetlo sa šíri rôznymi rýchlosťami v rôznych materiáloch.

Šošovky lámu svetlo pomocou zakrivených priehľadných povrchov. Vypuklé (spojné) šošovky sústreďujú rovnobežné lúče do ohniskovej vzdialenosti. Vydutné (rozptylné) šošovky lúče rozptyľujú. Šošovky sa používajú v okuliaroch, fotoaparátoch, mikroskopoch a ďalekohľadoch.

Keď svetlo prechádza z hustejšieho prostredia do menej hustého pod uhlom väčším ako kritický uhol, úplne sa odrazí späť — to je úplný odraz. Úplný odraz je princíp optických vlákien používaných v telekomunikáciách a medicíne.

Keď svetlo dopadne na hladký povrch, odrazí sa tak, že uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu. Oba uhly sa merajú od kolmice k povrchu.

Zrkadlá odrážajú svetlo podľa zákona odrazu — uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu. Rovné zrkadlá vytvárajú zdanlivé, vzpriamené obrazy rovnakej veľkosti ako predmet. Duté zrkadlá sústreďujú svetlo a môžu zväčšovať; vypuklé zrkadlá rozptyľujú svetlo a poskytujú širší zorný uhol.

Všetky vlny majú spoločné vlastnosti. Vlnová dĺžka je dĺžka jedného úplného vlnového cyklu, frekvencia je počet vĺn za sekundu a amplitúda je maximálne výchylenie od rovnovážnej polohy. Tieto vlastnosti súvisia rovnicou v = fλ.

Zvuk je pozdĺžna vlna, ktorá potrebuje prostredie na šírenie. Výška tónu závisí od frekvencie — vyššia frekvencia znamená vyšší tón. Hlasitosť závisí od amplitúdy — väčšia amplitúda znamená hlasnejší zvuk. Zvuk sa šíri rýchlejšie v tuhých telesách a kvapalinách ako v plynoch.