προτζεκτ φως-οπτικες ινες

1. ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ

2. •
Περιεχόμενα:Περιεχόμενα:
• Αρχαίοι Έλληνες
• Maxwell
• Hyougens
• Yang
• Plank
• Ανάκλαση
• Διάθλαση
• Φάσμα Εκπομπής-Απορρόφησης
• Οπτικές Ίνες
•

3. Η θεωρεία του φωτός μέσα στα χρόνια
Ο άνθρωπος άρχισε να αναρωτιέται για τον τρόπο παραγωγής
και διάδοσης του φωτός από την αρχαιότητα.Είναι το μεγαλύτερο
και παλαιότερο από τα κβαντικά μυστήρια.Συγκεκριμένα από την
εποχή του Εμπεδοκλή (5ος π.Χ. αιώνας)
●Για αρκετούς αιώνες κυριαρχούσε η άποψη ότι το φως αποτελείται
από μικρά σωματίδια τα οποία κινούνται με πολύ μεγάλη ταχύτητα
και, όταν πέφτουν στο μάτι του παρατηρητή, διεγείρουν το
αισθητήριο όργανο της όρασης.

4. Η θεωρία του Isaac Newton
Ο Isaac Newton διατύπωσε το νόμο της ανάκλασης του φωτός.
Η θεωρία του Christian Huygens
Το 1678 ο Christian Huygens απέδειξε τους νόμους της
ανάκλασης, της διάθλασης και της περίθλασης βασιζόμενος στην
αντίληψη ότι το φως είναι ένα είδος κυματικής κίνησης.

5. Η θεωρία του Thomas Young
Το 1801 ο Thomas Young απέδειξε ότι υπό συνθήκες το φως
συμβάλλει σαν να είναι κύμα.
Η θεωρία του Maxwell
Ο Maxwell το 1873 διατύπωσε την ιδέα ότι το φως είναι ένα είδος
ηλεκτρομαγνητικού κύματος με ταχύτητα.
Η θεωρία του Einstein
Το 1905 ο Einstein ερμήνευσε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
χρησιμοποιώντας την έννοια των «κβάντων» φωτός που
διατύπωσε το 1900 ο Planck.

6. Φως
Φως είναι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που ανιχνεύεται από
το ανθρώπινο μάτι,το οποίο ''μεταφράζει'' τα χρώματα του φωτεινού
φάσματος.Τα στοιχειώδη σωματίδια-κύματα (κβάντα) ονομάζονται
φωτόνια .

7. «Tι είναι το φως, κύμα ή σωματίδιο;»
Η απάντηση είναι ότι η ερώτηση είναι εσφαλμένη,γιατί το φως
όπως όλα τα σωμάτια συμπεριφέρεται ως κύμα και ως
σωματίδιο.Η φυσική θεωρία που περιγράφει όλα αυτά τα
φαινόμενα είναι η Κβαντική Ηλεκτροδυναμική .

8. Ταχύτητα φωτός
Με την γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν ,τη
ταχύτητα του φωτός δεν μπορεί να υπερβεί κανένα υλικό
σώμα.Το ίδιο το φως δεν "καταλαβαίνει" το χρόνο γιατί
ταξιδεύει με τη μέγιστη ταχύτητα και για το ίδιο ο χρόνος δεν
περνά. Το μόνο που «καταλαβαίνει» είναι πως ανταλλάσσει
ενέργεια μεταξύ διαδοχικών σημείων.

9. Κβαντική Θεωρία Planck
●
Το 1900 ο Μαξ Πλανκ μελέτησε την ακτινοβολία του μαύρου
σώματος.Χρησιμοποιώντας την υπόθεση πως το φως
εκπέμπεται από ένα μέλαν (μαύρο) σώμα μόνο σε
συγκεκριμένα ποσά ενέργειας (κβάντα) ανάλογα με τη
συχνότητά του σχηματησε τη σταθερά του Πλανκ.

10. Διάθλαση
● Ο πρώτος που μελέτησε το φαινόμενο της διάθλασης είναι ο
Κλαύδιος Πτολεμαίος περί το 2ο αιώνα μ.Χ. στην Αλεξάνδρεια.
● Ο νόμος του Snell περιγράφεται για πρώτη φορά το 984,ο οποίος
χρησιμοποιήθηκε για να προσδιορίσει το σχήμα φακών που να
συγκεντρώνουν το φως χωρίς γεωμετρική αποπλάνηση
(παραμόρφωση), γνωστοί ως ανακλαστικοί φακοί.
● Ανάκλαση ειναι το φυσικό φαινόμενο της εκτροπής μιας
ευθύγραμμης διάδοσης φωτός που υφίστανται φωτεινά ή άλλα
κύματα όταν διέρχονται από ένα αντικείμενο.

11. Διάθλαση φωτός

12. Ανάκλαση φωτός
● Είναι το φαινόμενο της αλλαγής διεύθυνσης διάδοσης ενός
κύματος, μέσα στο ίδιο μέσο, από μια διαχωριστική επιφάνεια.
• Τα πιο συνηθισμένα παραδείγματα ανάκλασης είναι αυτά των
κυμάτων φωτός
• ήχου και νερού
• των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων όπου με βάση την ιδιότητα
αυτή επιτυγχάνεται ο ραδιοεντοπισμός στόχων (Ραντάρ), ή η
λήψη σεισμικών κυμάτων κ.λπ.

13. ●Οι επιφάνειες που προκαλούν το φαινόμενο της "ολικής
ανάκλασης" φωτεινής δέσμης ονομάζονται κάτοπτρα
(καθρέπτες).

14. Ανάλυση του φωτός σε χρώματα - Διασκεδασμός
● Όταν λευκό φως προσπέσει πάνω σε μια πλευρά ενός
πρίσματος, διαχωρίζεται και από την άλλη μεριά του
πρίσματος αναλύεται στις μονοχρωματικές ακτινοβολίες από
τις οποίες αποτελείται.
● Το λευκό φως αποτελείται από έξι μονοχρωματικές
ακτινοβολίες (κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε και
ιώδες, από τη μικρότερη στη μεγαλύτερη συχνότητα).
● Όταν κινούνται μαζί στο κενό έχουν την ίδια ταχύτητα και
αντιλαμβάνονται τον ίδιο δείκτη διάθλασης, οπότε και το
χρώμα που συνιστούν είναι το λευκό

15. Φάσμα λευκού φωτός
● Στο εσωτερικό του πρίσματος κάθε χρώμα, εμφανίζει διαφορετική
ταχύτητα διάδοσης. Έτσι κάθε χρώμα έχει διαφορετική γωνία
εκτροπής που μεγαλώνει όσο μικραίνει το μήκος κύματος στο κενό.
Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την εντονότερη διάθλαση του μωβ και
την ασθενέστερη διάθλαση του κόκκινου χρώματος.
● Όταν οι μονοχρωματικές ακτινοβολίες εξέλθουν από το πρίσμα
συμβαίνει νέα διάθλαση και ο διαχωρισμός τους γίνεται
εντονότερος,δηλαδή αυξάνεται το πάχος κάθε χρωματιστής ταινίας.
Η συνεχής ταινία από χρώματα την οποία βλέπουμε τελικά
ονομάζεται φάσμα του λευκού φωτός.
● Το φαινόμενο της εξάρτησης της ταχύτητας διάδοσης και του
δείκτη διάθλασης από τη συχνότητα ονομάζεται
διασκεδασμός.

16. Όταν μια δέσμη φωτός διέρχεται μέσω ενός πρίσματος,
περιοριζόμενη επαρκώς, δημιουργεί χρωματική
διασπορά, φάσμα.

17. ΠΡΙΣΜΑ

18. ● Ο Νεύτων απέδειξε με μια σειρά πειραμάτων ότι το λευκό φως είναι το
αποτέλεσμα της ανάμειξης των έξι βασικών χρωμάτων.
● Η σύνθεση των χρωμάτων για την παραγωγή του λευκού φωτός μπορεί να
γίνει με τον τροχό του Νεύτωνα. Ο τροχός του Νεύτωνα έχει στην
επιφάνεια του όμοιους κυκλικούς τομείς, καθένας από τους οποίους έχει
διαφορετικό χρώμα.
● Αν ο τροχός αυτός περιστραφεί με μεγάλη ταχύτητα φαίνεται λευκός.
● Επειδή το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να διακρίνει αλλαγές σε χρονικό
διάστημα, οφείλεται και η αντίληψη της κίνησης που μας δίνει η προβολή
μιας κινηματογραφικής ταινίας.
●
Ο τροχός του Νεύτωνα

19. Ολική ανάκλαση
● Όταν το λευκό φως του Ήλιου πέσει πάνω σε μία σταγόνα νερού ,
διαθλάται και λόγω του διασκεδασμού αναλύεται στα χρώματα από τα
οποία αποτελείται,στη συνέχεια τα χρώματα που έχουν διαχωριστεί
"χτυπούν" στο εσωτερικό της σταγόνας και υφίστανται ολική ανάκλαση.
● Μετά την ανάκλαση τους ξαναχτυπούν στο εσωτερικό της σταγόνας με
γωνία πρόσπτωσης, με αποτέλεσμα να διαχωριστούν ακόμα πιο έντονα.
● Έτσι ο παρατηρητής κοιτάζοντας προς το μέρος της σταγόνας θα δει μια
συνεχή ταινία από χρώματα που ονομάζεται φάσμα του λευκού φωτός,
αλλά στη συγκεκριμένη περίπτωση ονομάζεται απλά ουράνιο τόξο

20. Ουράνιο τόξο
● Το ουράνιο τόξο είναι ένα φυσικό φαινόμενο, το οποίο εκδηλώνεται κάτω
από ορισμένες προϋποθέσεις και ύστερα από τη βροχή και στην
ατμόσφαιρα υπάρχουν σταγόνες υγρασίας. Για να γίνει ορατό το ουράνιο
τόξο θα πρέπει ο Ήλιος να είναι πίσω από τον παρατηρητή και η υγρασία
μπροστά του.
● Όταν εμφανίζεται το ουράνιο τόξο η φύση συνδυάζει δύο φαινόμενα, το
διασκεδασμό και την ολική ανάκλαση

21. Φάσμα εκπομπής
● Το φάσμα εκπομπής ενός σώματος είναι μια έγχρωμη ταινία αναφερόμενη
σε συγκεκριμένο σώμα. Δημιουργείται εφόσον το σώμα είναι αυτόφωτο,
εκπέμπει το «δικό του φως». Εάν το σώμα δεν είναι αυτόφωτο χρειάζεται
να φροντίσουμε να γίνει υπό την προϋπόθεση το φάσμα να εκπέμπει
ακτινοβολία.

22. Φάσμα απορρόφησης
● Το φάσμα απορρόφησης ενός σώματος είναι αναφερόμενο σε
συγκεκριμένο σώμα. Δημιουργείται εφόσον στο διαφανές αυτό σώμα
προσπέσει λευκό φως και στη συνέχεια οι ακτινοβολίες που θα περάσουν
από το διαφανές σώμα - και δεν θα απορροφηθούν – προσπέσουν στη
ΣΧΙΣΜΗ και μετά στο ΠΡΙΣΜΑ του φασματοσκοπίου.
● Για να πάρουμε δηλαδή ένα φάσμα απορρόφησης δεν χρειάζεται να
«αναγκάσουμε» το σώμα να «βγάλει» το δικό του φως. Η προϋπόθεση
είναι να διαθέτουμε μία πηγή λευκού φωτός, ένα φασματοσκόπιο και
βέβαια το σώμα που μας ενδιαφέρει να είναι διαφανές.

23. Φάσμα ορατού φωτός

24. Υπέρυθρη ακτινοβολία
● Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι τμήμα του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής
ακτινοβολίας .Τα σώματα με τη μεγαλύτερη θερμοκρασία εκπέμπουν
περισσότερες υπέρυθρες και αντίστροφα στα σώματα που απορροφούν
περισσότερες υπέρυθρες αυξάνεται η θερμοκρασία τους.
● Οι υπέρυθρες ακτίνες μπορούν να γίνουν αντιληπτές από ορισμένους
οργανισμούς, όπως οι σκύλοι και τεχνητά με θερμικές κάμερες. Αυτές οι
κάμερες χρησιμοποιούνται και για τον εντοπισμό εμπύρετων ατόμων στα
αεροδρόμια, όπως στην πανδημία γρίπης του 2009.

