17 - Vikings

Transkript

17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
17 - Vikings
Tým Talnet
TALNET o. s.
http://www.talnet.cz
s podporou
Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze
http://www.mff.cuni.cz
16. listopadu 2013
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Zadání úlohy
Vikingové
Podle legendy, Vikingové používali během zamračeného počasí k navigaci
tzv. sluneční kameny. Prozkoumejte, jak je možné použít k navigaci
polarizující materiál.
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Obsah
Navigace – určení polohy Slunce
Fyzikální problémy
Polarizace světla v atmosféře
Dvojlomné látky
Vyzkoušení určení polohy Slunce několika experimenty
Fotografování
Měření intenzity přicházejícího světla luxmetrem
Pozorování
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Polarizované světlo Polarizátory Navigace
Polarizované světlo
Rozptyl světla na molekulách vzduchu
Model – kmitání elektrického dipólu
nejvíc lineárně polarizovaného světla vyzáří ve směru kolmém na svoji
orientaci
Obrázek : Vyzařování elektrického dipólu [5]
Nejvíce lineárně polarizovaného světla přichází ze směrů 90◦ od
Slunce
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Polarizované světlo Polarizátory Navigace
Vzor
Rozložení polarizovaného světla na obloze vypočítané, měřené
Obrázek : Vzor polarizovaného světla na obloze [1]
Stejný vzor se na obloze vytváří, i když je zataženo [4]
Je však více rozmazaný – větší rozptyl
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Polarizované světlo Polarizátory Navigace
Dvojlomné látky
Turmalín, cordierit, kalcit
Asymetrické molekuly - anizotropní optické prostředí
Různé chování materiálů vůči světlu polarizovanému podél a kolmo
na optickou osu
o-ray
incident light
e-ray
optical axis
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Polarizované světlo Polarizátory Navigace
Polarizátory
Funkce – vytváří lineárně polarizované světlo
Polarizační filtr
Výrazně asymetrické molekuly
Dopadající el-mag vlna je rozkmitává
Světlo polarizované rovnoběžně na směr molekul projde, světlo
polarizované kolmo neprojde
y
θ x
z
Dvojlomný materiál
Lze použít jako polarizační filtr - dvojlomné hranoly
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Polarizované světlo Polarizátory Navigace
Možné principy navigace pomocí dvojlomných krystalů
Určení polohy Slunce
Pleochroismus
Různé barvy v závislosti na polarizaci světla
Nepozorováno
Použití krystalu jako polarizačního filtru
Otáčení – změna intenzity světla
Největší změny – ve směrech 90◦ od Slunce
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie
Fotoaparát Nikon D90, Nikkor AF-S 18-105
polarizační filtr Hama
Foceno s navzájem kolmými orientacemi filtru
Zpracování fotografií na počítači
Pozorování za různého počasí
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 17. 10. 2010, 14.40 SLČ – jasno
Obrázek : I – bez zvýraznění
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 17. 10. 2010, 14.40 SLČ – jasno
Obrázek : I – zvýrazněno
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 17. 10. 2010, 8.00 SLČ – zataženo
Obrázek : II – bez zvýraznění
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 17. 10. 2010, 8.00 SLČ – zataženo
Obrázek : II – zvýrazněno
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Měření intenzity světla
Luxmetr
Různé směry podél horizontu
Různé orientace filtru
Za různého počasí
Obrázek : Polarizační filtry
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Grafy 7. 2. 2011 – jasno
Intenzita svetla v závislosti na azimutu
1
0.9
0.8
0.7
I/Imax
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
−200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
100
150
200
Obrázek : Radarový snímek [3]
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Grafy 7. 2. 2011 – jasno
Intenzita svetla v závislosti na azimutu − filtr A
1
Imax
I/Imax
0.8
Imin
0.6
0.4
0.2
0
−200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
Rozdíl prumeru intenzit
100
150
200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
100
150
200
1
∆ I/∆Imax
0.8
0.6
0.4
0.2
0
−200
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Grafy 7. 2. 2011 – jasno
Intenzita svetla v závislosti na azimutu − filtr B
1
Imax
I/Imax
0.95
Imin
0.9
0.85
0.8
−200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
Rozdíl prumeru intenzit
100
150
200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
100
150
200
∆ I/∆Imax
1
0.8
0.6
0.4
−200
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Grafy 16. 12. 2010 – polojasno
Intenzita svetla v závislosti na azimutu
1
0.95
I/Imax
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
−200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
100
150
200
Obrázek : Radarový snímek [3]
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Grafy 16. 12. 2010 – polojasno
Intenzita svetla v závislosti na azimutu − filtr A
1
Imax
I/Imax
0.9
Imin
0.8
0.7
−200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
Rozdíl prumeru intenzit
100
150
200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
100
150
200
1
∆ I/∆Imax
0.8
0.6
0.4
0.2
0
−200
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Grafy 21. 12. 2010 – zataženo
Intenzita svetla v závislosti na azimutu
1
0.98
0.96
I/Imax
0.94
0.92
0.9
0.88
0.86
−200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
100
150
200
Obrázek : Radarový snímek [3]
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Grafy 21. 12. 2010 – zataženo
Intenzita svetla v závislosti na azimutu − filtr A
1
Imax
Imin
I/Imax
0.95
0.9
0.85
−200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
Rozdíl prumeru intenzit
100
150
200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
100
150
200
∆ I/∆Imax
1
0.8
0.6
0.4
−200
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Grafy 21. 12. 2010 – zataženo
Intenzita svetla v závislosti na azimutu − filtr B
1
Imax
I/Imax
0.95
Imin
0.9
0.85
0.8
−200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
Rozdíl prumeru intenzit
100
150
200
−150
−100
−50
0
50
(Azimut − 180°) [°]
100
150
200
∆ I/∆Imax
1
0.8
0.6
0.4
−200
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Okem
Polarizační filtry
Krystaly
Obrázek : Kalcit
Tým Talnet
Obrázek : Tourmalín
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 21. 2. 2011 – jasno
Obrázek : jasno
Obrázek : Radarový záznam [3]
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 21. 2. 2011 – jasno
Obrázek : 90◦ od Slunce
Obrázek : blízko Slunce
Obrázek : 90◦ od Slunce
Obrázek : blízko Slunce
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 21. 2. 2011 – jasno
Obrázek : 90◦ od Slunce
Obrázek : blízko Slunce
Obrázek : 90◦ od Slunce
Obrázek : blízko Slunce
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 20. 2. 2011 – zataženo
Obrázek : Zataženo
Tým Talnet
Obrázek : Radarový záznam [3]
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Fotografie 20. 2. 2011 – zataženo
Obrázek : Kdekoliv
Obrázek : Kdekoliv
Tým Talnet
Obrázek : Kdekoliv
Obrázek : Kdekoliv
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Fotografie Měření luxmetrem Pozorování
Výsledky
Fotografie
Jasno – pozorovaný vzor souhlasí s předpovídaným
Zataženo – polohu Slunce nelze s jistotou určit
Měření s luxmetrem
Intenzita – mění se v závislosti na úhlové vzdálenosti od Slunce
Žádné pravidelnosti v grafech
Pozorování
Jasno – vzor pozorování s použitím polarizačních filtrů
Zataženo – jev není možné použít k navigaci
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Závěr
Světlo z oblohy je polarizované
Nejvíce lineárně polarizovaného světla přichází ze směrů 90◦ od
Slunce
Stejný vzor i za zataženého počasí
Experimenty
Fotografie
Měření intenzity světla
Pozorování okem
Metody nebyly dostatečně přesné na určení polohy Slunce za
špatného počasí
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Zdroje
Berry, M. V.; Dennis, M. R.; Lee, R. L.: Polarization singularities in
the clear sky. New Journal of Physics, November.
Bohren, C. F.: Atmospheric optics.
Chmi.cz: Český hydrometeorologický ústav - Snímky z družic MSG.
2010, 2011, [Online].
URL http://portal.chmi.cz/files/portal/docs/meteo/sat/
data_jsmsgview.html
Hegedus, R.; Akesson, S.; Wehner, R.; aj.: Could Vikings have
navigated under foggy and cloudy conditions by skylight
polarization? On the atmospheric optical prerequisites of polarimetric
Viking navigation under foggy and cloudy skies. Proceedings of the
royal society A, April.
Sedlák, B.; Štolc, I.: Elektřina a magnetismus. Český Těšín:
Academia, 2002, ISBN 80-200-1004-1.
Tým Talnet
17 - Vikings
Úvod Teorie Experiment Závěr
Děkuji za pozornost
Tým Talnet
17 - Vikings

