Co je to světlo, jak se šíří a jaké má druhy
Přidáno: 31. 10. 2021 09:38:22
31 Říjen 2021
Drtivá většina života na Zemi by bez něj nemohla existovat a my díky němu získáváme 95 % informací o světě kolem nás, přesto skoro nikdo neví, co vlastně světlo je. Tento článek to napraví – a objasní jeho podstatu, vysvětlí, jak se šíří a představí všechny druhy nejen klasického viditelného světla, ale i další typy elektromagnetického záření. A nebojte se, budeme struční. Prolítneme to skoro až rychlostí světla.
Co je světlo?
Podstata světla je velmi složitá. Proto není překvapením, že se na ní největší učenci své doby nemohli shodnout. René Descartes s Isaacem Newtonem si mysleli, že jde o proud částic menších než atomy. Robert Hooke s Christiaanem Huygensem ho vnímali coby vlnu. Pravdu nakonec měly oba tábory. Světlo je totiž obojí zároveň.
Někdy se chová jako blok miniaturních částic, které označujeme jako fotony. Ty nemají žádnou hmotnost a jako jediné částice v celém vesmíru dokážou cestovat nejvyšší možnou rychlostí. Rychlostí světla. Jindy ale jako vlna s vlastní frekvencí a vlnovou délkou. Tento fenomén se označuje jako tzv. dualismus světla.
Světlo tedy z fyzikálního pohledu představuje příčné elektromagnetické vlny úzké oblasti vlnových délek, které se projevují i jako tok fotonů. A protože fotony umožňují přenos elektrické a magnetické síly, můžeme světlu říkat i elektromagnetické záření.
Jak se světlo šíří?
Definitivní rozřešení otázky šíření světla z pohledu klasické fyziky však přišlo až v 19. století, kdy vzešel v platnost tzv. Huygensův princip. Podle něj probíhá šíření světla pomocí vlnoploch. Každé místo, kam vlna dospěje, se stane středem elementární kulové vlny. A výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.
Světelné zdroje
Světlo se šíří pomocí světelných zdrojů. Tak nazýváme každé těleso, v němž světlo vzniká a z něhož vyzařuje do okolí. Dělíme je na přírodní a umělé.
Mezi přírodní řadíme například Slunce, hvězdy, Měsíc, oheň, blesk nebo žhnoucí lávu. K umělým, tedy člověkem vytvořeným, patří žárovky, zářivky, výbojky či svítivé diody.
Optické prostředí
Šíření světla ovlivňují i vlastnosti optického prostředí, tedy prostředí, ve kterém k němu dochází. To může být:
- Průhledné
Průhledné optické prostředí propouští světlo bez výrazného zeslabení, takže přes něj vidíme. - Neprůhledné
Neprůhledné prostředí světlo nepropouští, pohlcuje ho nebo odráží, a proto ho nevidíme. - Průsvitné
Průsvitné prostředí světlo propouští, ale rozptyluje ho všemi směry, kvůli čemuž z něj vidíme pouze něco.
Jaké jsou druhy světla?
Světlo ani zdaleka není jen to, co vidíme našima očima. Jaké podoby může mít? A k čemu jsou dobré? Vezmeme to postupně. Od nejdelší vlnové délky.
Rádiové vlny a mikrovlny
Elektromagnetické vlny větší než 1 mm se označují jako rádiové vlny a mikrovlny. První přenášejí například televizní, rozhlasový nebo wi-fi signál, druhé se používají v troubách a v radarech. Wi-fi sítě a mikrovlnky mají takřka stejnou frekvenci, a proto se vám někdy po dobu ohřívání jídla může zpomalit internet.
Infračervené záření
Infračervené záření má vlny menší než 1 mm. To vyzařují veškeré zdroje tepla. A tedy i lidé. Proto s infračervenou kamerou uvidíte i v naprosté tmě všechny živé tvory. Blízké infračervené světlo v rozsahu 700 až 1000 nm se hojně využívá v rámci regenerace svalů. Proniká totiž hlouběji do těla a má hojivé účinky na tkáně, čímž podpoří zdraví svalů a procesy obnovy těla. Střední a vzdálené infračervené světlo zase obsahují infrasauny.
Viditelné světlo
Vlnové délky v rozmezí 380–740 nm nazýváme viditelné světlo. Tato část elektromagnetického spektra totiž při dopadu na fotoreceptory lidského oka vyvolává zrakový vjem. Jde o tzv. spektrální barvy – červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, azurovou, modrou, fialovou.
Stejné barvy, jako má duha. A dokonce i ve stejném pořadí, protože déšť rozkládá sluneční světlo na jednotlivé barvy podle vlnových délek. Existují ale i barvy nespektrální (bílá, šedá, černá, růžová, tyrkysová), které vznikají smíšením těch spektrálních.
UV záření
Vlny pod 380 nm už opět nevidíme. Fialová barva totiž plynule přechází do UV záření, přičemž UltraViolet znamená „nad fialovou". Toto světlo již ve větší míře může být nebezpečné. Proto se mažeme opalovacím krémem a chráníme oči slunečními brýlemi s UV filtrem. Je zajímavé, že ptáci a plazi toto světlo vidí, takže si mohou bez problému přečíst zprávy psané neviditelným inkoustem. :-) My ostatní k tomu ale potřebujeme speciální nástroje.
Rentgenové záření
Elektromagnetické vlny pod 10 nm známe jako rentgenové záření, které se používá pro skenování lidského těla při hledání možných zlomenin a fraktur. Důvod je prostý – obsahuje mnoho energie, díky čemuž projde i tím, čím běžné světlo ne. Třeba měkkou tkání. Narazí až na kosti, od nichž se odrazí, takže na výsledných snímcích krásně vidíme detail kostry.
Gama záření
Vlny menší než 10 pm se označují jako gama záření. Jejich frekvence je jen o něco menší než průměr atomů a vznikají například při radioaktivním rozpadu, kdy se jádro atomu potřebuje zbavit přebytečné energie. Gama záření je extrémně nebezpečné a dostatečnou ochranu před ním představuje pouze opravdu, ale opravdu silná vrstva olova. Spadá sem i kosmické záření, které může vzniknout během nukleární exploze, ale toto nebezpečí naštěstí zpacifikuje atmosféra, takže nám nic nehrozí.
Objevte krásu světla
Světlo často bereme jako samozřejmost, ačkoliv patří k nejcennějším komoditám v celém vesmíru. Dává nám život, zdraví, informace, zábavu, štěstí i možnost poznat všechny krásy okolního světa. Objevte ji i vy. V křišťálově čisté podobě.
Hana Vávrová
