- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiál24) Vlnové vlastnosti světla
Světlo jako elektromagnetické vlnění
Světlo je elektromagnetické vlnění, jež má řadu vlastností společných s rozsáhlým oborem elektromagnetických vlnění, která obecně označujeme jako elektromagnetická záření. Světlo je tedy elektromagnetické záření, na které je citlivý lidský zrakový orgán – oko. Okem můžeme vnímat elektromagnetické vlnění o frekvencích 7,6 × 1014 Hz až 3,9 × 1014 Hz.
Důležitou charakteristikou světla jako elektromagnetického vlnění je jeho rychlost c. Měřením byla potvrzena velikost rychlosti světla vyplývající z teorie elektromagnetického pole.
Rychlost světla ve vakuu:
c = 299 792 458 m × s-1
Při většině výpočtů vystačíme s přibližnou hodnotou
c = 3 × 108 m × s-1 = 300 000 km × s-1
Rychlost světla ve vakuu je důležitá fyzikální konstanta a její hodnota byla přijata jako přesná a neměnná. V látkovém prostředí je rychlost světla vždy menší a její velikost je ovlivněna nejen vlastnostmi prostředí, ale i frekvencí světla. Ve vzduchu má rychlost světla přibližně stejnou hodnotu jako ve vakuu. Ve vodě je rychlost světla přibližně 225 000 km × s-1. Ve skle se rychlost světla liší podle druhu skla a její velikost má hodnotu od 200 000 km × s-1 u běžného skla až do 150 000 km × s-1 u speciálního skla pro optické účely.
Podobně jako jiné druhy vlnění charakterizuje i světlo jeho vlnová délka (ve vakuu, popř. ve vzduchu)
kde f je frekvence světla
Okem vnímáme světlo o vlnových délkách ve vakuu od 390 nm do 760 nm. Světlo určité vlnové délky charakterizuje barva světla.
Přiřazení barev světla jednotlivým frekvencím je patrné z tabulky. Světelný interval je tedy vymezen fialovou barvou (390 nm) a červenou barvou (760 nm). Toto vymezení je však jen přibližné, poněvadž je ovlivněno individuálními vlastnostmi zraku různých lidí. Také jednotlivé barvy nevnímáme stejně. Oko je nejcitlivější na světlo žlutozelené barvy o vlnové délce okolo 550 nm.
V praxi zpravidla nevnímáme jednoduché světlo charakterizované určitou frekvencí, ale světlo složené z vlnění různých frekvencí. Účinky jednotlivých složek světla na zrak pak určují výsledný barevný vjem, kterému odpovídá charakteristický odstín barvy. Při určitém poměru barevných složek světla vzniká světlo bílé.
Interference světla
Interference světla čili skládání vlnění byla vyložena již v otázce o mechanickém vlnění. Spočívá v tom, že vlněné, která přicházejí do určitého bodu z různých zdrojů, popř. ze stejného zdroje, ale po různých drahách, se v tomto bodě navzájem skládají. To znamená, že u mechanického vlnění se sčítají okamžité výchylky. U elektromagnetického vlnění se sčítají okamžité hodnoty elektrické složky a magnetické složky elektromagnetických vln.
Obdobně probíhá také interference světelného vlnění a projevy interference jsou významným důkazem, že světlo je vlnění. Některé projevy interference světla známe z běžné zkušenosti. Jsou to např. duhové barvy na mýdlových bublinách nebo na velmi tenkých vrstvičkách oleje na vodě apod.
Při interferenci mechanického, např. zvukové vlnění lze pozorovat zesilování a zeslabování zvuku v místech interferenčních maxim a minim. Podle toho bychom očekávali, že projevem interference světla bude rovněž jeho zesilování a zeslabování v různých bodech prostoru, čili větší nebo menší osvětlení v místech, kam světlo dopadá. Při použití běžných, tzv. přirozených zdrojů světla (slunce, žárovka, plamen, elektrický výboj) však podobný jev nepozorujeme. Pozorovatelná interference světla totiž nastává, když je splněn základní předpoklad, kterým je koherence světelného vlnění.
Koherentní jsou světelná vlnění stejné frekvence, jejichž vzájemný fázový rozdíl v uvažovaném bodě prostoru se s časem nemění.
U přirozených zdrojů světla je doba, po kterou můžeme fázový rozdíl světelných vlnění považovat za konstantní velmi krátká. To je dáno již podstatou vzniku světla v těchto zdrojích. Světlo vzniká energetickými přeměnami v atomech zářících objektů. Tento proces probíhá tak, že se chaoticky mění také fáze vyzářených světelných vln. I když se vlnění navzájem skládají, jejich interference se neprojeví a vnímáme jen průměrnou intenzitu výsledného světelného vlnění.
