2. Odraz světla. Lom světla. Úplný odraz světla
Kde všude se s odrazem světla můžeme setkat?
Úhel odrazu je roven úhlu dopadu. Odražený paprsek leží v rovině dopadu (ta je určena dopadajícím paprskem a kolmicí dopadu).
Lom světla p1…dopadající paprsek p2...odražený paprsek p3…lomený paprsek k…kolmice dopadu v1…rychlost světla v 1. prostředí v2…rychlost světla v 2. prostředí α…úhel dopadu α´…úhel odrazu β…úhel lomu
Na rozdíl od odrazu světla, kdy světlo neprochází reflexní překážkou, při lomu světlo projde rozhraním dvou prostředí a pokračuje dál v prostředí za rozhraním. Zpravidla se liší rychlosti světla v obou prostředích - v1 a v2. Je-li , světlo přechází z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí. Úhel lomu je pak menší než úhel dopadu. Nastává lom ke kolmici.
Je-li , světlo přechází z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí. Úhel lomu je pak větší než úhel dopadu. Nastává lom od kolmice.
Index lomu n - podíl rychlostí světla ve dvou optických prostředích - absolutní index lomu definujeme jako
c…rychlost světla ve vakuu (ve vzduchu) v…rychlost světla ve druhém optickém prostředí n…absolutní index lomu
Kde se všude setkáváme s lomem světla?
Zákon lomu
zákon také bývá ve tvaru
Při odrazu a lomu světla platí, že dopadající a odražený paprsek, popř. dopadající a lomený paprsek můžeme zaměnit – zaměnitelnost směru šíření světla je jedním z obecných zákonů paprskové optiky. Obrázek vlevo je důležitý i pro vysvětlení dalšího pozoruhodného fyzikálního jevu, tzv.
úplného odrazu světla
Z obrázku je vidět, že světlo pocházející ze zdroje umístěného ve vodě prochází nad hladinu při menších úhlech dopadu, zatímco při větších úhlech dopadu se odráží zpět do vody a nad hladinu neproniká. Nastává V našem pokusu světlo postupuje úplný odraz světla. z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí, nastává lom od kolmice. S rostoucím úhlem dopadu roste i úhel lomu. Při tzv. mezním úhlu dopadu dosáhne úhel lomu největší velikosti 90°. Mezní úhel je největší úhel dopadu, při kterém ještě dochází k lomu světla a lomený paprsek splývá s rozhraním. Při úhlech dopadu větších než mezní úhel již k lomu světla nedochází, světlo se odráží zpět.
Zákon lomu pro případ, kdy dopadá světlo na rozhraní pod mezním úhlem, lze psát ve tvaru
Je-li opticky řidším prostředím vakuum nebo vzduch o indexu lomu přibližně 1 a opticky hustší prostředí má index lomu n, lze užít měření mezního úhlu k určení indexu lomu hustšího prostředí:
Pro index lomu n daného prostředí je
A už jsme zase u toho: k čemu je to dobré???
Uvedená fakta mají velký praktický význam. Bude-li využito úplného odrazu světla, nebude docházet ke ztrátě světla (světelného signálu) nežádoucím lomem. Toho využívají např. odrazné hranoly v optických přístrojích a optické kabely.
Tvar odrazného hranolu je vybroušen tak, aby světlo na jeho vnější povrch dopadalo pod pravým úhlem, ale na vnitřní stranu hranolu pod úhlem 45°. Nastává tak úplný odraz světla.
Úplného odrazu využívají také optické kabely aj. optická zařízení, např. laparoskopická optická sonda stále častěji užívaná k diagnostice a operacím ve zdravotnictví.
Hranolů se užívá v některých typech digitálních zrcadlovek, v triedrech (mj. dalekohledy se dvěma okuláry), v některých mikroskopech, hledáčcích kamer apod.
Optický kabel
Moderní zařízení pro přenos optického signálu ve sdělovací technice. Tvoří ho optické vlákno, světlovod.
Sklo v jeho vnitřní části má větší index lomu než jeho obalová obvodová část. V obvodové vrstvě dochází k úplnému odrazu světelného paprsku, jeho trajektorie pak odpovídá tvaru optického vlákna. Optickými kabely lze přenášet mimořádně velký objem informací, využívá je i celosvětová internetová síť. Přenášený signál je digitální, do optického kabelu ho vysílá optoelektronické zařízení . To převádí elektrický signál na signál optický.
