E-učionica za učenje fizike

Arhiva za kategoriju ‘Svetlost kao talas’

Rasejanje svetlosti

Rasejanje svetlosti je pojava skretanja svetlosnih zrakova na sve strane u odnosu na prvobitni pravac kretanja snopa svetlosti. Ova pojava nastaje zbog optičke nehomogenosti sredine kroz koju prolazi svetlost.

Kod optički nehomogene sredine se od tačke do tačke menja indeks prelamanja (npr.  zbog fluktuacije gustine, prisustva drugih čestica itd.). Rasejanje svetlosti može se posmatrati i kao difrakcija na neuređenim prostornim preprekama i otvorima čiji se raspored u prostoru menja usled toplotnog i haotičnog kretanja čestica.

Zašto je nebo danju plavo a rano ujutru ili uveče crveno?

Molekulskim rasejanjem sunčeve svetlosti u vazdušnoj atmosferi objašnjava se plava boja neba. Iz spektra vidljive svetlosti najviše se rasejavaju talasi kratkih talasnih dužina (Relijev zakon). Na isti način se objašnjava jutarnje i večernje crvenilo neba. Pri izlasku i zalasku sunca do našeg oka dopire njegova svetlost kroz atmosferu. Do našeg oka stiže svetlost sa najvećim talasnim dužinama (crvena i žuta), pošto se takva svetlost najmanje rasejava.

rasejanje

Koje boje bi bilo nebo kada Zemlja ne bi imala atmosferu?

U tom slučaju ne bi bilo molekulskog rasejanja i nebo bi i danju i nocu izgledalo isto – tamno.

Polarizacija svetlosti

Polarizacija dokazuje da su elektromagnetni talasi (odnosno svetlost) transverzalni talasi.

polarizacija

Bela složena svetlost osciluje u svim pravcima. Posle prolaska kroz polarizator, polarizovana svetlost osciluje samo u jednoj ravni.

Jednostavana demonstracija polarizacije može se izvesti pomoću dva para naočara.

Pogledajte:

Difrakcija svetlosti

Difrakcija svetlosti je pojava skretanja svetlosnih talasa od pravolinijskog prostiranja kada svetlost naiđe na mali otvor ili prepreku. Difrakcija svetlosti bitno zavisi od odnosa talasne dužine svetlosti i dimenzija otvora.

diffraction3

Difrakcija na jednom prorezu

Kada se na put monohromatske svetlosti postavi neprozračna prepreka sa uzanim prorezom na zaklonu će se dobiti interferenciona slika u čijoj sredini se nalazi izražena bela pruga (kao na slici). Intenzitet osvetljenosti se smanjuje sa udaljavanjem od sredine najsvetlije pruge.

Difrakciona rešetka

Difrakciona (optička rešetka) je staklena ploča sa velikim brojem paralelnih zareza na jednakim međusobnim rasenanjima. Difrakciona rešetka se upotrebljava za postizanje velikog intenziteta osvetljenosti difrakcione slike.

Primer1: na slici je prikazana difrakciona rešetka i difrakciona slika koja se dobija kada se kroz nju propusti laserska svetlost crvene talasne dužine 632,8nm.

difrakciona resetka

Primer2: Difrakciona rešetka razlaže belu svetlost na sastavne komponente odnosno na spektar po talasnim dužinama.

bela_spektar

Uslovi za nastanak difrakcionih maksimuma i minimuma

  • difrakcioni maksimum: dsinφ=nΛ
  • difrakcioni minimum: dsinφ=(2n+1)Λ/2

gde je d-konstanta difrakcione rešetke, Λ-talasna dužina a n ceo broj koji ima vrednosti n=1.2.3…

Kako izgleda interferenciona slika u zavisnosti od promene veličine otvora ili promene vrednosti talasne dužine svetlosti možete videti uz pomoć Java apleta za Fiziku: http://www.walter-fendt.de/ph14yu/singleslit_yu.htm