Koherence potřebné pro pozorování interferenčních jevů lze však dosáhnout tím, že se světlo z jediného zdroje rozdělí na dva svazky paprsků, které se po proběhnutí různé dráhy setkají s určitým dráhovým rozdílem ∆s. Vzhledem k vlastnostem přirozených zdrojů světla však dráhový rozdíl světelných vlnění musí být velmi malý (řádově 10-2 mm). Lepší podmínky pro zobrazování interferenčních jevů vytváří světlo vyzařované laserem, kterým lze dosáhnout pozorovatelné interference i při podstatně větších dráhových rozdílech (u běžných laserů přibližně 0,3 m, u speciálních laserů řádově 101 m). Předností laseru také je, že vyzařované světlo je prakticky monofrekvenční.
Interferenci světla jako první zkoumal anglický lékař a fyzik T. Young (jang), který navrhl jednoduchý postup, jímž lze získat koherentní světlo. Základní myšlenka historického tzv. Youngova pokusu spočívá v tom, že světlo z jediného zdroje se rozdělí do dvou svazků paprsků, v nichž mají světelná vlnění malý dráhový rozdíl. Zdrojem světla je osvětlená štěrbina, která tvoří štěrbinový zdroj světla Z (viz první obrázek). V určité vzdálenosti od tohoto zdroje je dvojice štěrbin, které můžeme považovat za dva zdroje Z1 a Z0 koherentního světla. Z nich se světlo šíří v kulových vlnoplochách a světlo z každého zdroje osvětluje celé stínítko St. Současně však dochází k interferenci světelných vlnění z obou zdrojů a výsledkem této tzv. dvousvazkové interference je nerovnoměrné osvětlení stínítka, které pozorujeme jako interferenční obrazec (interferogram). Pokud je použit monofrekvenční zdroj světla (laser), má interferogram podobu navzájem rovnoběžných, pravidelně rozložených světlých a tmavých proužků rovnoběžných se štěrbinami (viz další obrázky). Světlý proužek je v místě interferenčního maxima a tmavý proužek v místě interferenčního minima. Při použití bílého světla vznikají barevné proužky.
Interferenční maximum vzniká v místech, kde se koherentní světelná vlnění setkávají se stejnou fází, amplituda světelného vlnění a tedy osvětlení je zde největší. Interferenční minimum je v místech, v nichž mají tato vlnění opačnou fázi a tomu odpovídají temná místa na interferenčním obrazci.
Praktické využití interference
Interferometrie. Dvousvazková interference světla je využita v konstrukci interferometru, přístroje pro měření velmi malých rozdílů délek.
Holografie je moderní metoda, kterou lze pomocí dvourozměrového nosiče obrazového záznamu (emulze na skle, filmu, popř. plastové fólie) zobrazit trojrozměrné objekty. Teoretické základy holografie publikoval již v roce 1948 anglický fyzik maďarského původu D. Gabor, plně se však rozvinula až po objevu laseru (1958). Podstatou holografie je tzv. vícesvazková interference koherentních světelných vlnění, odražených od zobrazovaného objektu (viz. níže).
Interference světla na tenké vrstvě
Již jsme se zmínili o jednom z nejznámějších projevů interference světla. Jsou to nepravidelné barevné obrazce, které vidíme při pohledu na mýdlovou bublinu nebo na olejem potřísněnou vlhkou vozovku. Příčinou je dvojnásobný odraz světla na horním a dolním rozhraní tenké vrstvy látky, která má odlišný index lomu než prostředí nad a pod vrstvou. Tím vzniká dráhový rozdíl odražených vlnění, a když je vrstva dostatečně velká, jsou odražená vlnění koherentní a pozorujeme jejich interferenci.
Zjednodušený případ, kdy na tenkou vrstvu tloušťky d dopadá světelné vlnění kolmo a z obou stran tenké vrstvy tvořené kapalinou o indexu lomu n je vzduch, je na obrázku.
Světlo se jednak odrazí od horního rozhraní, jednak vrstvou projde a odrazí se od dolního rozhraní. Tak získáme dva paprsky, mezi nimiž je dráhový rozdíl ∆s. Interference světelných vlnění se projeví zesílením nebo zeslabením odraženého světla.
Vyjádříme podmínku pro vznik interferenčního maxima, popř. minima. Musíme však vzít v úvahu následující poznatky:
V opticky hustším prostředí má světelné vlnění menší rychlost než ve vakuu. Jestliže za určitou dobu světlo urazí ve vakuu (popř. ve vzduchu) vzdálenost , pak v prostředí o indexu lomu n urazí za tuto dobu jen vzdálenost (viz obrázek). Vzhledem ke vztahu je . Geometrické dráze s v opticky hustším prostředí tedy odpovídá ve vakuu vzdálenost l, kterou nazýváme optická dráha.
Vzdálenosti s dvou bodů v optickém prostředí o indexu lomu n odpovídá ve vakuu optická dráha .
