vlnov optika
Download
Skip this Video
Download Presentation
Vlnová optika

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 34

Vlnová optika - PowerPoint PPT Presentation


  • 85 Views
  • Uploaded on

Vlnová optika. Mgr. Andrea Cahelová. Hlučín 2013. Interference světla. U mechanického vlnění se skládají okamžité výchylky. U elektromagnetického se sčítají okamžité hodnoty elektrické a magnetické složky vln.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Vlnová optika' - hasad-grimes


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
vlnov optika

Vlnová optika

Mgr. Andrea Cahelová

Hlučín 2013

interference sv tla
Interference světla
  • U mechanického vlnění se skládají okamžité výchylky. U elektromagnetického se sčítají okamžité hodnoty elektrické a magnetické složky vln.
  • Interference světla se projevuje například duhovými barvami na mýdlové bláně nebo CD …
  • Interferencí světla první prozkoumal anglický lékař Thomas Young.
  • Podmínkou interference světla je koherence světelného vlnění:
  • Koherentní jsou světelná vlnění stejné frekvence, jejichž fázový rozdíl je konstantní.
slide3
Výsledkem interference svazku světelných paprsků je interferenční obrazec (interferogram), který můžeme pozorovat na stínítku. Tvoří jej soustava světlých (interferenčních maxim) a tmavých (interferenčních minim) proužků.
  • Pro interferenční maximum platí: dráhový rozdíl světelných paprsků je sudým násobkem poloviny vlnové délky. Setkávají se zde koherentní vlnění se stejnou fází.
  • Pro interferenční minimum: dráhový rozdíl je lichým násobkem poloviny vlnové délky. Koherentní vlnění s opačnou fází.

k … řád interferenčního maxima (minima).

odkazy
Odkazy:
  • Složky světla video
  • Interference video
  • Youngův pokus (anglicky)
  • Vznik, šíření a skladání vlnění...
  • Interference vlnění...
interference na tenk vrstv p klady a podm nky
Interference na tenké vrstvěPříklady a podmínky
  • Viditelná interference je podmíněna koherencí světla.
  • Thomas Young použil metodu dělení čela vlny.
  • Další možnost je dělení amplitudy.
  • Jednoduchý případ: na tenkou vrstvu o tloušťce d a indexu lomu ndopadá kolmo monofrekvenční světlo.
  • (Obecně může bílé světlo dopadat např. na mýdlovou vrstvu nebo na olejovou skvrnu.)
opakov n odraz vln n na rozhran
Opakování: Odraz vlnění na rozhraní
  • Odraz na volném konci.
  • Odraz vlnění na rozhraní s opticky řidším prostředím - fáze se nemění.
  • Odraz na pevném konci.
  • Odraz vlnění na rozhraní s opticky hustším prostředím - změna fáze o π.

Obrázek č. 1: Odraz vlnění na volném konci

Obrázek č. 2: Odraz vlnění na pevném konci

rozbor situace
Rozbor situace:
  • 1 – dopadající vlna,
  • 2 – vlna odražená na prvním rozhraní,
  • odraz nastal s opačnou fází,
  • 3 – vlna odražená na druhém rozhraní,
  • odraz nastal beze změny fáze,
  • vlny 2 a 3 spolu interferují,
  • výsledek interference závisí na jejich fázovém rozdílu.

Poznámka: obecně nemusí jít o kolmý dopad.

Obrázek č. 3: Odraz a lom na tenké vrstvě

slide8
Vlna 3 urazí ve vrstvě dráhu 2d – to by měl být dráhový rozdíl vln 2 a 3.
  • Pro výsledek interference má ale význam tzv. optickýdráhový rozdíl2nd.
  • Proč?
  • Porovnáním rozdílných drah mezi 2 a 3 pomocí vlnových délek, musíme počítat s tím, že vlnová délka ve vrstvě je n krát menší.

Obrázek č. 4: Odvození dráhového rozdílu

konstruktivn interference
Konstruktivní interference:
  • Vzniká interferenční maximum
  • Podmínka:
  • , znamená započítání vlivu změny fáze na opticky hustším prostředí
  • je řád interferenčního maxima
  • Interferenční maximum při dokonale stejně tlusté vrstvě a monofrekvenčním světle znamená světlou plochu.
destruktivn interference
Destruktivní interference
  • Interferenční minimum
  • Podmínka:
  • Vrstva bude v dopadajícím světle tmavá.
ohyb difrakce sv tla
Ohyb (difrakce) světla
  • Světelné vlnění se dostává za překážku i do oblasti geometrického stínu.
  • Ohyb je ovlivněn vlnovou délkou (zvuk se ohýbá lépe, má větší vlnovou délku než světlo).
  • Pozorováním ohybu na stínítku vidíme soustavu různě širokých světlých a tmavých proužků – ohybový obrazec.
  • Při ohybu dochází také k rozkladu (disperzi) bílého světla na barevné složky.
odvozen
Odvození