Podobné dokumenty

WOLLASTONIT

WOLLASTONIT Indexy lomu: nα

Více

Bratr Stéphane

Bratr Stéphane „Ježíši, pamatuj na mě, až přijdeš do svého království.“ „Do svého království, jak silná slova! Naplňuje mě nesmírná radost, bratři, mé srdce jásá nadšením, když vidí víru tohoto svatého zločince. ...

Více

17 – Vikings

17 – Vikings navigate using a polarizing material. What is the accuracy of the method?

Více

Cvičení č.2 - Práce s optickým mikroskopem I když je mikroskop

Cvičení č.2 - Práce s optickým mikroskopem I když je mikroskop části. V osvětlovacím systému mikroskopu je světlo LED diod optickou cestou přenášeno do roviny aperturní clony kondenzoru. Světelnou cestu lze regulovat pomocí Abbéova kondenzoru a dále je možno p...

Více

souhrnná zpráva

souhrnná zpráva oblastech Krkonoš v úhrnech 20 - 50 mm, nasytily celé povodí všech vodních toků v oblasti Krkonoš. Další vydatné srážky, vypadlé ve dnech 1.6. a 2.6. s celkovými úhrny 100 - 150 mm, pak již způsobi...

Více

Technické využití drahých kamenů

Technické využití drahých kamenů jejich dvorany a sály. Avšak toto rozdělení, jež se používalo hlavně v obchodních kruzích, není příliš spolehlivé. Hranici mezi vlastním drahokamem, polodrahokamem a ozdobným kamenem není možné pře...

Více

SetEditGalaxis pro Galaxis Easy World a kompatibilní

SetEditGalaxis pro Galaxis Easy World a kompatibilní Pomocí "PIDs" můžete zvolit, zda PIDs budou zobrazeny jako desítkové nebo šestnáctkové. Pomocí tohoto menu můžete také označit kanály jako "kódované", nebo tato označení odstranit. Kódované kanály ...

Více