PHYSICS

Vlnové vlastnosti světla

May 21 2020 [Edit]

• Koherentní světelná vlnění
• Interference světla
  • Interferenční maximum
  • Interferenční minimum
  • Youngův pokus
• Difrakce
• Polarizace
  • Polarizace odrazem a lomem
  • Polarizace dvojlomem
  • Polarizace absorpcí

---

• Světlo nemá jen vlastnosti proudu částic, ale také vlastnosti elektromagnetického vlnění
• Při odrazu světla od opticky hustšího prostředí se mění fáze vlnění

Koherentní světelná vlnění

• Vlnění stejné frekvence s fázovým rozdílem

---

Interference světla

Vzájemné ovlivňování, střetávání, prolínání a sčítání světelných vln. Při skládání vlnění, zároveň se skládá elektrické i magnetické vlnění (navzájem kolmá vlnění).

Interferenční maximum

$$\Delta s = k.\lambda$$

• $k \in \N$ $$
• $\Delta s$ - fázový rozdíl

Interferenční minimum

$$\Delta s = (2k-1).\frac{\lambda}{2}$$

• $k \in \N$ $$
• $\Delta s$ - fázový rozdíl

Youngův pokus

Na základě ohybu světla se štěrbina chová jako bodový zdroj světla a je možné pozorovat interferenci světla a kde dosahuje svých maxim a minim (interferenční obrazec).

Vzdálenost dvou sousedních interferenčních maxim $\Delta y$

$$\Delta y = \frac{l}{d}.\lambda$$

• $l$ - vzdálenost štěrbiny od stínítka ($B$ od $D$)
• $d$ - vzájemná vzdálenost dvou sousedních štěrbin ($S_{1}$ a $S_{2}$)
• $\lambda$ - vlnová délka světla

• Praktické využití interference:
  • Holografie – datový záznam a vytváření 3D obrazu
  • Antireflexní vrstva na brýlích

---

Difrakce

Na hraně tělesa se světelný paprsek ohýbá. Difrakci lze pozorovat na stínu překážky, která je osvícena koherentním světlem

Paprsky vycházející z obou štěrbin pod úhlem $\alpha$ se na stínítku setkávají s dráhovým rozdílem

$$\Delta s = b.sin\alpha$$

• $b$ - perioda mřížky (vzdálenost štěrbin)

A zároveň platí

$$\Delta s = k.\lambda$$

• $k \in \R$ - pro interferenční maxima $k\in \N$

Tedy po dosazení:

$$b\sin\alpha = k\lambda$$

• Využití
  • Optická mřížka – na základě difrakce a interference světla lze pomocí optické mřížky zjistit složení materiálu

---

Polarizace

• Světlo je příčné elektromagnetické vlnění
• Vektor intenzity el. pole E je kolmý na směr šíření vlnění
• U nepolarizovaného světla se směr vektoru E náhodně mění (obr. a.)
• Polarizovaný paprsek je takový, jehož vektor má leží vždy na jedné přímce (obr. b.)

Polarizace odrazem a lomem

Jestliže nepolarizované světlo dopadá pod určitým úhlem na skleněnou desku, polarizuje se tak, že po odrazu vektor E kmitá kolmo k rovině dopadu (tzn. rovnoběžně s rovinou rozhraní).

Polarizace dvojlomem

Látky, které jsou z hlediska světla anizotropní (např. islandský vápenec) rozdělí paprsek na rozhraní s tímto krystalem na dva (řádný a mimořádný), které jsou lineárně polarizovány, ale jejich vektory E kmitají v rovinách, které jsou na sebe navzájem kolmé.

Polarizace absorpcí

• Polaroid - speciální látky, které mají podlouhlé molekuly, které jsou orientované tak, že propouští jen takové vlny, které kmitají v jednom směru.