Optika
Optické soustavy a optické zobrazování
Vlnové vlastnosti světla
Elektromagnetické záření a jeho energie
Základy speciální teorie relativity
Základní pojmy kvantové fyziky
Elektronový obal atomu
Atomové jádro a elementární částice
Záření - zdroj informací o hvězdách vesmíru
Zdroje energie, stavba a vývoj hvězd
4. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ A JEHO ENERGIE

Elektromagnetické záření má velký rozsah vlnových délek (od 10x4x m u dlouhých rozhlasových vln až do 10x-11x u záření gama), proto jsou jejich vlastnosti i použití různé. Světelné zdroje vysílají záření se spojitým nebo čárovým spektrem. Můžeme je pozorovat spektroskopem jako emisní nebo absorpční spektra metodou zvanou spektrální analýza.

Pro tepelné záření černého tělesa platí Wienův posunovací zákon: Vlnová délka ymaxy, na kterou připadá maximum vyzařování černého tělesa, je nepřímo úměrná jeho termodynamické teplotě T,


ymaxy = b.T -1,

kde konstanta b = 2,9.10x-3xm.K.

Se zvyšující se teplotou černého tělesa se maximum posouvá k menším vlnovým délkám. Pro intenzitu vyzařování černého tělesa platí Stefanův-Boltzmannův zákon: Intenzita vyzařování Myey černého tělesa vzrůstá přímo úměrně se čtvrtou mocninou termodinamické teploty T tělesa,


Myey = Tx4x

kde = 0,67.10x-8x W.mx-2.Kx-4x je Stefanova-Boltzmannova konstanta.

Při elektromagnetickém záření se prostorem šíří energie, kterou posuzujeme podle radiometrických (u světla fotometrických) hodnot. Radiometrické veličiny jsou:

Zářivý tok yey = AE.At -1; je definován jako podíl energie vyzářené zdrojem za určitou dobu a této doby. Jednotkou zářivého toku je watt (W).

Protože skutečné zdroje nevysílají zářivý tok rovnoměrně všemi směry, zavádíme energetickou veličinu nazvanou zářivost. Zářivost zdroje Iyey = Ayey.AV; číselně se rovná zářivému toku Ayey, který zdroj vysílá do jednotkového prostorového úhlu. Jednotkou zářivosti je watt na steradián (W.sr -1).

Hustota zářivého toku Jyey = Ayey.AS -1; je rovna podílu zářivého toku, procházejícího kolmo ke směru šíření záření, a obsahu této plochy. Jednotkou hustoty zářivého toku je watt na čtverečný metr (W.mx-2x).

Intenzita vyzařování Myey = Ayey.AS -1; je číselně rovna zářivému toku vysílanému z plochy o obsahu 1m2 povrchu tělesa. Jednotkou je watt na čtverečný metr (W.mx-2x).

Fotometrické veličiny slouží k měření energie té složky elektromagnetického záření, na kterou je citlivé lidské oko; jsou analogické zavedeným radiometrickým veličinám:

Světelný tok = AE.At -1; je definován jako podíl světelné energie a doby, za kterou se energie vyzářila ze zdroje do prostoru. Jednotkou světelného toku je lumen (lm).

Svítivost I = A.AV -1 bodového zdroje v daném směru je určena podílem světelného toku A vyzářeného do malého prostorového úhlu AV a tohoto úhlu. Jednotkou svítivosti je jedna kandela (cd).

Osvětlení E0 = A.AS -1; je definováno jako podíl světelného toku A a obsahu AS plochy ozářené světelným tokem. Jednotkou osvětlení je lux (lx) Je-li r vzdálenost světelného zdroje od osvětlené plochy, pak osvětlení E0 = A.(r2AV) -1 = I.rx-2x. Osvětlení plochy při kolmém dopadu světla je přímo úměrné svítivosti zdroje a nepřímo úměrné druhé mocnině vzdálenosti zdroje od plochy.