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 p 1 dopadající paprsek p 2...odražený paprsek p 3 lomený paprsek k kolmice dopadu v 1 rychlost světla v 1. prostředí v 2 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 - v 1 a v 2. 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 úplný odraz světla. V našem pokusu světlo postupuje 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.
Moderní zařízení pro přenos optického signálu ve sdělovací technice. Tvoří ho optické vlákno, světlovod. Optický kabel 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]. 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]. 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]. 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]. http://www.gymhol.cz/projekt/fyzika/02_odraz_a_lom/lom01.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.stylovazena.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. http://www.stylovazena.cz/wpcontent/uploads/2009/10/zrcadlo1.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.gymkrom.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. 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]. 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]. http://www.ped.muni.cz/wphy/publikace/jancovicdiplomka2_soubory/image 022.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://img.fotoalba.centrum.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. http://img.fotoalba.centrum.cz/img2/218/11870218_2_jsun8j.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://pctuning.tyden.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. http://pctuning.tyden.cz/ilustrace2/vopi/grafika_3dguru_pixelshader_fressn ell.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.aldebaran.cz [online]. [cit. 28.10.2012]. http://www.aldebaran.cz/bulletin/2012_33/obr1hranol.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://mm.denik.cz [online]. [cit. 28.10.2012]. 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]. http://predmety.skylan.sk/svetlo/cerpoh.gif AUTOR NEUVEDEN. http://www.gymhol.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. 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]. http://vladkaz.weblahko.sk/lom_svetla/5.png AUTOR NEUVEDEN. http://www.biboral.cz [online]. [cit. 27.10.2012]. http://www.biboral.cz/templates/graphic/polarized_master_00.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://www.zeaba.com [online]. [cit. 28.10.2012]. 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]. 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]. http://thumbs.dreamstime.com/thumb_11/1115750807k460nt.jpg AUTOR NEUVEDEN. http://macao.communications.museum [online]. [cit. 27.10.2012]. http://macao.communications.museum/images/exhibits/2_8_3_1.png
Děkuji Vám za pozornost Mgr. Hana Stravová, Gymnázium Židlochovice, říjen 2012