Dyspersja światła

Światło białe w pryzmacie rozdziela się na jednorodne

barwy, na światło monochromatyczne

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

!!! Trzeba pamiętać, żedługość fali zależy od ośrodka w którym się ona przemieszcza, natomiast częstotliwość jest cechacharakterystyczną danej fali !!!

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? N = 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 N 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 =45°. Natomiast pod katem =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 S JEST RÓWNA CAŁKOWITEJ WIELOKROTNOŚCI DŁUGOŚCI FALI. B) Wygaszanie występuje wtedy,

gdy różnica dróg As jest równa nieparzystej wielokrotności połówek długości fali (tutaj s =

1/2)

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 optycznychWidmo 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.

Schemat przyrządu do badania widm -

spektrografu

siatka dyfrakcyjna

kolimator

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 cos)

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 Szkolne PWNM. Kozielski, Fizyka i astronomia. Tom 2, FOLIOGRAM 155

Kąt Brewstera B 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?