Optika

Vlnová optika

Interference vlnění

= Skládání elmag. vlnění

Skládat můžeme pouze vlnění se stejnou frekvencí a fázovým rozdílem

Skládáme $E$ (intenzitu el. pole) a $B$ (mag. indukci)

Pro přirozené zdroje elmag. vlnění není fázový rozdíl konstantní, proto máme podmínku konstantního dráhového rozdílu:

Youngův experiment

Dvojštěrbinový experiment, proveden s bílým světlem

Na stínítku vznikají různobarevné proužky

• Uprostřed stínítka je bílý pruh = maximum 0. řádu
• Kolem něj jsou tmavé proužky = minima 1. řádu
• Kolem nich jsou barevné proužky = maxima 1. řádu
• ...

Všechny proužky mají stejnou šířku

$y_k$ je vzdálenost maxima $k$-tého řádu od maxima 0. řádu (středu stínítka)

$l$ ... vzdálenost štěrbin od stínítka

$d$ ... vzájemná vzdálenost štěrbin

$\lambda$ ... vlnová délka světla

Podmínka pro interferenční maximum:

Podmínka pro interferenční minimum:

Interference na tenké vrstvě

Příklady: povrch auta, bubliny, olejová skvrna na vodě, hmyzí křídla

Máme 2 rovnoběžné roviny ohraničující vrstvu o tloušťce $d$ (řádově mm)

Nad a pod vrstvou bude vzduch ($n = 1$)

Světlo dopadá kolmo na první rovinu (úhel dopadu je 0°), odráží se pod stejným úhlem a zároveň prochází na druhé rovinné rozhraní

Od druhého rovinného rozhraní se odráží (opět pod úhlem 0°) a zároveň prochází mimo vrstvu

Paprsek odražený od druhého rovinného rozhraní interferuje s paprskem odraženým od prvního rovinného rozhraní

V prostředí s $n \neq 1$ platí:

$s$ ... geometrická dráha (vzdálenost, kterou světlo urazí v prostředí s $n = 1$)

Při interferenci na tenké vrstvě platí:

Interference na prvním rovinném rozhraní v případě, že nad vrstvou i pod vrstvou platí $n = 1$:

1. Interferenční maximum:

   Barevný proužek

   $$\Delta s + \frac{\lambda}{2} = 2k \cdot \frac{\lambda}{2}, \ k \in \N_0$$

2. Interferenční minimum:

   Tmavý proužek

   $$\Delta s + \frac{\lambda}{2} = (2k + 1) \cdot \frac{\lambda}{2}, \ k \in \N_0$$

Využití:

1. Newtonova skla:

   Rovinná plocha ze skla a ploskovypuklá čočka

   

   Slouží ke kalibraci čoček

   U vyhlazené plochy vznikají soustředné kružnice, jinak vznikají různé nepravidelné obrazce

2. Interferometrie:

   Interferometr = zařízení, které měří vlnovou délku světla

3. Antireflexní vrstvy:

   Zajišťuje, aby optickým přístrojem procházelo co nejvíce světla o vlnové délce, kterou člověk nejvíce vnímá ($\lambda \approx 550 \ \text{nm}$ = žlutozelené světlo) $\to$ proto jsou také reflexní vesty většinou žlutozelené

Difrakce světla

= Ohyb světla na překážkách

Podmínka: rozměr překážky je srovnatelný s vlnovou délkou světla