Valna optika: interferencija, difrakcija i polarizacija svjetlosti

Valna optika

Valna optika (interferencija svjetlosti): interferenciju možemo uočiti ako iz jednog izvora koherentne svjetlosti napravimo dva, a valna optika može biti:

• konstruktivna (dva vala zbrajaju valne duljine, △x=k*π)
• destruktivna (poništavanje valnih duljina, △x=(2k-1)*π/2)

Youngov eksperiment

Youngov eksperiment dokazao je da se svjetlost može širiti iza prepreke te da na zastoru nastaju svijetle i tamne pruge (δ=π*k):

• položaj svijetle pruge (s=kπa/d) (konstruktivna, interferencijski maksimum)
• položaj tamne pruge (s=(2k+1)πa/2d) (destruktivna, interferencijski minimum)

Hologram

Hologram je 3D slika kreirana interferencijom laserskih zraka unutar holografskog materijala. Objekt se osvijetli paralelnim monokromatskim koherentnim snopom svjetlosti, a dio tog istog snopa pada i na fotoploču, na kojoj dolazi do interferencije dvaju polja svjetlosti. Na fotoploči ne vide se konture predmeta, nego interferencijski uzorci koji u svojim tamnim i svijetlim linijama daju sve informacije o smjeru, intenzitetu i fazi svjetlosti sa snimljenog predmeta.

Interferencija na tankom sloju

Interferencija na tankom sloju ovisi o debljini sloja i indeksu loma:

1. Upadna zraka svjetlosti upada na površinu tankog sloja.
2. Jedan dio svjetlosti se reflektira na površinu.
3. Drugi dio svjetlosti uspijeva proći kroz sloj.
4. Zatim se reflektira od donje površine.
5. Interferencija nastaje između 2) i 5).
6. Preostali dio svjetlosti prolazi kroz donju površinu.

Ogib (difrakcija) valova

Ogib (difrakcija) valova temelji se na Huygensovom principu: svaka čestica sredstva do koje dođe val postaje izvor elementarnog vala, zbog čega valovi skreću iza prepreke. To nazivamo ogib (difrakcija) valova.

• Ogib na maloj prepreci (nacrtaj)
• Uvjet za tamu (poništenje snopova, nacrtaj)
• Uvjet za svjetlo (nacrtaj)
• Ogib na optičkoj rešetki (niz uskih ekvidistantnih pukotina): razmak dvaju susjednih pukotina označavamo s d (konstanta rešetke)

Newtonovi kolobari

Newtonovi kolobari koriste se za testiranje točnosti površine leća. To su koncentrični tamni i svijetli prstenovi (valovi) koji nastaju zbog interferencije na Newtonovim staklima.

Newtonova stakla su ploče i plankonveksne leće na kojima, nakon osvjetljavanja, nastaju Newtonovi kolobari. Osvijetlimo li ih bijelom svjetlošću, kolobari će biti u bojama.

Polarizacija svjetlosti

Polarizacija svjetlosti: polaroidi propuštaju nepolariziranu (O) i linearno polariziranu svjetlost (I).

• Svjetlost je transverzalni elektromagnetski val koji nastaje ubrzanim gibanjem električnog naboja.
• Brzina svjetlosti u sredstvu ovisi o električnim i magnetskim svojstvima sredstva (c=1/√(ε₀μ₀)).
• Električno i magnetsko polje titraju istovremeno.
• Silnice električnog polja su okomite na silnice magnetskog polja i titraju okomito na smjer širenja.