Viditelné světlo Spektrum elektromagnetického záření vlnová délka k (nm) 700 600 500 400 viditelné spektrum -^— vlnová délka k (m) j io8 io7 io6 io5 io4 io3 io2 io i ío-1 io-2 io-3 io-4 io-5 íoH m-7 io-8 io-9io-10io-nio-12io-13io-14io-15io-16 I I I I I 1 1 I I I dlo infračervené I ultrafialové rentgenové zareni 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022 1023 1024 ! frekvence / (Hz) —► lodní a letecké stanice AM rozhlas FM rozhlas lodní, letecké a mobilní stanice TV kanály co On I lodní, letecké, občanské a mobilní stanice 10z 105 106 Viditelné světlo: ,. l#/eV 1,6-10"19J 107 108 frekvence / (Hz) 390 - 760 nm 3.4- 109 10 10 10 11 Spektrum elektromagnetického záření ■■«■— vlnová délka X (m) ios io7 ioft io5 io4 io3 io2 10 i ío"1 io-210-3 iO"4 10-5 io^610"710-* io-9io-,0io-nio-12io-!3io-l4io-15io-16 JL ± -L dlouhé vlny ".., • rozhlasové víny I""' '""■--------------------:—'''í" — infračervené 1f ultrafialové . rentgenové kosmické záření n—~i---------1---------1---------1---------:---------1---------1---------1 i i i i i i r 102 103 104 10- 10f1 107 10s 109 10H) 10" 1012 \0[) 1014 1013 1|016 1017 10'MO19 lO^XfO21 1022 I023 1024 frekvence/" (Hz) —*- elektronické obvody magnetron, klystron • kmity atomů elektronové přechody (na vnějších slupkách) ^j jaderné procesy tepelné záření elektronové přechody (na vnitřních slupkách) synchrotron Tři největší synchrotrony na světě: (■MB^kVT j^5 Er_«^~^!^K^ ■ J*—^^ ^^^H^ — -"-^ ' _^^H t)Ě ■_" S^^B^P^^ Tř"^ ^^^H WäSSrnJäu^^^ ! APS (Advanced Photon Source) USA ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) Francie Spring 8 Japonsko BENDING M AC NET FOCUSING MAGNETS STORAGE RING Spektrum elektromagnetického záření vlnová délka k (nm) 700 600 500 400 viditelné spektrum -^— vlnová délka k (m) j io8 io7 io6 io5 io4 io3 io2 io i ío-1 io-2 io-3 io-4 io-5 íoH m-7 io-8 io-9io-10io-nio-12io-13io-14io-15io-16 I I I I I 1 1 I I I dlo infračervené I ultrafialové rentgenové zareni 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022 1023 1024 ! frekvence / (Hz) —► lodní a letecké stanice 10z 105 AM rozhlas FM rozhlas lodní, letecké a mobilní stanice TV kanály co On I lodní, letecké, občanské a mobilní stanice 106 107 108 frekvence / (Hz) 109 10 10 10 n Proč? UV záření Viditelné světlo IR záření Nemohlo by tomu být jinak? mohlo by oko vidět ve M p l vzdálenější UV oblasti? INC- mohlo by oko vidět ve vzdálenější IR oblasti? Existují fyzikální důvody, proč oko vidí právě „viditelné světlo"? ANO! 1) Právě tak svítí Slunce! záření „černého tělesa" H (A) — 2nhc Planckův X5(ehclkXT -1) vyzařovací zákon 1,0-1 O+0 02+0 + M^03 + M M = 02 nebo N2 03+hv^02+0 10 r1G Absorption Cross Section ,-17- E u 10 10 r19' ,-20 c O, 200 225 250 275 300 Wavelength (nm) Solar flux 10"*- E "5 —■ Top of the atmosphere 200 225 250 275 300 Wavelength (nm) ] 325 350 uv^ 325 350 absorpce v atmosféře celkem i i— -i i i i i i r j T------r t i i i i i 11 t-----r i------1—i..... a! Ql15 Q2 015 as ICO1 BO s 60f" g £0 Ě ° S 60 -íbíllhm J c) GROUND » LEVEL 40 20 O ■O.- L5 £ 3 5 WAVELENGTH ^m II 10 15 20 30 50 100 CH+ CHí H*<> {rotation) Viditelného světla je dost! a to stačí netřeba hledat další argumenty ale další argumenty existují! Proč nevidíme ve vzdálenější UV oblasti? 3) Nelze bez poškození detekovat vysokoenergiový foton Absorpce fotonu - transformace molekuly rodopsinu energie chemické vazby od 0,01 eV (van der Waalsova) do 5 eV (kovalentní) energie fotonu vid. světla od. do 1,6 eV (červená) 3,4 eV (fialová), Foton s větší energií - nekontrolovatelné poškození tkáně spáleniny po opalování xeroderma pigmentosum mesicni deti The Retina Nerve ■■ Fibres I Light Nuclei Rods Cones Ganglien Lflryu Ctlls Horizontal Cella 500 600 Wavelength (nm) barevná obrazovka &2CO0 \t>w S-Jľf Werks R = Red G = Green B = Blue /" Grou p of d ots = p Ď?e/ o© 5®(|®) o© o© g© g© g© g@~g© Groups of dots on a color television screen \ Lines UN Mft. Í& j^^ J "t^5"1" 0.1 1 N. ínľi n.