Odraz a lom na rovinném rozhraní Změna fáze a vlnové délky na rozhraní

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
Mechanické vlnění Adrian Marek.
Advertisements

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí
Optika Optika se zabývá zkoumáním podstaty světla a zákonitostí světelných jevů, které vznikají při šíření světla a při vzájemném působení světla a látky.
Elektromagnetické vlny (optika)
Interference a difrakce
Geometrické znázornění kmitů Skládání rovnoběžných kmitů
Základy Optiky Fyzika Mikrosvěta
Vlny ČVUT FEL, Praha Katedra fyziky.
Optika ČVUT FEL Sieger, 2012.
FYZIKA PRO IV. ROČNÍK GYMNÁZIA - OPTIKA
VLNĚNÍ V IZOTROPNÍM PROSTŘEDÍ
3 Elektromagnetické pole
Odraz a lom na rovinném rozhraní Změna fáze a vlnové délky na rozhraní
Interference světla za soustavy štěrbin Ohyb na štěrbině
Zobrazení rovinným zrcadlem
Vlnová optika II Zdeněk Kubiš, 8. A.
OPTIKA.
Gymnázium a Střední odborná škola, Lužická 423, Jaroměř Název: Test – vlnové vlastnosti světla Autor: Mgr. Miloš Boháč © 2012 VY_32_INOVACE_6C-17.
18. Vlnové vlastnosti světla
O duhových barvách na mýdlových bublinách
10. Přednáška – BOFYZ mechanické vlnění
OPTIKA II.
Ohyb světla, Polarizace světla
Paprsková optika Světlo jako elektromagnetické vlnění
37. Elekromagnetické vlny
Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný
Optika.
Paprsková optika hanah.
23. Mechanické vlnění Karel Koudela.
Elektromagnetické vlnění
Základní zákony geometrické optiky
FYZIKA PRO IV. ROČNÍK GYMNÁZIA - OPTIKA
Vlastnosti elektromagnetického vlnění
Vypracoval: Karel Koudela
FYZIKA PRO II. ROČNÍK GYMNÁZIA
K čemu může vést více vlnění
Polarizace světla Světlo – elektromagnetické vlnění.
38. Optika – úvod a geometrická optika I
Vlny Přenos informace? HRW kap. 17, 18.
Elektromagnetické záření
Geometrické znázornění kmitů Skládání kmitů 5.2 Vlnění Popis vlnění
Mikroskopické techniky
INTERFERENCE VLNĚNÍ.
FYZIKA PRO IV. ROČNÍK GYMNÁZIA - OPTIKA
Interference světla za soustavy štěrbin Ohyb na štěrbině
Relativistický pohyb tělesa
LOM A ODRAZ VLNĚNÍ.
GYMNÁZIUM ALOISE JIRÁSKA, LITOMYŠL, T. G. MASARYKA 590 Šablona: III/2 Číslo vzdělávacího materiálu: VY_32_INOVACE_4-089 Předmět: Fyzika, Fyzikální seminář.
Mechanické kmitání Mechanické kmitání
Spřažená kyvadla.
Zkvalitnění výuky na GSOŠ prostřednictvím inovace CZ.1.07/1.5.00/ Gymnázium a Střední odborná škola, Klášterec nad Ohří, Chomutovská 459, příspěvková.
Fyzika - optika Zákon odrazu u zrcadel a zákon lomu u čoček.
Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno Číslo a název projektu:CZ.1.07/1.5.00/ – Investice do vzdělání nesou nejvyšší.
Přenos informace? HRW2 kap. 16, 17 HRW kap. 17, 18.
38. Optika – úvod a geometrická optika I
Světlo jako elektromagnetické vlnění
Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR.
Kmity, vlny, akustika Část II - Vlny Pavel Kratochvíl Plzeň, ZS.
DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL
DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL
Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR.
Mechanické vlnění Mgr. Kamil Kučera.
SŠ-COPT Uherský Brod Mgr. Jordánová Marcela 14. Mechanické vlnění
Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název DUM: Lom světla – II.část
Základní vlastnosti světla
Název školy: Gymnázium, Roudnice nad Labem, Havlíčkova 175, příspěvková organizace Název projektu: Moderní škola Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/
Světlo Jan Rambousek jp7nz-JMInM.
Kmity, vlny, akustika Část I – Kmity, vlny Pavel Kratochvíl
FYZIKA PRO IV. ROČNÍK GYMNÁZIA - OPTIKA
Vlny Přenos informace? HRW2 kap. 16, 17 HRW kap. 17, 18.
Transkript prezentace:

Odraz a lom na rovinném rozhraní Změna fáze a vlnové délky na rozhraní 5. Kmity a vlnění 5.2 Vlnění … Stojaté 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 Fyzika I-2015, přednáška 7