Obrázek č. 5: Ohyb světla

slide13
Úkoly:
  • Najděte na internetu Newtonovy kroužky.
  • Najděte na internetu obrázky k ohybu světla a doprovodnému jevu, tj. rozklad světla.
  • Najděte na internetu interferenční obrazce.
odkazy1
Odkazy
  • Difrakce vysvětlení
  • Ohyb světla
  • Ohyb světla a rozklad světla na cd
  • Milionář z fyziky...
  • Applety na celou fyziku... (lze zvolit češtinu)
polarizace sv tla
Polarizace světla
  • Světlo je příčné elektromagnetické vlnění.Vektor intenzity elektrického pole je vždy kolmý na směr, kterým se vlnění šíří.
  • Nepolarizované světlo – směr vektoru elektrické intenzity se nahodile mění.
  • Polarizované světlo lineárně – vektor kmitá v jednom směru.
  • Přirozené světlo je nepolarizované. Toto světlo můžeme změnit na polarizované – lomem a odrazem, dvojlomem nebo absorpcí.
slide16

lineárně polarizované

světlo

E

E

p

  • Polarizace světla odrazem a lomem:
  • Při odrazu se světlo polarizuje jen částečně.
  • Dopad pod určitým úhlem (Brewsterův úhel) na skleněnou desku: světlo se polarizuje tak, že v odraženém světle kmitá vektor el. intenzity kolmo k rovině dopadu.

p

nepolarizované světlo

slide17

Pro sklo a vzduch je Brewsterův úhel 56°.

  • K částečné polarizaci dochází

při lomu světla.

Vektor el. intenzity však kmitá

převážně rovnoběžně s rovinou

dopadu.

Obrázek č. 7: Úplná polarizace odrazem

Obrázek č. 6: Částečná polarizace odrazem

Obrázek č. 8: Polarizace lomem

slide18

Polarizace světla dvojlomem:

  • Dopadem na anizotropní krystal (islandský vápenec) nastává dvojlom.
  • Světelný paprsek se rozdělí na dva: řádný a mimořádný. Oba paprsky jsou lineárně polarizované.
  • Text vypadá jako zdvojený:

dvojlom (řádný obraz a další dvojený

vytvořený mimořádným paprskem)

Obrázek č. 9: Polarizace dvojlomem

slide19
Polarizace světla dvojlomem:
  • Dopadem na anizotropní krystal (islandský vápenec) nastává dvojlom. Světelný paprsek se rozdělí na dva: řádný a mimořádný. Oba paprsky jsou lineárně polarizované.
  • Polarizace světla absorpcí:
  • V technice se k polarizaci světla používají speciální polarizační filtry – polaroidy. Tento filtr pohlcuje průchodem světla některé jeho složky a tím ho zeslabuje.
  • Polarizátor – mění přirozené světlo na polarizované.
  • Analyzátor – slouží ke zjištění, zda je světlo polarizované, jelikož pouhým okem nerozeznáme polarizované světlo od nepolarizovaného.
slide20
Využití polarizovaného světla:
  • Fotoelasticimetrie – zkoumání vad v materiálech pomocí polarizovaného světla,
  • Zobrazovač LCD – obsahují speciální filtry, které mění světlo na polarizované, čímž dochází ke změně vlastnosti krystalu a vzniku obrazu,
  • Snímač optického záznamu na CD – ke snímání obrazu na CD se používá polarizované světlo.
elektromagnetick z en
Elektromagnetické záření
  • Druhy elektromagnetického záření (od největší vlnové délky):
  • Rádiové vlny – dlouhé, střední, krátké, velmi krátké. Mají dlouhou vlnovou délku. Slouží k přenosu informací. Čím větší mají frekvenci, tím více informací přenesou, ale tím hůře překonávají překážky.
  • Mikrovlny – používají se k ohřevu potravin, mobilní telefony, navigační systém GPS, …
  • Infračervené záření – vydávají všechna zahřátá tělesa, dálkové ovládání.
  • Světlo
  • Ultrafialové záření – UVA, UVB, UVC, umožňuje opálení, sterilizace.
  • Rentgenové záření – lékařství.
  • Gama záření – vyzařují některé radioaktivní látky. Využívá se k ozařování nádorů.
p enos energie z en m
Přenos energie zářením
  • Měřením se zabývá fotometrie nebo radiometrie.
  • Fotometrické veličiny:
  • Svítivost: Vyjadřuje vlastnost zdroje světla.
  • Značka: I
  • Jednotka:cd (kandela)
  • Svítivost 1 cd odpovídá obyčejné svíčce.
  • Světelný tok: Vztahuje se k přenosu světla prostorem.
  • Značka: 
  • Jednotka:lm (lumen)
  • Množství světla, které projde určitou plochou za jednotku času.
slide23
Osvětlení: Určuje účinky světla při jeho dopadu.
  • Značka: E
  • Jednotka: lx (lux)
  • Závisí na části světelného toku, který dopadá na plochu.
  • … úhel, pod kterým světlo dopadá.
slide24
Úkoly:
  • Najděte na internetu vlnové délky jednotlivých druhů elektromagnetického záření.
  • Najděte na internetu využití jednotlivých druhů elektromagnetického záření.
  • Najděte na internetu, jak vznikají jednotlivé druhy elektromagnetického záření.
elektromagnetick z en t les
Elektromagnetické záření těles
  • Žárovka:
  • přeměna tepelné energie na elektromagnetickou
  • Dodáním energie – tepla, atomy vlákna získávají velkou energii, kterou vyzařují
  • Vlákno jde přes červenou, oranžovou až po žlutou barvu
  • S rostoucí teplotou vyzařuje elmag. záření s kratší vlnovou délkou
slide26