-ftj ^ Ů.S y Ha 0.3 X Jftí ^. V^ ™ ESQ 11 1 D.IK ----JĚíi^ur-------- (KU (1.1 0.2 63 M U.Í (Jut D.7 ŮLlt Po absorpci fotonu rodopsinem nutný návrat zpět - rekonstrukce chemických vazeb HgC CH3 CIS H3C CH3 XH, CH ^ H' retinal + :|\ľ I H Opsin (CH2)4 trans XH, Proč nevidíme ve vzdálenější UV oblasti? 4) Nelze dosáhnout zobrazení okolní scény na sítnici Oko - spojná zobrazovací soustava 1 n — n f o n 1 1 - + A o \R\ R2j no = 1, (vakuum, vzduch) potřebuj eme n > 1 . index lomu - křemenné sklo ■ ■ ■ ■ 3,0-2,5-2,0- 1 L ■ . index lomu D Ol O Ol -------*s \ ■. 1 I ■ u,u ■ l■ ■ | l l l 1E-9 .....1 1E-8 1E-7 1E-6 ■ mi i 1E-5 1E-4 ■; - X(m) . . ■. i i ■ ■ ■. Proč nevidíme ve vzdálenější IR oblasti? 5) V IR oblasti záříme my sami 1,1 -\ £ LOH 03 0,9- Teplota povrchu Slunce 5780 K 1,2x10" o c •8 D •"—> e« C E? u ä 6 'Ne I ifocd 141Pr 1M KLí J. í^^t^UJJ »L. T^i- . 19F ™As I i26Te •!4N 56Fe lOO^o 160 'Au 238 U o slučování lehkých stepenjí tezkycn jader I •2H 0 100 200 hmotnostní číslo A sloučení atomu hélia A/7? vľ ___ £ =-----= 0,007 77? všechny prvky vznikají ve hvězdách (po železo včetně) a nebo při výbuších supernov (nad železo) pokud by bylo e menší nevzniklo by ani helium pokud by bylo e větší, nezůstal by zde žádný vodík přesné vyladění e (na několik procent) je nutné pro syntézu uhlíku Zrak a oko Sclera Cornea Pupil Lens Choroid Retina Optic nerve Ciliary body Optické schéma oka ■ obraz na sítnici je převrácený . sítnice parametry oka ■ _ ■ Akomodace uvolněná maximální Optické mohutnosti rohovka cocka soustava oka 43 D 19 D 33 D 59 D 70 D pod vodou nedokážeme zaostřit retina vodní ptáci air human ©ye water bird eye rozlišení oka dva pohledy: 1) fyzikální lidské oko: rm 2-5-l(T7-25-l(r3 c a D-------------------------= 5|j,m 510 -3 2) biologický hustota čípku na sítnici vzdálenost čípků ve žluté skvrně cca 2|jm oba dávají stejný výsledek: rozlišení oka: 1 úhlová minuta 30 cm ze vzdálenosti 1 km r vada oka 1.41 •i. — ■i-::■ ■1- et 1.40- i.afl - 1J8 :■ -i_____ Old Yotirty 12 3 4 Radial distance trom centre (mm) Figure 3. Roli active index in die equatorial plane pi oiled as a function of the radial distance fiom the centre of the Jens Hloubka ostrosti a ±Ah J Ah = ± A 2 sin2 a Citlivost oka Oko zaregistuje signál, pokud do blízkého místa na sítnici dopadne nejméně 5 fotonů v intervalu maximálně 100 ms. Při pohledu do Slunce dopadne na sítnici za 100 ms asi 1020 fotonů. Weberův - Fechnerův zákon pro zrak a = 10-log(—) [dB] oči chobotnice oko člověka Sclera Pupila Ciliary body Choroid \ Retina % faf&Jh ' Optic nerve Ep^ermií Pigment cells nemají slepou skvrnu Oči hmyzu problém: malé rozměry co se stane, když se oko zmenší 100x? dU 2Áf D f se zmenší 100x D se zmenší 100x d se nezmění ale relativně vzhledem k oku se 100x zvětší rozlišovací schopnost 100x poklesne: jednotky úhlových stupňů Složené oči hmyzu ommatidium - optické vlákno, směrový detektor totální odraz crystalline cone I rhabdom — -~i retinu I a cell The Compound Eye of a Mosquito one ůmmatidiurri a compound eye \ with one quarter removed! to show ommatidia oci vazky ■ a O ß(°) vážka i 1 sarance 3 2 včela 3 3 moucha domácí 3 3 mravenec 7 4 Co je lepší, zrak nebo sluch? jedno ucho: přítomnost zvuku dvě uši: směr zdroje jedno oko: směr zdroje dvě oči: vzdálenost zdroje na: odlišnost vlnové délky ■ světlo = 500nm, Azvuk = lm