Užitá literatura a zdroje: LEPIL, Oldřich. Fyzika pro gymnázia. Optika. Praha, Prometheus, 2002, 205 s. ISBN 80-7196-237-6 obrázky – dostupné na www stránkách: AUTOR NEUVEDEN. http://gymhol.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.gymhol.cz/projekt/fyzika/02_odraz_a_lom/02_odraz_soubory/i mage003.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://fyzika.smoula.net [online]. [cit. 28.10.2012]. Dostupný na WWW: http://fyzika.smoula.net/data/images/lom.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.pf.jcu.cz [online]. [cit. 28.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/fyzika/prof/Tesar/diplomky/obr_dopl_opti ka/optika/zakl_prvky/odraz_a_lom_svetla.gif
AUTOR NEUVEDEN. http://www.spinar.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.spinar.cz/produkt/turbocad_deluxe_v18_akce/images/lom_svet la2_small.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.spinar.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.spinar.cz/produkt/turbocad_deluxe_v18_akce/images/lom_svet la2_small.jpg AUTOR NEUVEDEN, http://www.gymhol.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.gymhol.cz/projekt/fyzika/02_odraz_a_lom/lom01.JPG AUTOR NEUVEDEN. http://www.stylovazena.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.stylovazena.cz/wpcontent/uploads/2009/10/zrcadlo1.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.gymkrom.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.gymkrom.cz/optika/odraz_lom/obr/totalni_reflexe.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://techmania.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://techmania.cz/edutorium/data/fil_2366.gif AUTOR NEUVEDEN. http://www.oehlingradce.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.oehlingradce.cz/fotoradce/user/2digizrcadlovky_uvod_male30_0 7_10/2_zakladni_schema_dslr_660px.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.ped.muni.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.ped.muni.cz/wphy/publikace/jancovicdiplomka2_soubory/image 022.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://img.fotoalba.centrum.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://img.fotoalba.centrum.cz/img2/218/11870218_2_jsun8j.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://pctuning.tyden.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://pctuning.tyden.cz/ilustrace2/vopi/grafika_3dguru_pixelshader_fressn ell.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.aldebaran.cz [online]. [cit. 28.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.aldebaran.cz/bulletin/2012_33/obr1hranol.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://mm.denik.cz [online]. [cit. 28.10.2012]. Dostupný na WWW: http://mm.denik.cz/1/02/zdravi_akne_zrcadlo_koupelna_hygiena_denik_cla nek_solo.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://predmety.skylan.sk [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://predmety.skylan.sk/svetlo/cerpoh.gif AUTOR NEUVEDEN. http://www.gymhol.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.gymhol.cz/projekt/fyzika/02_odraz_a_lom/lom01.JPG
AUTOR NEUVEDEN. http://fotky.sme.sk [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://fotky.sme.sk/foto/146688/kaluz?type=v&x=650&y=650
AUTOR NEUVEDEN. http://fjv.sweb.cz [online]. [cit. 28.10.2012]. Dostupný na WWW: http://fjv.sweb.cz/prikl/Fprikl6x1_soubory/image010.gif AUTOR NEUVEDEN. http://vladkaz.weblahko.sk [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://vladkaz.weblahko.sk/lom_svetla/5.png AUTOR NEUVEDEN. http://www.biboral.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.biboral.cz/templates/graphic/polarized_master_00.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.zeaba.com [online]. [cit. 28.10.2012]. Dostupný na WWW: http://www.zeaba.com/wpcontent/uploads/2012/04/fibre_optic_cable.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://nd04.jxs.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://nd04.jxs.cz/042/234/b4eeb1b534_76929861_o2.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://3zscheb.unas.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://3zscheb.unas.cz/elearning/fyzika%20web/odraz%20svetla/zakon%20odrazu1.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://i.idnes.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://i.idnes.cz/11/014/cl6/MLA38dbce_nature_negative_refraction_3.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://thumbs.dreamstime.com [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://thumbs.dreamstime.com/thumb_11/1115750807k460Nt.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://macao.communications.museum [online]. [cit. 27.10.2012]. Dostupný na WWW: http://macao.communications.museum/images/exhibits/2_8_3_1.png
Děkuji Vám za pozornost Mgr. Hana Stravová, Gymnázium Židlochovice, říjen 2012
