Praktikum školních pokusů 2
Optika 3B - Odraz a polarizace světla
Jana Jurmanová
Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity, Brno
logolink
Polarizace světla rozptylem
O Pozorujte rovnoběžný svazek procházející vaničkou s rozptylující látkou
O Pozorujte rozptýlené světlo ve směru kolmém ke svazku a určete směr propustnosti polaroidu
O Odlište fluorescenci od rozptylu (? červený filtr).
6jt4 Nq2 2ax
I = I ťi-:—z— C1 + C08 8)
Rayleigh scattering from air molecules
Scattering at right angles Is half the forward intensity for Hayleigh scattering
Observer
N = # of scaiterers a = poiarizabilily
R = distance frorn scatterer
The strong wavelength dependence of Ftayieigh scattering enhances the short wavelengths, giving us the blue sky.
hnp://hy perp hys ic 5. p hty-aílr.gí u ,ed u/hba se/at moi/blusky, html rc3
Rayteigh Scattering
Mie Scattering
■ Ľ rectiůr ŕ ;-ril
Pro jednodušší vysvětlení polarizace rozptýleného světla doporučuji nahlédnout do popisu vyzařování dipólu u textu Elektromagnetické vlny.
Thomsonův rozptyl
atom
jádro
elektronový obal
vektory elektrické intenzity
\ I
E (rot)
světelný paprsek
zjednodušeně
E(cot)
E(cot)
E(cot)
směr kmitů elektronového obalu
Vyzařovací diagram dipólu
dopadající
elektrický dipól
pohled ve směru kmitů dipólu
Vyzařovací diagram je geometrické místo koncových bodů am ptudyEpro všechny možné úhly a a cp.
Funkce polaroidu
Do svazku vkládejte jeden, dva a tři polaroidy a objasněte změny intenzity světla na stínítku
E2=E1cosa1 + +
dokreslete dokreslete E3 je kolmé na E-|
^2C0S Q2 e3 T3 dokreslete    a 1
Polarizace odrazem
Do svazku vložte vhodne orientovaný polaroid a sklenenou desku (? zrcadlo) tak, aby intenzita odraženého svazku byla nulová.
???
v
Popište metody vytvoření polarizovaného svazku (průchod i odraz).
tan(a-ft) r _ sin(a-ft)
1 ~~ tan(a+/3) • ~~ sin(a+/3)
x _      2 cos a sin /3 * _ 2 sin /3 cos a
l\ ~ sin(a+/3)cos(a-/3)     • ~~ sin(a+/3)
Totální odraz
Pomocí optické desky vysvětlete podmínky vzniku totálního odrazu. Vysvětlete princip světlovodu.
světlovody
n2
vodní paprsek
111
-►
111
Vyzkoušejte na optické desce všechny způsoby, jimiž může paprsek světla procházet odrazným hranolem beze ztráty intenzity. Prozkoumejte, zda při tom dochází k stranovému či výškovému převracení.
Popište rozdíl mezi situací, kdy dva hranoly odděluje vzduchová mezera, a mezi situací, kdy jsou jejich povrchy zkontaktovány kapkou vody. Vysvětlete, spočítejte chod paprsků v obou případech.
3 možné polohy odrazného hranolu:
3=£
n
n
m
totální odraz a optický kontakt
l(%)???
Dvojlom světla v krystalech
Jak poznáte při průchodu krystalem islandského vápence paprsek řádný a paprsek mimořádný? Jakou mají tyto paprsky polarizaci?
loptička osa i
i
i
Izotropní látky
Anizotropní látky
	
	—^ n
Indexy	lomu pro	Á=0,63 um:		
	no	ne	n0-ne	
TiO 2	2,583	2,865	- 0,282	hexagon.
CaCO 3	1,656	1,485	+0,171	rhomb.
SiO 2	1,543	1,552	- 0,009	hexagon.
Proč vznikají na dvojlomných materiálech barevné efekty? Ukažte dvojlom na izolepě, výbrusech ze sádrovce, namáhaném materiálu ...
Vysvětíete:
Závislost intenzity odraženého světla na úhlu dopadu
Demonstrujte na optickém panelu: vícenásobný odraz na planparalelní vrstvě, rušivé odrazy na čočkách...
tan(g-/3)
tan(a+/3)
2 cos a sin /3
sin(a+/3)cos(a-/3)
R=??7
li      • • •
r t
sin(g—/3)
sin(a+/3) 2 sin 13 cos a
SÍn(a+/3)
	
	
R=?7? li     • • •	
R=r2 + r2      7=1- R(= t2 + t2)
- (^ĽzY  pro a = 0.
R0 =
"1     "Z \
Různé metody měření indexu lomu
Demonstrujte na optickém panelu: metoda minimální deviace, totální odraz, lom, klín, měření odrazivosti...