1.2.3. лекција Мрежна опрема

1.Упознавање ученика са планом и програмом 

2.Светлост: особине, таласна дужина.  

Рефлексија, преламање и рефракција.  

3.Простирање светлости у слободном простору.  

Простирање светлости у оптичком влакну.  

Особине светлости​

​Светлост је електромагнетно зрачење које надражује мрежњачу у човечијем оку и на тај начин изазива у организму осећај вида. Од укупног тока енергије што зрачи неки

извор светлости, само део има способност да посредством ока изазове у човечијем

организму осећај светлости.​

• То су електромагнетна зрачења видљивог спектра на таласној дужини 400 до 760 nm.

  ​

• Видљива електромагнетна зрачења изазивају у организму осим осећаја светлости и доживљај боје. На њих реагује људско око.

  ​

• Најважнији извор светлости је Сунце чија је светлост беле боје.

• Исак Њутн је први научник који је помоћу стаклене призме разложио Сунчеву светлост и закључио да се она састоји од седам боја.

• То су: црвена, оранж, жута, зелена, плава, модра и љубичаста. ​

Fill in the Blank

Шта је светлост?

.

Multiple Choice

Да ли целокупно електромагнетно зрачење изазива осећај светлости код човека?

• Да, целокупно електромагнетно зрачење изазива осећај светлости.
• Само инфрацрвена светлост изазива осећај светлости.
• Све врсте зрачења изазивају осећај светлости.
• Не, само видљива светлост изазива осећај светлости код човека.

Multiple Choice

У ком спектру таласних дужина се налазе видљива електромагнетна зрачења?

• 300-400 нанометара
• 700-800 нанометара
• 1000-1200 нанометара
• 400-700 нанометара

Multiple Choice

Поред осећаја светлости, какав доживљај изазивају видљива електромагнетна зрачења у организму?

• Емоционалне реакције

• Никакав више

• Визуелне илузије

• Доживљај боје

Multiple Choice

Колико боја чини спектар Сунчеве светлости према Исаку Њутну?

• 7
• 5
• 3
• 10

Multiple Select

Које су боје идентификоване у спектру Сунчеве светлости?

• црвена

• наранџаста

• зелена

• пинк
• љубичаста

​ љубичаста​ 380–450 nm​
плава​ 450–495 nm​
зелена​ 495–570 nm​
жута​ 570–590 nm​
наранџаста​ 590–620 nm​
црвена​ 620–750 nm​

Multiple Select

Које боје имају мању таласну дужину?

• Жута
• Љубичаста

• Зелена

• Наранџаста
• Плава

​Видљив део електромагнетног спектра је таласних дужина од 380 до 780 nm (нанометара), односно фреквенције (учестаности) од 4×1014 Hz до 7,9×1014 Hz.
Светлост истовремено испољава особине таласа и честица. Светлосна честица, квант, је фотон.​
Основне карактеристике светлости, схваћене као таласа, су:​
интензитет (пропорционалан квадрату амплитуде таласа)​
фреквенција,
таласна дужина или боја
​поларизација​

Multiple Choice

Који је опсег таласних дужина видљивог дела електромагнетног спектра?

• 380 nm до 750 nm

• 300 nm до 600 nm

• 400 nm до 800 nm

• 500 nm до 900 nm

Multiple Choice

Који је опсег фреквенција видљивог дела електромагнетног спектра?

• 300-400 THz
• 800-900 THz
• 430-750 THz
• 100-200 THz

Multiple Choice

Какве особине испољава светлост?

• Светлост испољава таласне и честица особине.
• Светлост испољава само таласне особине.
• Светлост не испољава никакве особине.
• Светлост испољава само честица особине.

Multiple Choice

Шта је светлосна честица и како се назива?

• Фотон
• Атом
• Квант
• Молекул

Multiple Choice

Које су основне карактеристике светлости када се схвата као талас?

• Дужина таласа, температура, притисак, енергија.
• Фреквенција, интензитет, боја, облик.
• Амплитуда, поларизација, рефлексија, дифракција.
• Таласна дужина, фреквенција, амплитуда, брзина.

Multiple Choice

Са чиме је пропорционалан интензитет светлосног таласа?

• Температури извора светлости
• Дужини таласа
• Квадрату амплитуде таласа
• Квадрату фреквенције таласа

Multiple Choice

Које карактеристике светлости су повезане са бојом?

• Таласна дужина светлости.
• Светлосни таласи.
• Светлосна енергија.
• Интензитет светлости.