Zářivka:

  • přeměna energie elektrického pole na elektromagnetickou
  • Zdrojem záření jsou atomy plynu, ve kterém probíhá výboj
  • Atomy získají energii z elektrického pole
  • Světlo vzniká dopadem UV záření na vnitřní luminiscenční vrstvu (luminiscence)
z en ern ho t lesa
Záření černého tělesa
  • Černé těleso – pohlcuje veškerou energii, která na něj dopadne
  • Dutina s malým otvorem a vnitřní matnou černou plochou (Slunce)
  • Na základě zákonů záření černého tělesa – Max Planck – záření není spojité, ale šíří se po dávkách – kvantech
  • E = hf, h … Planckova konstanta,
  • h = 6,626 . 10 –34 Js
slide28

Energie kvanta je velmi malá (eV)

  • Záření se uskutečňuje pomocí velkého počtu kvant
  • Záření se jeví jako spojitý děj
  • Příklad: Vypočítejte energii kvanta světla o vlnové délce 500 nm

(3,3 * 10-40 J)

spektra l tek
Spektra látek
  • Při dopadu světla na látku, jsou některé části pohlceny, nebo některé látky vyzařují jen určité části elmag. vln, vzniká emisní spektrum látky
  • Druhy emisního spektra:
  • Čárové spektrum – vzniká u látek, které vydávají záření jen určitých vlnových délek (Hg, Na, Ne, …).
  • Spojité spektrum – všechny vlnové délky (žárovka).
  • Absorpční spektrum – látky záření některých vlnových délek spojitého spektra pohlcují (Slunce).
  • Pásové spektrum – je tvořeno velkým množstvím čar ležících v těsné blízkosti, oddělenými temnými čárami (zářící molekuly látek).
spektra l tek1
Spektra látek
  • Studiem spekter se zabývá

spektrální analýza.

  • Přístroj ke zkoumání se nazývá

spektroskop, založen

na rozkladu světla průchodem

optickým hranolem nebo

difrakční mřížkou.

Obrázek č. 10: Příklady spekter

odkazy2
Odkazy:
  • Spektra prvků...
  • Ohyb světla...
  • Ohyb světla 2...
  • Interference vlnění...
  • Optika
ot zky k opakov n
Otázky k opakování:
  • Jaké jsou vlnové vlastnosti světla?
  • Kdy vznikne interferenční minimum?
  • Kdy vznikne interferenční maximum?
  • Jak vypadá interferenční obrazec?
  • Co je to polarizované světlo?
  • Jak vypadá ohybový obrazec?
  • Využívají LCD monitory polarizované světlo?
  • Jak se dá světlo polarizovat?
  • K čemu se využívá islandský vápenec?
  • Co je to „studené světlo“?
  • Co je to vlnová délka?
  • Jakou hodnotu má Planckova konstanta?
  • Co vyzařuje spojité spektrum?
  • Co vyzařuje čárové spektrum?
  • Co to je kvantum?
pou it literatura
Použitá literatura
  • LEPIL, O., ŠEDIVÝ, P. Fyzika pro gymnázia – Optika. Praha: Prometheus, 2002. ISBN 80-7196-237-6.
  • LEPIL, O., BEDNAŘÍK, M., HÝBLOVÁ, R. Fyzika pro střední školy 2. Praha: Prometheus, 1992. ISBN 80-85849-05-4.
citace obr zk
Citace obrázků
  • Obrázek č. 1–4 [cit. 2013-05-03]. Dostupný na www: <orlik.spsebr.cz/vondra/soubory/interferencevrstva.ppt >
  • Obrázek č. 5 [cit. 2013-05-03]. Dostupný na www: < http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/459-ohyb-svetla-na-sterbine>
  • Obrázek č. 6–9 [cit. 2013-05-03]. Dostupný na www: < http://polar-peza.euweb.cz/zpusoby_polarizace.html >
  • Obrázek č. 10 [cit. 2013-05-03]. Dostupný na www: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetick%C3%A9_spektrum >
ad