Struktura

Disperze světla

Pro fázovou rychlost každého vlnění platí v = λ

kde λ je vlnová délka vlnění a je frekvence vlnění. Frekvence vlnění je dána zdrojem světla a nezávisí na prostředí, kterým se světlo šíří. Při měření rychlosti světla v různých prostředích se zjistilo, že fázová rychlost v daném prostředí závisí na frekvenci světla.Tento fyzikální jev se nazývá disperze světla. Jestliže tedy rychlost šíření světla závisí na frekvenci, musí být na frekvenci závislý i index lomu světla, což vyplývá ze vztahu pro index lomu:

                                                                               n=\tfrac{c}{v} 

c – rychlost šíření světla ve vakuu

v – rychlost šíření světla v daném prostředí

Ve vakuu a přibližně i ve vzduchu nezávisí rychlost světla na frekvenci.

Disperze

Jestliže necháme dopadat bílé světlo na skleněnou desku, dojde v důsledku disperze k jevu, který můžete vidět schematicky znázorněný na následujícím obrázku.

 

obrazek

Obr. 1: Disperze

Lomené světlo není bílé, jeho okraje mají červenou a fialovou barvu.

Jestliže necháme dopadat  bílé světlo na optický hranol, bude jev ještě výraznější. V tomto případě nastává lom i na výstupní stěně hranolu, kde se rozložené světlo dalším lomem ještě více odchýlí od původního směru, což je znázorněno na následujícím obrázku:

 

obrazek

Obr. 2: Optický hranol

 

Bílé světlo se při lomu rozložilo na soustavu barevných pruhů, kterou nazýváme spektrum:

obrazek

Obr. 3: Spektrum

Spektrum bílého světla se skládá ze základních barev: červené, oranžové, žluté, zelené, modré a fialové. 

V hranolovém spektru je vždy nejvíce odchýlena od původního směru fialová barva.

Vzduch rozptyluje ze slunečního světla nejvíce kratší vlnové délky, proto se nám obloha jeví namodralá až modrá. Je-li Slunce blízko obzoru, procházejí paprsky na cestě k nám silnou vrstvou atmosféry, jsou silně ochuzeny o krátkovlnnou část, a proto se nám Slunce jeví oranžové až červené. Více bude o tomto jevu pojednáno v kapitole Atmosférická optika.

Světlo, zvláště pak jeho krátkovlnnou část, silně rozptylují drobné kapky mlhy, proto na druhém obrázku v úvodu kapitoly Názory na podstatu světla vypadá budova, která je focena za mlhy jinak než na prvním snímku, kdy je focena za denního světla.

Teď už také můžete porozumět tomu, jak vzniká duha i tzv. dvojitá duha:

http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=8aedf8656eed207376ec746c61h&key=698

 

obrazek

Obr. 4: Duha na vodní tříšti u vodopádu

 

 

obrazek

Obr. 5: Duha při západu slunce

 

Podrobněji o duze v kapitole Atmosférická optika.

Obdobně vzniká i tzv. halo (barevné kruhy kolem Měsíce nebo Slunce). Halo vzniká v řídké vrstvě vysokých oblaků lomem a odrazem na ledových krystalcích tvaru pravidelných šestibokých hranolů. Kromě halo je možno pozorovat kolem Měsíce i jiný druh barevných kruhů, které vznikají v důsledku ohybu světla a nazývají se aureola (vysvětlení dále).

 

Zdroje

  • BARTUŠKA, Karel a Zdeněk KUPKA. Sbírka řešených úloh z fyziky pro střední školy: Sbírka úloh pro střední školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, 2000, 198 s. Učebnice pro střední školy (Prometheus). ISBN 80-719-6037-3.

  • LEPIL, Oldřich a Zdeněk KUPKA. Fyzika pro gymnázia: optika. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1993, 167 s. ISBN 80-042-6092-6.

  • LEPIL, Oldřich a Zdeněk KUPKA. Fyzika: Sbírka úloh pro střední školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, 1995, 269 s. Učebnice pro střední školy (Státní pedagogické nakladatelství). ISBN 80-719-6048-9.

  • NAHODIL, Josef a Zdeněk KUPKA. Fyzika v běžném životě: učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. 2., rozš. vyd. Praha: Prometheus, 2004, 206 s. Učebnice pro střední školy (Prometheus). ISBN 80-719-6278-3.

  • SVOBODA, Emanuel. Přehled středoškolské fyziky. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1991, 588 s. ISBN 80-042-2435-0.

  • ŠKVAŘIL, Luděk. Reálný fyzikální experiment II. - elektřina, magnetismus, optika. In: Učme fyziku jinak: Modul 2, reg. č. CZ.1.07/1.3.13/02.0006 [online]. 2012 [cit. 2014-11-27]. Dostupné z:http://fyzika.gjwprostejov.cz/uploads/modul_2.pdf

Obrázky

  • RNDr. Hana Kupková, Mgr. Jaroslav Petr

 

 

Pokus

Název pokusu: Hranolové spektrum

Cíl pokusu: demonstrace rozkladu bílého světla na jednoduché barvy, vysvětlení závislosti rychlosti světla a indexu lomu světla na jeho frekvenci

Určeno pro: 2. stupeň základní školy, střední školy, vyšší stupeň gymnázia

Pomůcky: světelný zdroj se žárovkou 12 V/20 W, clona s jednou štěrbinou, zdroj napětí 12 V, spojovací vodiče, magnetická tabule, hranol s možností upevnění na magnetickou tabuli, bílé stínítko

Časová náročnost na přípravu pokusu: 10 minut

Délka trvání pokusu: 10 minut

V hranolu se světlo láme dvakrát a svazek bílého světla se rozkládá na hranolové spektrum.

Video

This div will be replaced by the JW Player.

Hranolové spektrum

Logolink