5.	Kmity a vlnění
Download
1 / 27

5. Kmity a vlnění 5.2 Vlnění … Interference vlnění 6. Optika 6.1 Světlo jako vlnění - PowerPoint PPT Presentation


  • 152 Views
  • Uploaded on

5. Kmity a vlnění 5.2 Vlnění … Interference vlnění 6. Optika 6.1 Světlo jako vlnění Povaha světla Odraz a lom na rovinném rozhraní Změna fáze a vlnové délky na rozhraní Interference na tenké vrstvě Interference světla za soustavy štěrbin. Interference vlnění.

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 '5. Kmity a vlnění 5.2 Vlnění … Interference vlnění 6. Optika 6.1 Světlo jako vlnění' - hanley


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

  • 5. Kmity a vlnění

  • 5.2 Vlnění

  • Interference vlnění

  • 6. Optika

  • 6.1 Světlo jako vlnění

  • Povaha světla

  • Odraz a lom na rovinném rozhraní

  • Změna fáze a vlnové délky na rozhraní

  • Interference na tenké vrstvě

  • Interference světla za soustavy štěrbin

Fyzika I-2014, přednáška 7


Interference vln n
Interference vlnění

skládání (superpozice) vlnění – výsl. výchylka v bodě, kam dorazí více vlnění, je vektor. součtem jednotlivých výchylek

koherentní zdroje – fázový rozdíl konstantní(stejné frekv., v klidu)

superposice→ interference ≡ výsledná intenzita není prostým součtem intenzit jednotlivých vlnění – vzniká při superpozici koherentních vlnění

konstruktivní interference

obecný případ

destruktivní interference

Fyzika I-2014, přednáška 7


Interference vln n1
Interference vlnění

Fyzika I-2014, přednáška 7


Interference vln n2
Interference vlnění

  • Před. : 2 zdroje podle obr., f1 = f2 = f, A1 = A2, → l1= l2

  • lineárně polarizované kolmo k nákr.

  • v čase t = 0 ve stejné fázi

  • homogenní prostředí

výsledek skládání kmitů v bodě P:

a) konstruktivní interference Aje maximální

b) destruktivní interferenceAje minimální (= 0)

=A


Interference vln n3
Interference vlnění

Fyzika I-2014, přednáška 7


6 optika
6. Optika

6.1 Světlo jako vlnění

elektromagnetické vlnění – forma existence elektromagnetického pole

příčné vlnění vektorů intenzity el. pole a magnetické indukce

rychlost šíření největší ve vakuu, ozn. c

, kde je permitivita vakua, je permeabilita vakua

c = 3.108 m s-1

Př. elektromagnetické vlnění lineárně polarizované šířící se podél osy x:

  • kolmé k

Fyzika I-2014, přednáška 7


spektrum - soubor vlnění v určitém rozsahu frekvencí

optická část spektra elektromagnetického vlnění: g-záření, UV, vis, IR

viditelné záření (světlo): ~ 400 - 700 nm

600 nm

400 nm

Fyzika I-2014, přednáška 7


Odraz a lom
Odraz a lom

Huygensův princip

homogenní prostředí – šíření ve všech směrech stejnou rychlostí

vlnoplocha – geometrické místo bodů kmitajících ve stejné fázi

bodový zdroj vlnění, homogenní prostředí,

vlnění se šíří všemi směry

paprsky – polopřímky vycházející ze zdroje kolmé k vlnoplochám

paprsky rovinné vlny - rovnoběžky

ve velké vzdálenosti od zdroje

rovinná vlna/vlnoplocha

kulová vlna/vlnoplocha

Fyzika I-2014, přednáška 7


Huygens v princip

Každý bod prostotu, kam vlnění dorazí, je bodovým zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

v hom. prostředí se kul. vlnoplocha šíří jako kulová, rovinná jako rovinná

Zákon lomu

Huygensův princip:

2 homogenní prostředí (v1, v2) oddělené rovinným rozhraním

- úhel dopadu a tvoří dopadající paprsek a kolmice dopadu

- rovina dopadu

- úhel lomu tvoří lomený paprsek a kolmice dopadu

Zákon lomu (Snellův zákon)

Zákon odrazu

- rov.dopadu=rov.lomu=rov.odrazu

n21… relativní index lomu


Zákon lomu zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

n21 … relativní index lomu

absolutní index lomun – z vakua do prostředí

c … rychlost vlnění ve vakuu

zákon lomu pomocí indexů lomu

  • prostředí 2 je opticky hustší než prostředí 1: n2>n1

  • → lom ke kolmici

Fyzika I-2014, přednáška 7


  • lom z zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.opt. hustšího do opt. řidšího prostředí → od kolmice

  • mezní úhel am≡ úhel dopadu, pro který je úhel lomu 90°

  • a>am… úplný odraz (totální reflexe)

  • vztah pro mezní úhel:

  • ponorný refraktometr – určování indexu lomu

Fyzika I-2014, přednáška 7


Optick vl kna
Optická vlákna zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

Fyzika I-2014, přednáška 7


Disperze
Disperze zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

≡závislost indexu lomu na vlnové délce

normální disperze – pokles hodnoty indexu lomu s rostoucí vlnovou délkou

Fyzika I-2014, přednáška 7


Zm na f ze a vlnov d lky na rozhran

a) změna fáze při odrazu zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

modelová situace:

Změna fáze a vlnové délky na rozhraní

opt. řidší prostř.→ opt. hustší prostř.

