PaedDr. Jozef Beňuška [email protected]

OHYB SVETLA NA PREKÁŽKACH

alebo Ako sa svetlo dostane do geometrického tieňa

Ohyb vlnenia - vlnenie sa dostane aj do oblasti tieňa prekážky, prenikne za prekážku.

Ohyb vlnenia je výrazný vtedy, ak rozmery prekážok sú porovnateľné s vlnovou dĺžkou vlnenia. Keďže vlnové dĺžky svetla sú veľmi malé, ohybové javy u svetla sú zreteľne pozorovateľné pri úzkych štrbinách, malých otvoroch a pod.

l svetla = (380 - 780) nm nano - 10 -9

Ohyb svetla na štrbine

ohybová štrbina monofrekvenčný filter spojka zdroj svetla osvetľovacia štrbina premietacia stena

Osvetľovacia štrbina je svetelný zdroj.

Šošovka zobrazuje štrbinu na premietaciu stenu.

Ohyb svetla na štrbine

ohybová štrbina

Pri určitej šírke ohybovej štrbiny (menej ako 0,1 mm) sa v oblasti geometrického tieňa objaví ohybový obrazec tmavé a svetlé prúžky interferenčných maxím a miním.

Ohyb svetla

na štrbine

Svetlo je aj v oblasti geometrického tieňa.

Ohyb svetla na kruhovom otvore

ohybový kruhový otvor

Na premietacej stene sa v oblasti geometrického tieňa striedajú maximá a minimá svetla.

Ohyb svetla

na otvoroch usporiadaných do kruhu

Na premietacej stene sa v oblasti geometrického tieňa striedajú maximá a minimá svetla.

Ohyb svetla

na mriežke

ohybová mriežka

Optická mriežka - sústava veľkého počtu štrbín.

Mriežková konštanta

b

- vzdialenosť stredov dvoch susedných štrbín.

Vznik ohybového interferenčného obrazca

ohybová štrbina spojka premietacia stena

Vlnenia dopadajúce na premietaciu stenu v priamom sme re prešli rovnakú dráhu, ich dráhový rozdiel je nulový.

Interferenciou sa navzájom zosilňujú.

Vznik ohybového interferenčného obrazca

ohybová štrbina spojka premietacia stena

a

d

Vlnoplocha - množina bodov, v ktorých je vlnenie v rovnakom čase. Lúče sú kolmé na vlnoplochu.

d

- dráhový rozdiel lúčov v smere odchýlenom o uhol a .

Vznik ohybového interferenčného obrazca

ohybová štrbina spojka premietacia stena

A a sin a 

BC AC BC



AC

sin a

b

C

d

B

d



b

sin a Dráhový rozdiel

b

závisí od uhla a , o ktorý sa lúče od pôvodného smeru odchýlia.

b

Vznik ohybového interferenčného obrazca

ohybová štrbina spojka premietacia stena

a

b

sin a

b

sin a   l 2

k

 2

k

2  1  l 2

d

V miestach, kde sa dráhový rozdiel rovná párnemu počtu polvĺn, nastáva najväčšie zosilnenie, maximum svetla.

V miestach, kde sa dráhový rozdiel rovná nepárnemu počtu polvĺn, nastáva najväčšie zoslabenie, minimum svetla.

Vznik ohybového interferenčného obrazca

ohybová štrbina spojka premietacia stena maximálne zosilnenie maximálne zosilnenie maximálne zosilnenie

Dráhový rozdiel

b

spĺňa podmienku pre zosilnenie svetla interferenciou.

Vznik ohybového interferenčného obrazca

ohybová štrbina spojka premietacia stena maximálne zosilnenie maximálne zoslabenie maximálne zosilnenie maximálne zoslabenie maximálne zosilnenie

Dráhový rozdiel

b

spĺňa podmienku pre zoslabenie svetla interferenciou.

Rád interferenčného maxima

k

 2

k

 1

b

sin a  2

k

l 2

interferenčné maximum 2. rádu interferenčné maximum 1. rádu k

 0

interferenčné maximum 0. rádu k

 1

k

 2

interferenčné maximum 1. rádu interferenčné maximum 2. rádu k

- rád interferenčného maxima

Vysvetlite, čo je na obrázku.

Riešte úlohu: Pri pokuse s optickou mriežkou, ktorá sodíkovým svetlom ( l =589,3 nm), je osvetlená vzniklo na premietacej stene postavenej vo vzdialenosti 2 m od mriežky maximum 1. rádu vo vzdialenosti 66 cm od maxima nultého rádu.

Určte počet štrbín mriežky na dĺžke 1 mm.

asi 530 mm -1

Test Ohyb vlnenia je jav, ktorý nastane vtedy, ak: a) rozmery prekážok sú oveľa menšie ako vlnová dĺžka vlnenia, b) rozmery prekážok sú oveľa väčšie ako vlnová dĺžka vlnenia, c) rozmery prekážok sú porovnateľné s vlnovou dĺžkou vlnenia, d) rozmery prekážok nie sú voľným okom pozorova teľné. 1

Ohybový obrazec svetla je charakteristický: a) zmenou frekvencie svetleného žiarenia, b) červeno-zeleným sfarbením, c) striedaním maxím a miním svetla, d) svojou intenzitou. Test 2

Test Pred dráhový rozdiel interferujúcich lúčov na štrbine šírky

b

platí: a)

d



b

sin a b)

d



b

cos a c)

d

 k l sin 2 a d)

d

 ( 2 k  1 ) l 2 3

Test Mriežková konštanta

b=

0,01mm znamená, že mriežka má na 1 mm: a) 100 vrypov, b) 10 vrypov, c) 1 000 vrypov, d) 1 vryp. 4