Kontrolní otázky7 Flashcards
Vysvětlete, proč vidíte pod hladinou vody objekty na jiném místě, než doopravdy jsou.
Tento jev je dán lomem světla na rozhraní dvou materiálů o rozdílném indexu lomu (Snellův zákon). Světlo se při průchodu ze vzduchu pod vodní hladinu láme tzv. ke kolmici. Nešíří se tedy přímočaře, tak jak jsme na základě našich zkušeností na vzduchu zvyklí. Polohu sledovaného objektu z místa nad hladinou tedy očekáváme jinde, než se reálně nachází (očekáváme jej dále od nás).
Může dojít k totálnímu odrazu světla při průchodu z prostředí opticky řidšího do opticky hustšího?
Nemůže. Totální odraz je jev, při kterém by, dle Snellova zákona, byl úhel lomu větší než 90°. Světlo se tedy nemůže do daného prostředí lomit a místo toho se odrazí zpět do původního prostředí. To může nastat jen, pokud je index lomu původního prostředí větší než index lomu prostředí, kam se světlo mělo lomit.
Může mít nějaký materiál nižší index lomu n než 1? Může být tedy n < 1?
Nemůže. Index lomu určuje rychlost šíření světla v daném materiálu. Pokud by byl index lomu menší než 1, pak by se v daném materiálu světlo šířilo rychleji než c (300 000 000 m/s), což nemůže.
Pro zvídavé: Přesně je definováno, že informace se nemůže šířit rychleji než c. Objekty, co informaci nenesou, se rychleji než c pohybovat mohou (např. stín napříč mlhovinou). Světlo se navíc může dočasně pohybovat látkou rychleji, než odpovídá indexu lomu c/n pro daný materiál. Je však rychle bržděno, což se projevuje vznikem tzv. Čerenkovova záření (např. jaderné reaktory)
Pokud se dvě koherentní vlny setkají ve fázi, tak interferují konstruktivně. Pokud se potkají v protifázi, tak interferují destruktivně. Pokud se potkají s libovolným jiným rozdílem fáze, tak neinterferují?
Interferují. Jen výsledkem interference nebude ani jedna ze zmíněných extrémních situací.
Přestože se to nemusí zdát, tak Youngův dvouštěrbinový experiment (1801) byl zásadním milníkem v chápání podstaty světla. Prokázal, že světlo musí být vlna, protože může interferovat, čemuž vědci do té doby nevěřili. Světlu byl přisuzován částicový charakter. Podstatou experimentu je osvětlení dvojice blízkých úzkých štěrbin světlem. Za štěrbinou následně vidíme interferenční obrazec. Jak je to možné? Co v rámci experimentu interferuje, když překážku osvětlujeme jednou vlnou?
K interferenci dochází za dvouštěrbinou. Každá štěrbina je zdrojem kulové vlny (pokud jsou štěrbiny velmi malé). Tyto vlny se šíří prostorem za štěrbinou, kde se prostorově překrývají a navzájem interferují (pokud jsou koherentní). Koherence je dosaženo, pokud je použit vhodný zdroj světla. Parametry interferenčního obrazce můžeme následně použít k určení vlnové délky světla nebo vzdálenosti štěrbin.
Může se stát, že při dopadu světla na tenkou vrstvu nedojde k jeho odražení od této vrstvy, ikdyž se liší indexy lomu původního prostředí a materiálu tenké vrstvy? Pokud ano, tak jak je to možné?
Ano, k tomuto jevu může dojít. Jedná se o tzv. interferenci na tenké vrstvě. Světlo, které se odrazí od přední a zadní strany tenké vrstvy může destruktivně interferovat v původním prostředí. To způsobí absenci původního světla v ‘‘odraženém prostoru‘‘. K tomuto jevu dojde při vhodné kombinaci vlnové délky použitého světla, tloušťky materiálu vrstvy a indexů lomů původního prostředí, vrstvy a prostředí na druhé straně vrstvy. Vrstva pak funguje jako tzv. antireflexní vrstva.
Jak je spojen ohyb na štěrbině s jevem interference? Světlo přeci prochází jen jednou štěrbinou?
I když se to na první pohled nemusí zdát, tak i ohyb světla na překážce (štěrbině) je způsoben interferencí světla. Reálná štěrbina není nekonečně úzká. Když na ní dopadne světelná vlna, tak není již zdrojem pouze jedné kulové vlny, ale můžeme brát, že je zdrojem více kulových vln, které jsou od sebe prostorově posunuty napříč štěrbinou. Tyto vlny následně vzájemně interferují. Výsledkem interference je vlna, která se jakoby ohýbá za překážku (šíří se i do geometrického stínu). K tomuto jevu je nutné, aby velikost štěrbiny (překážky) nebyla významně vyšší než vlnová délka dopadajícího světla. Pak by se vlnový charakter světla neprojevil. Pokud posvítíte baterkou skrz díru v plotě, tak k ohybovému jevu nedojde.
Proč se do kosmetického zrcátka musíme dívat velmi z blízka, aby fungovalo správně? Co by se stalo, kdybychom se do něj podívali z větší dálky?
V kosmetickém zrcátku se chceme vidět zvětšeně a vzpřímeně. K tomu stačí použít duté zrcadlo, kdy umístíme zobrazovaný objekt (sebe) mezi zrcátko a jeho ohnisko. Pokud bychom se vzdálili od zrcátka dále, tak by začal vznikat obraz zvětšený, ale převrácený. Případně dokonce zmenšený. Což nechceme. Této zvětšovací vlastnosti dutého zrcadla se využívá při blízkém zobrazování (kosmetická zrcadla, dentální zrcátka atd.).
Proč se do rohů obchodů instalují vypuklá zrcadla?
Vypuklá zrcadla vytváří vždy zmenšený a vzpřímený obraz. Navíc mají tu vlastnost, že se rozbíhavé paprsky odráží podél optické osy. Výsledný obraz ve vypuklém zrcadle proto vypadá panoramaticky a pozorovatel má při pohledu do něj přehled o široké výseči prostoru před zrcadlem. Čím je pozorovatel od zrcadla dále, tím větší prostorový úhel v zrcadle pozoruje. Dané zrcadlo je tady výborné pro sledování obchodu, případně se umisťuje do nepřehledných ulic pro sledování situace za rohem budovy / za zatáčkou
Proč se vlastnosti brýlí charakterizují pomocí dioptrií a cylindru?
Běžnou vadou zobrazování oka je krátkozrakost/dalekozrakost a astigmatismus. Při první zmíněné vadě oka dochází k ostrému zobrazení pozorovaného objektu okem před nebo za sítnicí. Krátkozrakost se koriguje rozptylnou čočkou (původní obraz před sítnicí) a dalekozrakost se koriguje spojnou čočkou (původní obraz za sítnicí). Další běžnou vadou je astigmatismus, který nastává při asymetrii rohovky. U asymetrické rohovky všechny části rohovky nelámou světlo stejným směrem a dochází tak k rozostření vidění nezávisle na vzdálenosti od pozorovaného objektu. Nekorigovaný astigmatismu způsobuje bolest hlavy ve výrazně větší míře než dalekozrakost/krátkozrakost. Na korekci se používají torické čočky, které lomí světlo v jedné ose jinak než v druhé ose. Síla těchto čoček se udává také v dioptriích (tzv. cylindr).