Objašnjenje kako difrakcija nastaje na Engleskom jeziku pogledajte ovde:

Interferencija svetlosti

Interferencija je pojava slaganja dva monohromatska koherentna svetlosna zraka pri čemu u prostoru dolazi do maksimalnog pojačanja ili slabljenja intenziteta svetlosti. Koherentni zraci imaju konstantnu faznu razliku. Monohromatski svetlosni talasi imaju jednu određenu talasnu dužinu (odnosno frekvenciju). Koherentni i monohromatski izvori emituju zapravo jednu boju svetlosti  sa istom faznom razlikom.

interferencija

Interferencione pruge su naizmenična mesta konstruktivne i destruktivne interferencije dva talasa.

Uslovi za nastanak interferencionih maksimuma i minimuma

  • Uslov maksimalnog pojačanja kod interferencione svetlosti je da putna razlika (ΔS) bude jednaka celom broju (n) talasnih dužina (Λ): ΔS = n•Λ
  • Uslov maksimalnog slabljenja kod interferencione svetlosti je da putna razlika (ΔS) bude jednaka neparnom broju (2n+1) polovine talasne dužine (Λ): ΔS=(2n+1)Λ/2

Interferencija je pojava koja se dogadja kod svih talasa: mehaničkih (npr. zvuk ili površina vode) ili elektromagnetnih (npr. radio talasi, vidljiva svetlost itd.). Za očiglednije razumevanje pojave interferencija pogledajte interaktivnu simulaciju.

Интерференција таласа скриншот

Disperzija svetlosti

Disperzija je razlaganje složene bele svetlosti po talasnim dužinama. Disperzija svetlosti nastaje usled zavisnosti indeksa prelamanja od talasne dužine (frekvencije) svetlosti koja se prostire kroz datu sredinu. Spektar, uzrokovan disperzijom bele svetlosti, pri prelamanju kroz prozračnu sredinu naziva se disperzioni spektar.

Prism_sr

 

Primer u prirodi: Duga je pojava disperzije svetlosti na kapima kiše

Kako nastaje duga?

Duga je pojava koja nastaje zbog disperzije Sunčeve svetlosti na kapima vode (kiše) u atmosferi. Svetlosni zrak se prelama pri ulasku u kapljicu a unutar kapljice se zbog totalne refleksije zrak ponovo prelomi. Na izlasku zraka iz kapljice se on ponovo prelomi uz disperziju upadne svetlosti prema talasnim dužinama.  Zato se mi ustvari uvek nalazimo sa iste strane duge. 

Primarna duga nastaje usled jednostruke refleksije na unutrašnjoj strani kapljice. Sekundarna duga je slabijeg intenziteta i nastaje zbog dvostruke unutrašnje refleksije u kišnoj kapljici.

Ali kakvu ulogu u celoj priči igra broj 42? Ili 51?

Kod pojave duge važan je ugao pod kojim se kišne kapljice posmatraju u odnosu na pravac koji spaja Sunce i posmatrača. Primarnu dugu zapravo vidimo pod uglom od 42°, a sekundarnu pod uglom od 51°. Primarna duga je sa gornje strane crvena a sa donje strane ljubičasta. Kod sekundarne duge je situacija obrnuta. Intenzitet sekundarne duge je manji zbog dvostruke totalne refleksije unutar kapljice vode.

Da li udaljenost kapljice vode od posmatrača ima neki značaj?

Udaljenost kapljice i posmatrača nema neki veliki značaj.  Kapljice mogu biti udaljene od posmatrača od nekoliko metara do nekoliko kilometara. To potvrđuje primer prskalice za zalivanje bašte, kod kojih često opažamo pojavu duge.

Primarna i sekundarna duga – eksperiment i objašnjenje na Engleskom jeziku pogledajte na linku:

http://www.youtube.com/watch?v=OXDbc7QfTXU

Oblak oznaka

%d bloggers like this: