ÚPLNÝ ODRAZ - Vlnová optika, elektromagnetické záření- lazi

ÚPLNÝ ODRAZ (viz obrázek vpravo; úplný odraz nastává u paprsku 3)
nastává při lomu od kolmice: pro úhel dopadu αm (mezní úhel) je úhel lomu 90° =>světlo neprochází do druhého prostředí => když je α > αm dochází k úplnému odrazu; αm každé látky je podle zákona lomu:
Při přechodu z prostředí do vzduchu platí
využití u odrazných hranolů (v triedru), optických vláken (optické kabely pro přenos informací)
DISPERZE = rozklad; při lomu polychromatického světla dochází k rozkladu světla na jednotlivé vlnové délky; příčina: závislost rychlosti světla v látkách na frekvenci
rozklad světla lomem: optický hranol → vzniká hranolové spektrum; pozorování spektra: spektroskop
INTERFERNECE = skládání světla
nastává pouze, je-li splněna podmínka koherence (paprsky mají stejnou frekvenci,jsou navzájem rovnoběžné, mají na sobě nezávislý dráhový rozdíl)
na tenké optické vrstvě (bubliny, olejová skvrna); jen když je světlo kolmé k rozhraní; část světla se odrazí a část pronikne do optické vrstvy o tloušťce d a odrazí se až na druhém rozhraní; dráhový rozdíl je optická dráha l (dráha, kterou by světlo urazilo ve vakuu)
- když c = v × n pak l = s × n => optická dráha: l = 2 × n × d,
přechody rozhraní:
řidší-hustší: odraz s opačnou fází
hustší-řidší: odraz se stejnou fází
skládání:
odečítání (fázový posun 0 → zeslabení světla (po zobrazení tmavé proužky))
sčítajtání (fázový posun λ/2 → zesílení světla (po zobrazení světlé proužky))
Newtonova skla: mezi čočkou a sklem je tenká, ale různě tlustá vrstva vzduchu; dochází k interferenci a zobrazí se Newtonovy kroužky (lze měřit vlnové délky světla, nebo kontrolovat opracování)
využití interference: určení tloušťky optické vrstvy; měření vlnové délky; měření jakosti povrchu obráběných ploch; hologramy
na tenké vrstvě: pokud světlo nedopadá kolmo, část se odráží a část se láme a odráží se na druhém rozhraní
OHYB = difrakce; když světlo narazí na překážku, přibližně stejné velikosti jako je velikost vlnové délky světla (v řádu nanometrů); dochází ke změně směru šíření, aniž by se změnilo prostředí
- po ohybu kolem hrany překážky se ztrácí ostrá hranice světla a stínu (světlo zčásti proniká i do oblastí, kde by byl stín, kdyby k ohybu nedošlo); za překážkou dojde k interferenci, vznikne ohybový (difrakční) obrazec
Ohyb na optické mřížce (viz obrázky dole): opt. mřížka = soustava velmi úzkých štěrbin o šířce a; vzdálené od sebe o periodu mřížky (mřížkovou konstantu) b;
- osvětlení rovnoběžnými paprsky kolmými k mřížce: ohyb, za štěrbinami mají paprsky různý směr; dochází k interferenci; interferenční maximum: sin α = (k × λ) / b; úhel α = směr ve kterém vzniká maximum, k = řád maxima (nulté max. je stejné pro všechny λ; ostatní se liší (u bílého světla je 0. max. bílé, ostatní jsou barevná: blíže středu fialová, dále od středu červená
a určuje směr, ve kterém je vzniká maximum a k = 0, 1, 2, … je řád maxima
V nultém maximu je původní světlo, ale v dalších se světlo rozkládá tak, že se symetricky na obě strany vytvářejí spektra – nejblíže ke středu fialová, nejdále červená Þ interferenční spektrum.
POLARIZACE: výběr pouze jedné ze všech kmitových rovin (polarizovat můžeme pouze příčné vlnění, mezi které světlo patří)
- nepolarizované světlo – vektor E kmitá v rovině kolmé ke směru šíření světla, ale v různých směrech
- polarizované světlo – vektor E kmitá jen po jedné přímce.
Polarizace: odrazem a lomem, dvojlomem a absorpcí (polaroidy)
- odrazem: zcela polarizováno pouze při určitém úhlu dopadu αB (Brewsterův neboli polarizační úhel, závislý na indexu lomu (n = tg αB))
- dvojlomem: u anizotropního prostředí (krystal islandského vápence); paprsek se rozdělí na dva paprsky (řádný a mimořádný - zdvojený obraz)
- polaroidy: speciální filtry ze dvou vrstev plastu, mezi nimi mikrokrystaly herapatitu (látka s dvojlomem): zisk pouze mimořádného paprsku
- polarizátory (viz vpravo deska P): propouští pouze určitou kmitovou rovinu (získáme polarizované světlo); kontrola: analyzátor (viz vpravo deska A): také polarizuje, ověřujeme jím, zda světlem kmitá jen jedna kmitová rovina).
využití polarizace: snížení intenzity světla; polarimetry – rychlé určování koncentrace opticky aktivních látek (stáčejí kmitovou rovinu polarizovaného světla → rotační polarizace); plexisklo – fotoelasticimetrie(na modelech z plexiskla se zjišťuje napětí součástek, staveb)
|