≡ lano s pevným koncem

opt. hustší prostř.→ opt. řidší prostř.

≡ lano s volným koncem

fáze nezměněna

změna fáze o p

Fyzika I-2014, přednáška 7


Zm na f ze a vlnov d lky na rozhran1
Změna fáze a vlnové délky na rozhraní zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

b) změna vlnové délky při průchodu rozhraním dvou prostředí

vln. délka v prostředí o indexu lomu n … l = v T

vln. délka ve vakuu …l0=c T

optická dráha (příslušná geom. dráze r) – vzdálenost, kterou by za stejný čas urazilo vlnění ve vakuu:

  • frekvence – vlastnost zdroje

  • vln. délka – vlastnost prostředí

optická dráha =  n r

Fyzika I-2014, přednáška 7


Interference vln n4
Interference vlnění zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

Před. : 2 zdroje podle obr., f1 = f2 = f, A1 = A2

lineárně polarizované kolmo k nákr.

v čase t = 0 ve stejné fázi

homogenní prostředí

výsledek skládání kmitů v bodě P:

a) konstruktivní interference Aje maximální

b) destruktivní interference A je minimální (= 0)

=A

Fyzika I-2014, přednáška 7


Interference sv tla na tenk vrstv

planparalelní vrstva zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.tloušťkydo indexu lomu n2 v prostředí o indexu lomu n1

kolmý paprsek světla:

Interference světla na tenké vrstvě

optická dráha =  n r

a) odraz papr.1od horního rozhr.,

odraz papr. 2od dolního rozhr.,

interference odraž. paprsků 1 a 2

interference na odraz

b)průchod papr. 1 vrstvou,

průchod papr.2po dvojnás. odrazu od vnitřních rozhraní,

interference paprsků 1a2

interference na průchod

1

2

n1

n2

d

n1

ad a)

rozdílopt. drahpapr. 2 a1 (n2> n1):

konstruktivní interference, zesílení

destruktivní interference, zeslabení

Fyzika I-2014, přednáška 7


Interference sv tla na tenk vrstv1
Interference světla na tenké vrstvě zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

  • Využití

  • interferenční filtry

  • zjišťování tlouštěk tenkých kyvet

  • intireflexní vrstvy v optice

  • viz příkladník kap. 6.1.2

Fyzika I-2014, přednáška 7


Interference po pr chodu tenk mi t rbinami
Interference zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.po průchodu tenkými štěrbinami

  • Interference – jev typický pro vlnění: intenzita superponovaného vlnění není pouhým součtem intenzit jednotlivých vlnění

  • Dvojice štěrbin

L»d, L»l

Fyzika I-2014, přednáška 7


Interference po pr chodu tenk mi t rbinami1
Interference zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.po průchodu tenkými štěrbinami

  • Interference – jev typický pro vlnění: intenzita superponovaného vlnění není pouhým součtem intenzit jednotlivých vlnění

  • Dvojice štěrbin

L»d, L»l

Fyzika I-2014, přednáška 7


Fyzika I-2014, přednáška 7 zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.


L zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.»d, L»l

  • dráhový rozdíl

    • maxima intenzity:

      k … řád maxima – na obou stranách od hlavního maxima (hl. max. k = 0)


L zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.»d, L»l

  • dráhový rozdíl

    • minima intenzity:


  • Průběh intenzity zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

    • interference z dvou koher. zdrojů

      interferenční obrazec

Fyzika I-2014, přednáška 7


  • Interference ze 2 štěrbin pomocí zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.fázorů

  • Interference ze 3 štěrbin pomocí fázorů

  • tabule

superpozice vlnění v b. P→

skládání dvou fázorů

o fázovém rozdílu

intenzita ~A2

tabule

Fyzika I-2014, přednáška 7


  • Interferenční obrazec z zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.N štěrbin:

  • primární maxima

  • mezi dvěma primárními maximy

    • N – 1 minim

    • N – 2 sekundárních maxim

    • minimum nejbližší k hl. maximu:

  • s počtem štěrbin se šířka primár. maxim zmenšuje, jejich intenzita zvětšuje

  • spektrum k-tého řádu – poloha maxim pro k≠0 závisí na l

  • Soustava N štěrbin

Fyzika I-2014, přednáška 7


  • Ohyb na štěrbině zdrojem vlnění. Z tohoto bodu se šíří elementární vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.

  • Rozlišovací schopnost optických přístrojů

  • Optická mřížka

Fyzika I-2013, přednáška 7


ad