Vlnové vlastnosti svetla
Vlnové vlastnosti svetla
Interferencné a ohybové svetelné javy, ako aj disperzia svetla dokazujú vlnovú povahu
svetla.
Pre fázovú rýchlost každého vlnenia, teda aj svetelného, platí vztah: v = f
(-vlnová dlžka, f - frekvencia svetla)
Disperzia svetla - fázová rýchlost v danom prostredí závisí od frekvencie svetla. Zo
vztahu vyplýva f = v/. f - vždy urcuje zdroj(nemení sa prechodom
prostredím) a farbu.
Pretože index lomu je definovaný vztahom n = c/v, v dôsledku disperzie svetla aj index
lomu daného optického prostredia závisí od frekvencie(c = 0 f). Hovoríme, že
biele svetlo sa pri lome rozložilo na farebné zložky. Najviac sa láme fialové svetlo,
najmenej cervené. sin  n2 ßc > ßf
------ = - nc < nf
sin  n1 vc > vf
Po lome bieleho svetla optickým hranolom vzniká sústava farebných pruhov, co
nazývame spektrum. V nom vždy nasledujú farby: cervená, oranžová, žltá, zelená,
modrá, indigová a fialová. Pokusom podla obrázka sa presvedcíme, že spektrálna farba
sa dalším hranolom H2 už nerozkladá. Ked z bieleho svetla vzniklo svetlo spektrálne
sfarbené, potom to musí platit aj opacne. Z pokusov vyplýva, že biele svetlo je
zmesou jednoduchých spektrálnych svetiel, teda zmesou vlnení s rozlicnými
frekvenciami.
Monofrekvencné svetlo je svetlo s jednou frekvenciou. Takéto svetlo neexistuje, najviac
sa mu približuje laserové. Vzhladom na to, že frekvencia vlnenia sa nemení, platí
 = 0/n – 0 vlnová dlžka vo vákuu. Závislost indexu lomu
od frekvencie sa nazýva disperzná krivka.
Interferencia svetla - skladanie vlnení(napr. mydlové bubliny, olej na vode).
- musia mat vlnenia rovnakú frekvenciu a stály s casom sa nemení fázový rozdieltakéto
vlnenia sú koherentné.
Svetelné vlnenie pri odraze na opticky hustejšom prostredí zmení fázu na opacnú,
fázový rozdiel je /2.
Dráhový rozdiel - 
l = 2nd + -
2
Najväcšie zosilnenie (maximum) svetla v odrazenom svetle nastane v miestach, pre
ktoré platí, že dráhový rozdiel sa rovná:
& ;#61472;= 472;=
472; 
2nd + - = 2k-
2 2
Najväcšie zoslabenie (minimum) svetla v odrazenom svetle nastane v miestach , pre
ktoré platí, že dráhový rozdiel sa rovná:
& ;#61472;= 472;=
472; & ;#61472;
& ;#61472;
2nd + - = (2k+1)-
2 2
V daných vztahoch k= 1,2,3 .. urcuje rád interferencného maxima(minima).
Optická dráha l - vzdialenost, ktorú by svetlo prešlo vo vákuum za rovnaký cas, aby by
prešlo v danom prostredí. l = ns
POUŽITIE INTERFERENCIE SVETLA
1.Meranie vlnovej dlžky svetla Newtonovými sklami
Ked na sklenú platnu položíme ploskovypuklú šošovku a vznikne sústava skiel.
Platí: 2rk2
 = ---------
R(2k-1)
2.Kontrola rovinných a gulových plôch
Vyrobenú šošovku prikladáme ku kalibru zo skla, ktorý má presnú krivost, cim sa
medzi oboma sklami utvorí tenká vzduchová vrstva, na ktorej vznikne interferencný
obraz. Cím je lepšia zhoda, tým je prúžkov menej a sú širšie.
3.Protiodrazové vrstvy
Objektívy prístrojov sa skladajú z velkého poctu optických skiel. Pri kolmom dopade
svetla na povrch skla sa odráža 5 až 9 % svetla. Aby sa týmto stratám zabránilo,
pokrývajú sa plochy optických skiel tenkou planparelelnou vrstvou z priehladnej látky s
menším indexom lomu ako index lomu skla.
OHYB SVETLA NA PREKÁŽKACH
Ohyb vlnenia (difrakcia) - je, ak prekážka zamedzí v dalšom postupe len cast
vlnoplochy, elementárne vlnenia sa dostanú aj do geometrického tiena prekážky. Jav
sa stáva výrazným, ak rozmery prekážok sú porovnatelné s vlnovou dlžkou. Kedže
svetlo má velmi krátke vlnové dlžky, ohybové javy sú zretelné pozorované pri úzkych
štrbinách a malých otvoroch.
Ohyb svetla na štrbine - druhá štrbina má nastavitelný otvor - ak ho budeme
zmenšovat, zistíme, že v oblasti geometrického tiena sa objavia svetlé prúžky. Pri
zmenšovaní šírky štrbiny sa svetlé prúžky od stredného prúžka vzdalujú. Podobne je
to aj na vlase.
Ohyb svetla na kruhovom otvore - pozorujeme analogické ohybové javy ako pri
predchádzajúcich pokusoch, ale kruhového tvaru.
Pri všetkých ohybových javoch sa v tmavých miestach svetlo zoslabuje, v svetlých
zosilnuje - teda svetelné vlnenia po ohybe na prekážke interferujú. O tom ako
rozhoduje dráhový rozdiel interferujúcich vlnení.