​Светлост је електромагнетни талас.​ ​

Природа светлости, односно електромагнетног зрачења је двојака: у неким појавама ЕМ зрачење се понаша као скуп честица (фотоефекат, Комптонов ефекат) а у другим појавама ЕМ зрачење испољава особине таласа (интерференција, дифракција и сл.).​ ​

Multiple Choice

Како светлост испољава особине таласа?

• Светлост испољава таласне особине кроз интерференцију, дифракцију и поларизацију.
• Светлост увек путује брже од звука.
• Светлост не може да се прелама.
• Светлост се креће само праволинијски.

Multiple Choice

Шта подразумевамо под двојаком природом светлости?

• Светлост не може да преноси енергију.
• Светлост је искључиво честица.
• Светлост има и таласне и честичне особин.

• Светлост се креће само као талас.

Multiple Choice

Које су особине светлости као честице?

• Светлост се састоји од електрона који се крећу брзином звука.
• Светлост има масу и не може путовати празним простором.
• Светлост се састоји од фотона, безмасних честица које се крећу брзином светлости.
• Светлост се састоји од молекула који се крећу спорије од светлости.

​Основне карактеристике таласа су фреквенција (ν) и таласна дужина (λ) а особине честица енергија (Е), маса (m) и импулс (p).​

​Видљиви део спектра ЕМ таласа ми називамо светлост.​ ​
Основне карактеристике ЕМ таласа су:​ ​
Брзина електромагнетних таласа: C=ν•λ​ ​
Фреквенција електромагнетних таласа: ν=C/λ​ ​
Таласна дужина електромагнетних таласа: λ=C/ν​ ​
Брзина светлости је највећа брзина у природи и износи c=300 000км/s.​

Multiple Select

Основне карактеристике светлости као таласа су:

• фреквенција (ν)

• енергија (Е)

• таласна дужина (λ)

• маса (m)

• импулс (p)

Multiple Select

Основне карактеристике светлости као честица су:

• фреквенција (ν)

• енергија (Е)

• таласна дужина (λ)

• маса (m)

• импулс (p)

​Одбијање и преламање светлости (Рефлексија и рефракција)

​Зрак светлости се одбија или прелама при његовом паду на површину тела.

Преламање, или лом, или рефракција светлости је промена правца кретања светлости (или неке друге врсте таласа) услед промене брзине светлости (таласа). Догађа се на граничним површинама између две средине различитих оптичких густина. Упадни и преломни зрак заједно са нормалом леже у истој равни. Када светлосни зрак прелази из оптички ређе у оптички гушћу средину упадни угао је већи од преломног. Ако светлосни зрак прелази из оптички гушће у оптички ређу средину преломни угао је већи од упадног.​

Multiple Select

Како се назива промена правца кретања светлости на граничним површинама између две средине различитих оптичких густина?

• Преламање светлости
• Дифузија светлости
• Рефракција светлости

• Рефлексија светлости

• Дифракција светлости

Multiple Choice

Шта узрокује промену правца кретања светлости код преламања?

• Утицај електромагнетних таласа.

• Промена боје светлости.
• Различите оптичке густине средина.

• Различите температуре средина.

Multiple Choice

Шта се дешава са угловима упада и преламања када зрак светлости прелази из оптички ређе у оптички гушћу средину?

• Преломни угао је мањи од упадног угла

• Преломни угао је већи од упадног угла

• Преломни угао је исти са упадним углом

• Не постоје углови тада

​Рефлексија (одраз)

​Из било ког извора светлости (природног или вештачког), само део светлости зрака доспева у воду, други део се огледа у површини воде, тј, одбија се (рефлектује) тако да један део светла уопште не продире у воду. Количина светлости, која се појављује у води, зависи пре свега од угла светлосних зрака у односу на површину воде. Више светлости, долази скоро вертикално до воде (лети у подне), и карактерише се највећим интензитетом светла под водом. Насупрот томе, светлост може продирати у воду под врло малим углом (зими) када долази до скоро потпуне рефлексије (одбијања), тако да је количина светлости у води јако мала.​

Multiple Choice

Како се назива промена одбијања светлости на граничним површинама између две средине различитих оптичких густина?

• Преламање светлости
• Дифузија светлости
• Рефракција светлости

• Рефлексија светлости

• Дифракција светлости

Multiple Choice

Од чега зависи количина светлости, која се појављује у води?

• Количина светлости зависи од боје воде.
• Количина светлости зависи од притиска у води.
• Количина светлости зависи од температуре воде.
• Количина светлости зависи од од угла светлосних зрака у односу на површину воде.

Multiple Choice

Када је рефлексија светлости најслабија?

