Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Laserový lúč alebo monochromatické svetlo sa šíri priamočiaro podľa Fermatovho princípu. Ale je to vždy takto? Ako by vyzeralo svetlo prechádzajúce cez koloidný roztok alebo zaprášenú miestnosť? Toto je téma tohto článku.
Laserové žiarenie sa šíri v homogénnom prostredí priamočiaro. Keď narazí na hranicu s iným médiom, môže byť absorbovaný, odrazený, lámaný alebo rozptýlený. Poďme sa bližšie pozrieť na to, od čoho to závisí a ako to vyzerá.
Odraz svetla
Pri dopade na hladký kovový povrch sa laserové žiarenie odráža podľa zákona odrazu (uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu). Na obr. Obrázok 1 ukazuje, že paralelné lúče laserového žiarenia dopadajúce na ploché zrkadlo a odrazené od neho zostávajú rovnobežné.
Ryža. 1. Pri dopade na rovnú plochu si rovnobežné lúče svetla zachovávajú svoju rovnobežnosť
Keď je odrazový povrch drsný, svetlo sa rozptýli. To je jasne vidieť na obr. 2, keď lúče laserového svetla dopadajú na hrubú stenu. Potom nevidíme, ako v predchádzajúcom príklade, paralelne odrazené lúče. Rozptýlené lúče robia stolovú dosku, na ktorej systém sedí, červenú.
Ryža. 2. Laserové žiarenie dopadajúce na drsný povrch je rozptýlené
Lom svetla
Keď laserové žiarenie dopadne na hranicu medzi dvoma transparentnými médiami, môže sa odrážať aj lámať. Jeho dráha závisí od uhla dopadu a indexov lomu dvoch médií.
Svetlo dopadajúce z média s vyšším indexom lomu do média s nižším indexom lomu pod uhlom presahujúcim takzvaný limitný uhol ( αpr ) podlieha iba fenomén odrazu. To je znázornené na obr. 3.
Ryža. 3. Laserové svetlo dopadajúce na rozhranie medzi dvoma priehľadnými médiami
Ak je uhol dopadu menší ako medzný uhol, svetlo sa bude súčasne odrážať a lámať podľa zákona lomu (obr. 4):
sin α / sin β=n2/ n1 .
Ryža. 4
Ak sa uhol dopadu rovná hraničnému uhlu, potom lomený lúč „kĺzne“ pozdĺž hranice dvoch médií (obr. 5).
Ryža. 5. Laserové žiarenie kĺže po hranici dvoch médií
Inými slovami, laserové žiarenie dopadajúce na hranicu dvoch priehľadných médií tak, že index lomu prvého média je väčší ako index lomu druhého média pod uhlom rovnajúcim sa uhlu hranice, nepreniká do druhého média, ale "kĺzne" pozdĺž hranice dvoch med.
Ak je uhol dopadu 0°, svetlo prechádza do iného prostredia bez zmeny smeru šírenia (obr. 6).
Ryža. 6. Ak je uhol dopadu 0, smer šírenia svetla sa nemení
Rozptyl svetla v nehomogénnom prostredí
Za úvahu stojí aj to, ako vyzerá situácia, keď máme do činenia s nehomogénnym médiom, ako je koloid alebo suspenzia. Svetlo je týmito nehomogenitami rozptýlené. Najznámejším efektom rozptylu svetla vo vzduchu je pozorovaná farba oblohy.
Vo vzduchu, ako aj v kvapalinách, môžeme pozorovať takzvaný Tyndallov efekt, založený aj na rozptyle svetla molekulami média. V tomto prípade sa vytvorí charakteristický kužeľ svetla (obr. 7), viditeľný na tmavom pozadí. Tento jav je možné pozorovať na časticiach vodnej pary, dymu alebo škodlivín vo vzduchu.
Tyndallov efekt, Tyndallov rozptyl (anglicky Tyndall effect) - optický efekt, rozptyl svetla pri prechode svetelného lúča cez opticky nehomogénne prostredie. Zvyčajne videný ako svetelný kužeľ (Tyndallov kužeľ) viditeľný na tmavom pozadí.
Wikipedia
Ryža. 7. Svetlo prechádzajúce cez koloidný roztok je rozptýlené na časticiach, čo vedie k expanzii lúča a vytvoreniu Tyndallovho kužeľa tzv.