Stojaté vlnění vzniká superpozicí vlnění jdoucích proti sobě, např. podél osy x uzly – nulová amplituda vlnění ve směru +x: kmitny – maximální amplituda vlnění ve směru –x:

stojaté vlnění nepřenáší energii Př. na stojaté vlnění vlastní frekvence ve struně upevněné na obou koncích 𝑓 1 = 𝑣 2ℓ … fundamentální frekvence f2 … 1. harmonická f3 … 2. harmonická vlastní frekvence jsou násobkem fundamentální frekvence 𝑓 𝑘 = 𝑣 2ℓ 𝑘, 𝑘=1,2,… vlastní frekvence 𝑓 𝑘 = 𝑓 1 𝑘, 𝑘=1,2,… Fyzika I-2015, přednáška 6

konstruktivní interference Interference vlnění skládání (superpozice) vlnění – výsl. výchylka v bodě, kam dorazí více vlnění, je vektor. součtem jednotlivých výchylek koherentní zdroje – fázový rozdíl konstantní (zdroje v klidu, stejné frekv.) superposice → interference ≡ výsledná intenzita není prostým součtem intenzit jednotlivých vlnění – vzniká při superpozici koherentních vlnění 𝐼~ 𝐴 2 konstruktivní interference obecný případ ∆𝑥=𝑘𝜆, 𝑘 𝑐𝑒𝑙é destruktivní interference ∆𝑥= 2𝑘+1 𝜆 2 Fyzika I-2015, přednáška 7

maximální zesílení intenzity k l k 2p Interference vlnění Interference Dráhový rozdíl r2 - r1 Fázový rozdíl D konstruktivní, maximální zesílení intenzity k l k 2p destruktivní, zeslabení na nulovou hodnotu intenzity (2k+1) l/2 (2k+1) p Fyzika I-2015, přednáška 7

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 A je maximální b) destruktivní interference A je minimální (= 0) =A

maximální zesílení intenzity k l k 2p Interference vlnění Interference Dráhový rozdíl r2 - r1 Fázový rozdíl D konstruktivní, maximální zesílení intenzity k l k 2p destruktivní, zeslabení na nulovou hodnotu intenzity (2k+1) l/2 (2k+1) p Fyzika I-2015, přednáška 7

elektromagnetické vlnění – forma existence elektromagnetického pole 6. Optika 6.1 Světlo jako vlnění elektromagnetické vlnění – forma existence elektromagnetického pole příčné vlnění vektorů intenzity el. pole 𝐸 a magnetické indukce 𝐵 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: 𝐸 kolmé k 𝐵 𝐸 𝐵 =𝑐 Fyzika I-2015, 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 𝜆= 𝑣 𝑓 600 nm 400 nm Fyzika I-2015, přednáška 7

ve velké vzdálenosti od zdroje 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-2015, přednáška 7

Huygensův 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 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

n21 … relativní index lomu Zákon lomu n21 … relativní index lomu absolutní index lomu n – 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-2015, přednáška 7

lom z 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-2015, přednáška 7

Optická vlákna Fyzika I-2015, přednáška 7

≡ závislost indexu lomu na vlnové délce Disperze ≡ závislost indexu lomu na vlnové délce normální disperze – pokles hodnoty indexu lomu s rostoucí vlnovou délkou Fyzika I-2015, přednáška 7

Změna fáze a vlnové délky na rozhraní a) změna fáze při odrazu modelová situace: opt. řidší prostř.→ opt. hustší prostř. ≡ lano s pevným koncem opt. hustší prostř.→ opt. řidší prostř. ≡ lano s volným koncem změna fáze o p fáze nezměněna Fyzika I-2015, přednáška 7

Změna fáze a vlnové délky na rozhraní 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 =𝑐𝑡=𝑐 𝑟 𝑣 = 𝑐 𝑣 𝑟=𝑛𝑟 optická dráha optická dráha =𝑛𝑟 Fyzika I-2015, přednáška 7

Před. : 2 zdroje podle obr., f1 = f2 = f, A1 = A2 Interference vlnění 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 A je maximální b) destruktivní interference A je minimální (= 0) =A Fyzika I-2015, přednáška 7

Interference světla na tenké vrstvě optická dráha =  n r Interference světla na tenké vrstvě planparalelní vrstva tloušťky d o indexu lomu n2 v prostředí o indexu lomu n1 kolmý paprsek světla: a) odraz papr. 1 od horního rozhr., odraz papr. 2 od dolního rozhr., interference odraž. paprsků 1 a 2 interference na odraz b) průchod papr. 1 vrstvou, průchod papr. 2 po dvojnás. odrazu od vnitřních rozhraní, interference paprsků 1 a 2 interference na průchod 1 2 n1 d n2 n1 ad a) rozdíl opt. drah papr. 2 a 1 (n2> n1): 2 𝑑𝑛 2 − 𝜆 0 2 =𝑘 𝜆 0 konstruktivní interference, zesílení 2 𝑑𝑛 2 − 𝜆 0 2 = 2𝑘+1 𝜆 0 2 destruktivní interference, zeslabení Fyzika I-2015, přednáška 7

Interference světla na tenké vrstvě Využití interferenční filtry zjišťování tlouštěk tenkých kyvet intireflexní vrstvy v optice viz příkladník kap. 6.1.2 Fyzika I-2015, přednáška 7

Interference ze soustavy štěrbin Ohyb na štěrbině Rozlišovací schopnost optických přístrojů Optická mřížka Fyzika I-2015, přednáška 7