Přednáška 5

ká vlna)
Vektor může mít libovolný směr
kolmý na směr šíření vlny a náhodně
tento směr měnit
E
G
E
G
POLARIZACE
Speciální zdroj vlnění např.
televizní anténa vysílá
elektromagnetickou vlnu, která je
lineárně polarizovaná
Vektor kmitá v jednom jediném
směru kolmém na směr šíření vlny
(rovina kmitů).
Nepolarizované světlo lze polarizovat několika způsoby,
např. průchodem polarizačním filtrem (polaroidem):
Složka intenzity elektrického pole rovnoběžná se směrem polarizace
polarizačním filtrem projde, avšak složka k ní kolmá je pohlcena.
Intenzita propuštěného světla:
POLARIZACE
0
2
1
II =
, kde I
0
je původní intenzita
Průchod nepolarizovaného světla:
Průchod světla již polarizovaného (Malusův zákon)
θ
2
0
cosII =
Intenzita propuštěného světla:
( I
0
~E
2
, I ~ E
y
2
, )
θcosEE
y
=
POLARIZACE
HRW 34.49
Dráhu světelné vlny (elektromagnetické vlny)
aproximujeme přímkou (paprsek)
V izotropním prostředí se elektromagnetická vlna šíří přímočaře.
Na rozhraní dvou prostředí s různým ε
r
, μ
r
nastává odraz a lom paprsku.
GEOMETRICKÁ OPTIKA - ODRAZ A LOM
Zákon odrazu:
Odražený paprsek leží v rovině dopadu
a úhel odrazu se rovná úhlu dopadu
11
θθ =
′
Rovina dopadu je tvořena dopadajícím paprskem a normálou
ODRAZ
Zákon lomu:
Lomený paprsek leží v rovině dopadu a pro úhel lomu θ
2
platí
Snellův ( Snelliův) zákon
2
1
1
2
sin
sin
n
n
=
θ
θ
n
1
, n
2
jsou indexy lomu prostředí
Index lomu prostředí - definice
v
c
n =
c – rychlost světla ve vakuu
v – rychlost světla v daném prostředí
Zákon odrazu a lomu lze odvodit pomocí Fermatova principu:
Světelný paprsek se šíří prostorem tak,
že jeho optická dráha L je minimální.
L = n s, n - index lomu, s - geometrická dráha
⇒ Index lomu vakua (~vzduchu) n =1
LOM
Sledujme dvě prostředí s indexy lomu n
1
, n
2
Prostředí s větším indexem lomu – opticky hustší
Prostředí s menším indexem lomu – opticky řidší
Lom paprsku:
lom ke kolmici
(z řidšího
do hustšího)
lom od kolmice
(z hustšího do řidšího)
LOM
aplet

HRW 34.63
⇒ bílé světlo se lomem rozloží na barevné složky
Normální disperze – pro kratší vlnové délky je index lomu větší
(modrá barva se láme víc než červená)
Anomální disperze – pro kratší vlnové délky je index lomu menší
LOM – CHROMATICKÁ DISPERZE
Index lomu látkového prostředí (ne vakua !!) závisí na vlnové délce světla.
Na vlnové délce závisí fázová rychlost šíření vlny v daném prostředí.
LOM – CHROMATICKÁ DISPERZE
Rozklad světla hranolem
LOM – CHROMATICKÁ DISPERZE
Příklad chromatické disperze: duha
Vzniká při průchodu světla z opticky hustšího prostředí
do prostředí opticky řidšího. Světlo se láme směrem od kolmice
Podmínka pro mezní úhel vychází ze Snellova zákona:
1
2
90sin
sin
n
n
m
=
°
θ
⇒
1
2
arcsin
n
n
m
=θ
TOTÁLNÍ ODRAZ
Pro úhly dopadu větší než mezní úhel θ
m
dochází k totálnímu odrazu
n
1
-opticky řidší
n
2
-opticky hustší
Aplikace: Optická vlákna n
s
> n
p
TOTÁLNÍ ODRAZ
Užití:
- Optické kabely
-Osvětlení nepřístupných míst
-Přenos obrazů z nepřístupných míst
HRW 34.83
Odrazem a lomem může docházet k polarizaci světla (částečné nebo úplné)
Polarizace odrazem
Brewsterův úhel θ
B
Odražený a lomený paprsek jsou navzájem kolmé ⇒θ
B
+ θ
r
= 90°
Současně platí Snellův zákon lomu:
⇒ ⇒
POLARIZACE ODRAZEM
2
1
arctan
B
n
n
θ =
()
sin sin
tan
sin 90 cos
BB
B
BB
θ θ
θ
θθ
==
°−
2
1
sin
sin
B
r
n
nθ
θ
=
Odražený paprsek je úplně polarizován,
rovina kmitu je kolmá k rovině dopadu
HRW 34.85
Anizotropní krystal – zde pro určitý směr polarizace
závisí rychlost paprsku na směru šíření
Vzniknou dva paprsky: paprsek mimořádný a paprsek řádný.
Paprsek řádný má polarizaci kolmou na směr polarizace mimořádného paprsku.
Jednoosý krystal: 1 paprsek řádný,
1 paprsek mimořádný.
Ve směru optické osy krystalu
se oba paprsky šíří stejnou rychlostí.
Dvouosý krystal: 2 mimořádné paprsky.
Rychlost obou závisí na směru šíření v krystalu
2 optické osy,
v jejichž směru se oba paprsky šířístejně rychle
Paprsek řádný i paprsek mimořádný jsou úplně polarizovány.
Dvojlom v krystalu islandského
vápence
POLARIZACE DVOJLOMEM
POLARIZACE DVOJLOMEM