Při výpočtu dráhového rozdílu světelných paprsků neuvažujeme geometrický dráhový rozdíl ∆s, ale rozdíl optických drah ∆l. V případě odrazu světla na tenké vrstvě je geometrický dráhový rozdíl roven dvojnásobku tloušťky d vrstvy . Tomu odpovídá rozdíl optických drah , který je pro interferenci odražených světelných vlnění rozhodující
Při o
Vloženo: 14.05.2012
Velikost: 222,50 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Mohlo by tě zajímat:
Skupina předmětu F - Fyzika
Podobné materiály
- F - Fyzika - Světlo a jeho vlnové vlastnosti
- ZSV - Základy společenských věd - Psychologie osobnosti, typologe, vlastnosti osobnosti
- ZSV - Základy společenských věd - Psychické vlastnosti
- CH - Chemie - VLASTNOSTI CHLORU.doc
- CH - Chemie - VLASTNOSTI SIROVODÍKU.doc
- CH - Chemie - VLASTNOSTI VODÍKU 1.doc
- CH - Chemie - VLASTNOSTI VODÍKU 2.doc
- F - Fyzika - Struktura a vlastnosti kapalin
- F - Fyzika - Struktura a vlastnosti pevných látek
- PSY - Psychologie - Osobnost a její struktura, vlastnosti aktivačně-motivační a výkonové
- PSY - Psychologie - Osobnost a její vlastnosti dynamické a seberegulační
- PSY - Psychologie - Osobnost a její vlastnosti vztahově-postojové, vztahy ve skupině
- UCE - Účetnictví - Zvláštnosti účtování v a.s. a s.r.o.
- UCE - Účetnictví - Zvláštnosti účtování v jednotlivých obchodních společnostech
- VV - Výtvarná výchova - Fáze, pojmy a zvláštnosti dětské kresby
- CJ - Český jazyk - Zvláštnosti stylizace obhcodního dopisu
- Z - Zeměpis - Mořská voda - Fyzikální a chemické vlastnosti
- Z - Zeměpis - Slozeni a vlastnosti pudy
- CH - Chemie - ,d´-prvky – vlastnosti kovů - prvky skupiny zinku
- CH - Chemie - ,d´-prvky –charakteristika, vlastnosti kovů - prvky skupiny
- CH - Chemie - ,s´prvky-alkalické kovy- charakteristika,vlastnosti, nejdůl
- CH - Chemie - Kyslík – výroba, vlastnosti, význam, oxidy, peroxidy, ozon,
- CH - Chemie - p5 - prvky – charakteristika, vlastnosti, nejdůležitější sl
- CH - Chemie - Rozdělení a vlastnosti sacharidů, monosacharidy, přehled, t
- UCE - Účetnictví - Zvláštnosti účtování v a.s. a s.r.o
- CH - Chemie - Hmota, látky a jejich vlastnosti
- MNG - Management - Somatické vlastnosti subjektů
- CJ - Český jazyk - Tvoření slov, jeho zvláštnosti a zásady
- CJ - Český jazyk - Zvláštnosti a nepravidelnosti větné stavby
- BI - Biologie - Obecná charakteristika organismů, vlastnosti, složení
- UCE - Účetnictví - Zvláštnosti účtování v akciové společnosti
- UCE - Účetnictví - Zvláštnosti účtování ve společnosti s ručením omezeným
- ZSV - Základy společenských věd - osobnost a její vlastnosti
- AJ - Anglický jazyk - Vlastnosti, vzhled
- UCE - Účetnictví - Zvlastnosti pravnich forem
- ZSV - Základy společenských věd - SEBEREGULAČNÍ VLASTNOSTI NŽS
- CH - Chemie - Dukaz redukcnich vlastnosti vitaminu C
- F - Fyzika - Základní vlastnosti jednotlivých skupenství látek, fázové změny
- F - Fyzika - Struktura a vlastnosti pevných látek
- F - Fyzika - Struktura a vlastnosti kapalin
- F - Fyzika - Struktura a vlastnosti plynů
- F - Fyzika - Základní vlastnosti světla
- CJ - Český jazyk - Zvláštnosti ve větném členění
- F - Fyzika - Vlastnosti kapalin
- PSY - Psychologie - psychické vlastnosti
- F - Fyzika - Struktura a vlastnosti kapalin
- F - Fyzika - Struktura a vlastnosti pevných látek
- F - Fyzika - Struktura a vlastnosti plynného skupenstí látek
- F - Fyzika - Vlastnosti atomového jádra, jaderné reakce
- BI - Biologie - růstové a vývojové procesy rostlin, význam vody, světla tepla pro rostliny
- CJ - Český jazyk - K.Světlá Kříž u potoka
- CJ - Český jazyk - Světlá Kříž u potoka
- F - Fyzika - Elektrické zdroje světla a tepla
- LIT - Literatura - Karolína Světlá - Černá divizna
- CJ - Český jazyk - Karolina Světlá, díla, ukázky
- CJ - Český jazyk - Frantina (Karolina Světlá)
- CJ - Český jazyk - K. Světlá - Kříž u potoka
Copyright 2024 unium.cz