Transcript monochromatyczne

Dyspersja światła
Światło białe w pryzmacie
rozdziela się na jednorodne
barwy, na światło
monochromatyczne
!!! Trzeba pamiętać, że
długość fali zależy od ośrodka w którym się ona
przemieszcza, natomiast częstotliwość jest cecha
charakterystyczną danej fali !!!
Rozkład światła białego na poszczególne barwy - widmo
Dlaczego światło białe ulega rozszczepieniu?
Światło białe jest mieszaniną światła o wielu barwach różniących się długością fali (i
częstotliwością), które w pryzmacie szklanym poruszają się z różnymi prędkościami,
dlatego załamują się pod różnymi kątami (n = c/v ).
Dyspersja światła:
zależność współczynnika załamania (więc i
prędkości światła) od częstotliwości fali.
Zależność współczynnika załamania od
częstotliwości fali światła
W próżni dyspersja nie występuje, prędkość światła jest dla wszystkich częstości
jednakowa.
Świat jest taki kolorowy dzięki temu, że światło białe jest złożone z wielu barw.
Kartka papieru jest biała, ponieważ odbija w jednakowym stopniu wszystkie barwy
składowe światła białego.
Farba nie wytwarza światła kolorowego, ale odbija tylko część barwnych promieni. Stąd
wrażenie, że kartka pokryta farbą ma określony kolor.
Z tego samego powodu również inne przedmioty wydają się nam kolorowe.
Interferencja światła
Stabilny obraz interferencyjny otrzymujemy gdy fale są spójne.
Fale koherentne lub spójne: mają jednakową długość fali oraz stałą różnicę faz we
wszystkich miejscach obszaru, w którym się nakładają.
Interferencja światła na cienkich błonkach
Fala 1 padająca na powierzchnię błonki rozdziela się na dwie fale: odbitą 1' i załamaną 1".
PO WYJściu fale nakładają się na siebie: a) wzmacniają się, b) osłabiają się wzajemnie
Wyprowadzimy warunki na wzmocnienie i osłabienie fali.
Różnica liczby fal? DN = N2 - N1 ułożonych na odcinkach l1 i
2l2 decyduje o tym, czy fale spotkają się w fazach zgodnych
(wzmocnienie), czy w przeciwnych (osłabienie).
Liczba fal na drodze 2l2:
Liczba fal na drodze l1:
Zatem:
Wzmocnienie - gdy DN będzie liczbą całkowitą ( nie uwzględniliśmy zmiany fazy przy
odbiciu fali od zewnętrznej powierzchni błonki, bo wtedy jeszcze ½ fali):
(W)
∙
Zadanie. Cienka równoległościenna błonka mydlana jest
oświetlona światłem czerwonym o długości fali 800nm.
Wzmocnienie światła jest widoczne, gdy obserwujemy promień
odbity pod kątem a1=45°. Natomiast pod katem a2=48° 20´ jest
obserwowane osłabienie światła. Wiedząc, że współczynnik
załamania błonki mydlanej wynosi n=1,35 oblicz grubość błonki.
Dyfrakcja i interferencja światła
Układ doświadczalny do obserwacji
dyfrakcji światła na szczelinie
a) Zdjęcie obrazu dyfrakcyjnego
szczeliny,
b) zależność natężenia światła od
kąta ugięcia
Jak można wyjaśnić powstawanie obrazu dyfrakcyjnego szczeliny na ekranie?
Interferencja światła na dwóch szczelinach
Dlaczego nie udaje się obserwować interferencji światła pochodzącego np. od dwóch
żarówek?
Światło takie jest niekoherentne. Ale możemy uzyskać obraz interferencyjny dla światła
przechodzącego przez dwie szczeliny - doświadczenie Younga.
a) Wzmocnienie fal 1 i 2 występuje wtedy, gdy różnica dróg DS JEST RÓWNA CAŁKOWITEJ
Wygaszanie występuje wtedy, gdy różnica dróg As jest
równa nieparzystej wielokrotności połówek długości fali (tutaj Ds = 1/2)
WIELOKROTNOŚCI DŁUGOŚCI FALI. B)
Siatka dyfrakcyjna
Zatem (odwrotnie niż w pryzmacie):
najbardziej ugina się promień czerwony
(największa długość fali w widmie),
najmniej ugina się promień fioletowy
(najkrótsza fala w widmie).
Spektrograf i spektroskop
Rodzaje widm optycznych
Widmo ciągłe otrzymujemy wtedy, gdy źródło wysyła światło białe. Widmo liniowe składa
się z nieciągłego zbioru fal o różnych długościach, wysyłanych przez gazy składające się z
pojedynczych atomów, a nie molekuł. Widmo pasmowe - gdy światło jest emitowane przez
molekuły gazu nieoddziałujące ze sobą.
Widma absorpcyjne - gdy światło białe przechodzi przez nierozgrzany, niepromieniujący
gaz. Wtedy w widmie ciągłym brakuje niektórych długości fal, które są absorbowane przez
atomy gazu. W tych miejscach w widmie ciągłym występuj ciemne linie, tzw. linie
absorpcyjne.
siatka
dyfrakcyjna
kolimator
Schemat przyrządu do
badania widm spektrografu
Polaryzacja światła
Zjawisko polaryzacji - wyróżnione ustawienie wszystkich
drgań fali poprzecznej w jednej wspólnej płaszczyźnie.
Oczywiście, zjawisko polaryzacji nie występuje w fali
podłużnej.
Światło niespolaryzowane - ciągi falowe w wiązce zwykłego światła są spolaryzowane
przypadkowo, wiązka jako całość nie ma wyróżnionego żadnego
kierunku drgań
Promieniowanie elektromagnetyczne, dla którego kierunek wektora E (jak
i wektora B) JEST WSZĘDZIE JEDNAKOWY, NAZYWAMY promieniowaniem
spolaryzowanym liniowo.
Polaryzatory - przybory służące do polaryzacji światła.
Przykład polaryzacji fali mechanicznej
Przed pierwszą szczeliną fala jest niespolaryzowana, za nią jest spolaryzowana. Po przejściu
przez drugą szczelinę prostopadłą do pierwszej, fala się wygasza. Taka szczelina jest
polaryzatorem fali mechanicznej.
Przez szczelinę przejdzie tylko drganie składowe,
równoległe do niej (o amplitudzie A cosa)
Podobnie jest w przypadku światła:
Gdy przepuścimy wiązkę światła niespolaryzowanego przez polaryzator, to otrzymamy
światło spolaryzowane liniowo.
Po przepuszczeniu tak spolaryzowanego światła przez drugi polaryzator, skręcony o 90°w
stosunku do poprzedniego, zostanie ono wygaszone.
Polaroid jest wytworzony z masy plastycznej zawierającej długie równolegle łańcuchy
organicznych molekuł.
Łańcuchy molekuł polaroidu zachowują się jak mikrodruty. Polaroid działa tak samo
polaryzacyjnie na światło, jak układ drutów na mikrofale.
Światło polaryzuje się również po odbiciu od granicy dwóch ośrodków. Jeśli
niespolaryzowany promień pada na powierzchnię graniczną pod kątem Brewstera, to
promień odbity jest całkowicie spolaryzowany.
Wydawnictwo
PWN
M. Kozielski,
FizykaSzkolne
i astronomia.
Tom 2, FOLIOGRAM 155
Kąt Brewstera aB to taki kąt padania, przy którym promień przechodzący i odbity tworzą kąt
prosty (jego tangens jest równy współczynnikowi załamania).
Prawo Brewstera
Gdy niespolaryzowany promień pada na powierzchnię graniczną pod kątem Brewstera, wówczas
promień odbity będzie całkowicie spolaryzowany
(promień załamany będzie częściowo spolaryzowany).
Oczy człowieka reagują jednakowo na fale świetlne o różnej polaryzacji. Niektóre owady,
np. pszczoły, reagują na kierunek pokryzacji światła.
Jak działają okulary polaroidowe?