Rozlišovacia medza mikroskopu - je najmenšia vzdialenost y dvoch bodov, ktoré
mikroskopom vidíme ako oddelené. Rozlišovacia schopnost mikroskopu - sa rovná
prevrátenej hodnote rozlišovacej medze.
OHYB SVETLA NA DVOJŠTRBINE A OPTICKEJ MRIEŽKE
Kedže vlnenia v štrbinách sú dôsledkom jedného dopadajúceho vlnenia, budú vlnenia
z každého bodu štrbiny koherentné.
Koherentné vlnenia postupujú od oboch štrbín vo všetkých smeroch - nastáva ohyb a
súcastne interferencia svetla.
Platí: x
sin  = --
b
Optická mriežka - sústava zložená z velkého poctu dvojštrbín, ktoré sú navzájom v
rovnakej vzdialenosti. Vzdialenost stredov dvoch susedných štrbín je mriežková
konštanta. Pri monofrekvencnom svetle vznikne v strede najintenzívnejší svetlý pruh a
po oboch stranách sú ostré svetlé pruhy, medzi ktorými sú široké tmavé pruhy. V
bielom svetle vzniká v strede biely pruh a po oboch stranách - mriežkové spektrá.
POLARIZOVANÉ SVETLO
Polarizácia - dej, ktorý vzniká iba pri priecnom vlnení na štrbine P. Spôsobuje ho
polarizátor P. Polarizátor P z dopadajúcich priecnych vlnení kmitajúcich v rôznych
smeroch - nepolarizované vlnenie - prepúštá dalej iba vlnenia, ktoré kmitajú v
jednom smere - vzniká polarizované vlnenie.
Druhá štrbina má funkciu analyzátora, lebo pri jej otácaní okolo osi zistíme, ci je
vlnenie priecne, prípadne aj smer, v ktorom kmitá.
Svetlo je priecne elektromagnetické vlnenie, v ktorom kmitá vektor intenzity
elektrického pola E kolmo na smer postupu vlnenia. Prirodzené svetlo je
nepolarizované. Svetlo, v ktorom vektor E kmitá kolmo na smer postupu v jednej
rovine preloženej smerom postupu, je lineárne polarizované.
POLARIZÁCIA SVETLA ODRAZOM A LOMOM. DVOJLOM
1.Polarizácia svetla odrazom a lomom
Ak na sklenú platnu necháme dopadat svetlo pod uhlom B=57°, zistíme že
svetlo sa lineárne polarizuje. Získame svetlo, v ktorom vektor E kmitá kolmo na
dopadovú rovinu(rovnobežne s rovinou rozhrania). Úplné polarizované svetlo je pri uhle
B, ktorý sa nazýva Brewsterov uhol. Ked svetlo dopadá pod iným uhlom,
odrazené svetlo je ciastocne polarizované. Lomom sa svetlo ciastocne polarizuje.
2.Polarizácia svetla dvojlomom
Izotropné prostredie - rýchlost svetla je vo všetkých smeroch rovnaká (plyny, väcšina
kvapalín, kryštály kockovej sústavy).
Anizotropné opticky sú kryštály všetkých ostatných sústav. Jedna zo základných
optických vlastností anizotropných kryštálov je dvojlom. Je napríklad u islandského
vápenca.
Lúc r splna zákon lomu, preto sa nazýva riadny lúc, lúc m nesplna zákon lomu, preto
sa nazýva mimoriadny lúc. Riadny a mimoriadny lúc získaný dvojlomom islandským
vápencom sú úplne lineárne polarizované. Vhodnou úpravou islandského vápenca
dostaneme najlepší polarizátor, nazývaný nikol.
3.Polarizácia svetla polaroidom
V súcasnosti sa v technickej praxi viac používa polaroid, ktorý sa môže vyrábat vo
väcších plochách a jej lacnejší ako nikol.
4. Polarizácia svetla polarizacnými filtrami
Je to fólia z plastu, ktorá obsahuje dlhé makromolekuly.
Pri výrobe filtra sa natiahnutím fólie usporiadajú paralelne v jednom smere. Vychádza z
nej mimoriadne polarizované svetlo.
VYUŽITIE POLARIZÁCIE SVETLA
1.Polarimeter - skúma niektoré vlastnosti priehladných látok. Jeho základnou castou je
polarizátor a analyzátor, z ktorých polarizátor je pevný a analyzátor otácavý okolo osi
prístroja. Medzi ne sa vkladá skúmaná látka.
2.Opticky aktívne látky - ak majú látky schopnost otácat kmitavú rovinu
polarizovaného svetla, nazývame ich opticky aktívne látky a jav rotacná polarizácia. Sú
pravotocivé a lavotocivé. Jav rotacnej polarizácie sa využíva pri meraní koncentrácie,
napr. cukrov, bielkovín, olejov v roztoku.
3.Skúmanie rozloženia mechanického napätia - fotopružnost. Niektoré izotropné
látky(plexisklo, celuloid, igelit) sa skladá z vzájomne neusporiadaných molekúl. Ak ju
namáhame, na miestach silne namáhaných vznikne osvetlenie, cím dostaneme obrazec
rozloženia mechanického napätia.
4.Odstránenie rušivého vplyvu svetla. Svetlo, ktoré sa odráža na optických rozhraniach
sa ciastocne polarizuje. Odrazené polarizované svetlo môžeme lahko odstránit, alebo
ciastocne potlacit pomocou vhodne orientovaného analyzátora.