Natura światła W XVII wieku ścierały się dwa, poglądy na temat natury światła. Isaac Newton W swojej pracy naukowej najpierw zajmował się optyką. Pierwsze sukcesy odniósł właśnie w optyce, konstruując teleskop zwierciadlany dzięki temu 1672 został członkiem Towarzystwa Królewskiego w Londynie. W 1672 powstała jego pierwsza praca New Theory about Light and Colors zawierająca wyniki badań dotyczące dyspersji światła oraz odkrycie, że światło białe jest mieszaniną różnych barw, z których każda ma ściśle określony współczynnik załamania. W odpowiedzi na ostrą krytykę tej pracy ze strony m.in. Ch. Huygensa i R. Hooke a, Newton zaproponował teorię korpuskularną (cząsteczkową) światła, zgodnie z którą światło składa się z bardzo szybko poruszających się korpuskuł (cząstek). Załamanie światła tłumaczył tym, że na cząstki światła działa siła pochodząca od materii. R. Hooke a, przśladowca I. Newtona
Rozszczepienie światła w pryzmacie Koło barw Newton zauważył też, że promień światła białego rozszczepia się po przejściu przez pryzmat na promienie o różnych kolorach, a tych różnych kolorów możemy z powrotem otrzymać światło białe. Wszystkie swoje doświadczenia i poglądy na temat światła Newton zebrał w wydanym 1704 dziele Optics. Omówił tam szczegółowo doświadczenia dotyczące optyki geometrycznej, zjawisk odbicia, załamania i dyspersji światła oraz właściwości światła białego, interferencji światła w cienkich warstwach, dyfrakcji i polaryzacji.
Natura światła Christiaan Huygens Twierdził, że światło jest falą. W 1678 roku sformułował, nazwaną później jego nazwiskiem, zasadę Huygensa : Każdy punkt ośrodka, do którego dotrze fala, staje się źródłem nowej fali cząstkowej (kulistej w przestrzeni i kolistej na płaszczyźnie). Gdy fala dotrze do szczeliny, każdy punkt ośrodka leżący wewnątrz niej staje się źródłem nowej fali. Zasada ta dotyczy również fal mechanicznych
Przykład fali podłużnej; falą podłużną może nią być również fala dźwiękowa w powietrzu. Przykład fali poprzecznej; falą poprzeczną może to być fala rozchodząca się wzdłuż sznura, fala na powierzchni wody czy fala dźwiękowa w ciele stałym. Rysunek pokazuje, jak fala poprzeczna (rozchodząca się w jednym kierunku) wygląda widziana z góry i z boku. Można sobie wyobrazić falę świetlną rozchodzącą się w ten sposób, chociaż w rzeczywistości nie widzimy, że drga ona w danym miejscu przestrzeni. Z góry widzimy fronty fali (lub powierzchnie falowe) jak gdybyśmy patrzyli w dół na fale oceanu. Widok z boku byłby wykresem pola elektrycznego lub magnetycznego.
Widmo fal elektro-magnetycznych (EM) Zakresy widma fal EM mają charakter umowny i wynikają albo ze sposobu wytwarzania fal albo ich zastosowania.
układ RLC antena Zmienne pola elektryczne i magnetyczne uciekają w przestrzeń Fala elektromagnetyczna (EM) to związane ze sobą zmienne (drgające) pola: elektryczne i magnetyczne rozchodzące się w przestrzeni.
Dyfrakcja i interferencja fal Jak wyjaśnić obraz fali po przejściu przez zespół szczelin?
Interferencja = nakładanie się fal W punkcie P sumują się: - dla fal mechanicznych wartości wychyleń cząstek z położeń równowagi. - dla fal EM wektory natężenia pola elektrycznego i indukcji magnetycznej.
Doświadczenie Younga Zadanie d sin n W cienkiej folii aluminiowej ustawionej równolegle do gładkiej ściany zrobiono dwa nacięcia w odległości 0,1 mm i oświetlono prostopadłą wiązką czerwonego światła laserowego o długości fali 650 nm. Jeżeli ściana jest w odległości 50 cm od układu szczelin to ile wynosi odległość w między najbliższymi prążkami na ekranie (ścianie)?
Interferometr Michelsona Światło monochromatyczne ze źródła, pada na posrebrzone półprzepuszczalne lustro P. Połowa wiązki świetlnej (A) jest przepuszczana przez P a połowa (B) odbita. Obie wiązki po odbiciu od zwierciadeł Z 1 i Z 2 i przejściu lub odbiciu od P poruszają się w stronę detektora (na rysunku jest nim oko ludzkie). Jeżeli drogi promieni A i B są takie same lub różnią się o całkowitą długość fali promienie fal interferują konstruktywnie.
Siatka dyfrakcyjna d - stała siatki d sin n Zadanie Siatka dyfrakcyjna posiada 500 rys na 1 mm długości. a) Oblicz stałą siatki. b) Na siatkę dyfrakcyjną pada prostopadle czerwone światło laserowe o długości fali 650 nm. Pod jakim kątem, na ekranie umieszczonym w pobliżu siatki, widać prążek drugiego rzędu? c) Oblicz najwyższy rząd widma, jaki można zaobserwować po skierowaniu wiązki światła laserowego o długości fali 650 nm prostopadle na siatkę dyfrakcyjną. d) Siatka dyfrakcyjna jest oświetlona prostopadłą do siatki wiązką promieni światła białego (zakres długości fal od 1 = 0,38 mm do 2 = 0,78 mm ). Siatka jest w odległości 1 m od ekranu. Znajdź szerokość widma I rzędu na ekranie.
Dyfrakcja promieni rentgenowskich Warunek Bragga: 2dsin n Zadanie Na powierzchnię niklu pada wiązka promieniowania rentgenowskiego o długości fali 1,27 nm. Odległość między płaszczyznami atomowymi niklu wynoszą 0,9 Å. Znajdź najmniejszy kąt, pod którym możemy zaobserwować wzmocnienie wiązki po odbiciu.
Fale stojące Przykład: drgania struny struna zamocowana z dwóch końców 2l λ n =, n= 1,2,3,... n
Polaryzacja fal Światło jest falą poprzeczną Naturalne (spontanicznie promieniowane przez atomy) światło jest mieszaniną fal spolaryzowanych w różnych kierunkach Z wiązki światła naturalnego możemy uzyskać wiązkę spolaryzowaną przepuszczając ją przez polaryzator
Zadanie Okulary służące do oglądania filmów trójwymiarowych (a właściwie stereoskopowych) w kinach mogą być m.in. następujących rodzajów: a) polaryzacyjne, w których jeden okular polaryzuje światło liniowo w pewnej płaszczyźnie, a drugi w płaszczyźnie prostopadłej; b) w których każdy okular przepuszcza światło o trzech długościach fali, z których oko (i mózg) może złożyć dowolny kolor, ale dla każdego z okularów są to inne długości. Masz do dyspozycji dwie pary okularów jednego z wymienionych typów oraz źródło niespolaryzowanego, białego światła. W jaki sposób możesz rozstrzygnąć, z którym typem okularów masz do czynienia?
Dyfrakcja światła na szczelinie