• Зими поподне

• Лети поподне

• Зими у подне

• Зими преподне

• Лети преподне

​ ‪‪Bending Light‬ 1.1.3 https://phet.colorado.edu 5‬ (colorado.edu)

Простирање светлости у слободном простору

​https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_all.html

Дифракција представља појаву привидног скретања таласа са

првобитног правца простирања при његовом наиласку на ивице

отвора или на препреку и тада се формирају нови правци

простирања. Када талас скреће са правца простирања и улази у

област заклоњену препреком у који без појаве скретања зрак не

може да стигне, каже се да талас залази у област геометријске сенке.​

Multiple Choice

Како се назива појава привидног скретања таласа са

првобитног правца простирања при његовом наиласку на ивице

отвора?

• Преламање светлости
• Дифузија светлости
• Рефракција светлости

• Рефлексија светлости

• Дифракција светлости

Multiple Choice

Када талас залази у област геометријске сенке?

• Када објект одбија светлост.

• Када је објект транспарентан.
• Када светлост пролази кроз објект.
• Када светлост улази у
  област заклоњену препреком.

​Дифракција светлости зависи од односа таласне дужине и димензија препреке или отвора. Што је отвор мањи, дифракција је израженија.

​https://www.youtube.com/shorts/oQDHL49oBSU

​https://www.youtube.com/shorts/2qNjB55jJPw

Multiple Choice

Од чега зависи дифракција светлости?

• Дифракција светлости зависи од боје светлости.
• Дифракција светлости зависи од температуре околине.
• Дифракција светлости зависи од односа таласне дужине и димензија препреке или отвора.

• Дифракција светлости зависи од угла пада светлости.

Multiple Choice

Шта бива са дифракцијом светлости ако је отвор већи?

• Дифракција светлости је мање изражена.
• Дифракција светлости је јача.
• Отвор не утиче на дифракцију светлости.
• Дифракција светлости се не примећује.

​Појава се објашњава Хајгенсовим принципом. До дифракције долази код простирања таласа свих врста електромагнетних (светлост, Х-зрака, радио таласа), звучних таласа итд. Осим тога дифракција је потврђена и код физичких објеката на атомском нивоу, јер и честице показују таласне особине и у овом случају појава се може објаснити принципима квантне механике. Иако до дифракције долази кад год талас наиђе на препреку, ефекти дифракције су најуочљивији када је величина отвора (препреке) реда величине таласне дужине таласа. Најповољнија ситуација за посматрање дифракције је када талас наилази на препреку која има више блиских отвора поменутих димензија јер се тада на заклону формира дифракционо- интерференциона слика услед различитих путања којим се новонастали таласи простиру.​

Multiple Choice

Када су ефекти дифракције најуочљивији?

• Када је светлост у вакууму.
• Када се светлост прелама у води.
• Када је објекат већи од таласне дужине светлости.
• Када је величина објекта слична таласној дужини светлости.

​Године 1929. на основу дифракције снопа електрона кроз метални филм, експериментално је потврђена Де Брољева хипотеза о таласној природи светлости. Експеримент су извели Џорџ Томпсон и Клинтон Дејвисон, за шта су 1937. године добили и Нобелову награду за физику​

​Откриће дифракције је у знатној мери допринело развоју науке и технике: а нарочито радио и ТВ-технике, електронске микроскопије, телефоније, сателитског преноса сигнала и савремене комуникације. Дифракција је омогућила изградњу многих савремених медицинских уређаја (рендген апарат, скенер ....).​

Multiple Select

Где се најчешће у пракси примењује дифракција?

• Код ренгена

• Код сателита

• У графологији

• Телефонији

• При преносу електричне енергије

​Дифракција светлости се лако може запазити код светлости рефлектоване са компакт дискова и дигиталних видео дискова, холограма код личних карти, кредитних и других картица.​
При осветљавању стаклених, пластичних, или металних плоча на којима се налази велики број ситних зареза (огреботина), сложеном белом светлошћу, запажа се спектар боја створен дифракцијом. Дифракциона природа појаве спектра потврђује се на основу редоследа боја у спектру. Посебно су занимљиве појаве венаца око Сунца, Месеца, светлих звезда и јаких извора светлости.​

​Дифракционе појаве се широко користе код оптичких инструмената (фото апарат, камера, пројектор, телескоп, микроскоп) а значајне су и за формирање холограма на личним картама, кредитним картицама као и у оптичкој комуникацији.​
Појава дифракције је врло значајна код свих оптичких уређаја.​

Multiple Choice

Која се појава јавља када покажете личну исправу са холограмом?