25. Υπερίωδης ακτινοβολία
● Κύρια πηγή της είναι ο ήλιος. Φτάνει στη γη μέσω της
επανεκπομπής της από τη στρατόσφαιρα. Είναι επικίνδυνη
ακτινοβολία και το στρώμα του όζοντος προστατεύει την επιφάνεια
της γης από αυτήν. Αυτός είναι ο λόγος που η τρύπα του όζοντος
είναι σοβαρό οικολογικό πρόβλημα.

26. Υπάρχουν τρία είδη υπεριώδους
ακτινοβολίας:
● UV-A: Αυτή η ακτινοβολία κυμαίνεται στο κενό μεταξύ 315 και 400
nm. Είναι το πιο ακίνδυνο είδος.
● UV-B: Αυτή η ακτινοβολία κυμαίνεται στο κενό μεταξύ 280 και 315
nm. Αυτή προκαλεί το μαύρισμα, αλλά μπορεί να γίνει επικίνδυνη.
● UV-C: Αυτή η ακτινοβολία κυμαίνεται στο κενό μεταξύ 40 και 280
nm. Είναι το πιο επικίνδυνο είδος της υπεριώδους ακτινοβολίας,
καθώς με αυτήν έχουν επιτευχθεί εργαστηριακές μεταλλάξεις.

27. Οπτικές Ίνες
● Οι οπτικές ίνες είναι ειδικά νήματα που έχουν κατασκευαστεί
από γυαλί και έχουν διάμετρο περίπου όσο μια ανθρώπινη
τρίχα.
● Το υλικό από το οποίο έχουν κατασκευαστεί επιτρέπει τη
μετάδοση φωτός από το εσωτερικό τους ,ενώ συνήθως τις
συναντάμε συγκεντρωμένες κατά χιλιάδες , σε δέσμες ,που
σχηματίζουν τα λεγόμενα οπτικά καλώδια.

28. Οι εφαρμογές στην
καθημερινότητας μας
● Οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται ευρέως για
την φωταγώγηση καταστημάτων ,έργων
τέχνης,πισίνων και για βιομηχανικό έλεγχο

29. Ιατρική
● Με τη χρήση των λέιζερ στις εγχειρήσεις,στους
καυτηριασμούς,στις φυσιοθεραπείες κ.α.
● Οι οπτικές ίνες δίνουν τη δυνατότητα μεταφοράς της φωτεινής
δέσμης λέιζερ από τη πηγή μέχρι τη λαβή,που πρέπει να
χειρίζεται ο γιατρός δίπλα στον ασθενή.
● Οι γιατροί μπορούν να δουν την εσωτερική επιφάνεια μέρους του
στομαχιού ή άλλου οργάνου χρησιμοποιώντας ζεύγος οπτικών
ινών.

30. Τηλεπικοινωνίες
● Με τη χρήση οπτικών ινών μπορούμε να μεταφέρουμε
ταυτόχρονα και χωρίς παρεμβολές χιλιάδες τηλεφωνήματα και
εκπομπές τηλεοπτικών καναλιών.
● Ένα καλώδιο οπτικών ινών μπορεί να αντικαταστήσει χάλκινο
καλώδιο δεκαπλάσιας διαμέτρου και τριακονταπλάσιου
βάρους.
● Κατά την διάρκεια μετάδοσης της πληροφορίας δεν υπάρχουν
παράσιτα και είναι δύσκολη η υποκλοπή δεδομένων.
● Δίνεται η δυνατότητα παραγωγής από κάθε χώρα με
αποτέλεσμα την απεξάρτηση από τις χώρες που παράγουν
χαλκό.

31. Οπτικές ίνες στα καλώδια

32. Βιβλιογραφία
● Βικιπαίδεια
● Learn from Physics
● Internet
● Εικόνες google

33. Μουδάτσου Αριάδνη
Σιμοπούλου Μυρτώ
Τσίρου Εύα
Καλάγια Καμέλα
Πρότζεκτ:
Οπτικές Ίνες