• Преламање светлости
• Дифузија светлости
• Рефракција светлости

• Рефлексија светлости

• Дифракција светлости

​Простирање светлости у оптичком влакну ​

​Оптичко влакно је обично направљено од стакла или пластике, те служи за преношење информација помоћу светлости. Оптичка влакна се налазе у оптичком каблу.​
Главна карактеристика оптичких система преноса јесте потенцијална могућност преноса велике количине информација у јединици времена уз коришћење мање енергије у поређењу са другим преносним системима. Овакав систем подразумева пренос информација по оптичким таласоводима који представљају медијум за усмерени пренос оптичких сигнала. За оптичке комуникације већином се користе диелектрични таласоводи, цилиндричне структуре, за које је усвојен назив оптичко влакно.​

Multiple Select

Од чега је обично направљено оптичко влакно?

• Стакло

• Бакар

• Керамика
• Металне жице
• Пластика

Multiple Choice

За шта се користи оптичко влакно?

• За пренос података у телекомуникацијама.
• За производњу електричних уређаја.
• За пренос светлости у индустрији.

• За складиштење електричне енергије.

Multiple Choice

Где се налазе оптичка влакна?

• У телекомуникационим системима и кабловима.
• У медицинским уређајима.
• У кућним апаратима.
• У електричним возилима.

Multiple Choice

Која је главна карактеристика оптичких система преноса?

• Способност преноса података на велике удаљености уз минималне губитке.
• Ниски трошкови инсталације и одржавања.

• Непотребна сложеност у дизајну система.
• Способност преноса података само на кратке удаљености.

Multiple Choice

Који облик структуре имају оптичка влакна која се користе за оптичке комуникације?

• Троугласти облик
• Квадратни облик
• Правоугаони облик
• Цилиндрични облик

​Преносни медијум чини оптичко влакно на чијим се крајевима налазе одговарајући прикључци (конектори) који обезбеђују спајање предајника и пријемника на оптичко влакно. Предајник генерише сигнал који је прилагођен преносу по оптичком влакну, док пријемник детектује ослабљену и зашумљену поруку и конвертује је у форму потребну крајњем кориснику.​

‪‪

Multiple Choice

Шта се налази на крајевима оптичког влакна?

• Оптички уређаји
• Оптички каблови
• Оптички конектори
• Оптички сензори

Multiple Choice

Која је улога предајника у оптичком систему?

• Предајник конвертује електричне сигнале у оптичке сигнале.
• Предајник конвертује оптичке сигнале у електричне сигнале.
• Предајник складишти оптичке сигнале за каснију употребу.
• Предајник прима оптичке сигнале и појачава их.

Multiple Choice

Шта ради пријемник у оптичком систему?

• Пријемник прима оптичке сигнале и претвара их у електричне сигнале.
• Пријемник производи оптичке сигнале из електричних.
• Пријемник складишти оптичке сигнале без обраде.
• Пријемник шаље оптичке сигнале у атмосферу.

Multiple Choice

Како пријемник обрађује сигнал након што га детектује?

• Пријемник само појачава сигнал.
• Пријемник игнорише сигнал.
• Пријемник шаље сигнал без обраде.
• Пријемник демодулира, филтрира и декодира сигнал.

Multiple Choice

Какву поруку пријемник детектује у оптичком систему?

• Ослабљену и зашумљену поруку

• Електричну

• Звучне сигнале који представљају информације.

• Топлотне сигнале који представљају информације.

​Најважније особине оптичког комуникационог канала јесу његов велики информациони капацитет (огроман пропусни опсег светловода), мала подужна слабљења сигнала у систему, отпорност на различите сметње електромагнетне или радиофреквенцијске природе услед диелектричног карактера светловода, релативно мали габарити и маса елемената преносног система који су последица кратких таласних дужина из оптичког спектра, као и заштићеност од ометања и прислушкивања. У малобројне мане примене оптичких влакана могу се убројати још увек релативно висока цена каблова,кабловског прибора и линијске опреме, као и велика осетљивост на механичка дејства као и на атмосферска пражњења.​

Multiple Select

Главне добре особине оптичких каблова?

• отпорност на различите сметње

• мала подужна слабљења сигнала у систему

• отпорност на атмосферска пражњења

• мала цена коштања

• огроман пропусни опсег светловода

Multiple Select

Лоше особине оптичких каблова су:

• осетљивост на сметње различитих облика

• осетљивост на механичка дејства

• осетљивост на атмосферска пражњења

• могућност прислушкивања

• релативно висока цена