Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Laserový paprsek neboli monochromatické světlo se šíří přímočaře podle Fermatova principu. Ale je to vždy takhle? Jak by vypadalo světlo procházející koloidním roztokem nebo prašnou místností? Toto je téma tohoto článku.
Laserové záření se šíří v homogenním prostředí přímočaře. Když narazí na hranici s jiným médiem, může být absorbován, odražen, lámán nebo rozptýlen. Pojďme se blíže podívat, na čem to závisí a jak to vypadá.
Odraz světla
Při dopadu na hladký kovový povrch se laserové záření odráží podle zákona odrazu (úhel odrazu je roven úhlu dopadu). Na Obr. Obrázek 1 ukazuje, že rovnoběžné paprsky laserového záření dopadající na ploché zrcadlo a odražené od něj zůstávají rovnoběžné.
Rýže. 1. Při dopadu na rovnou plochu si rovnoběžné paprsky světla zachovávají svou rovnoběžnost
Když je odrazný povrch drsný, světlo se rozptyluje. To je jasně vidět na Obr. 2, když paprsky laserového světla dopadají na hrubou zeď. Pak nevidíme, jako v předchozím příkladu, paralelně odražené paprsky. Rozptýlené paprsky zbarví desku stolu, na které systém sedí.
Rýže. 2. Laserové záření dopadající na drsný povrch je rozptýleno
Lom světla
Když laserové záření dopadne na hranici mezi dvěma pro něj propustnými médii, může se jak odrážet, tak lámat. Jeho dráha závisí na úhlu dopadu a indexech lomu dvou prostředí.
Světlo dopadající z média s vyšším indexem lomu do média s nižším indexem lomu pod úhlem přesahujícím tzv. limitní úhel ( αpr ) podléhá pouze fenomén odrazu. To je znázorněno na Obr. 3.
Rýže. 3. Laserové světlo dopadající na rozhraní mezi dvěma průhlednými médii
Pokud je úhel dopadu menší než mezní úhel, bude se světlo současně odrážet a lámat podle zákona lomu (obr. 4):
hřích α / hřích β=n2/ n1 .
Rýže. 4
Pokud je úhel dopadu roven hraničnímu úhlu, pak lomený paprsek "klouže" podél rozhraní dvou prostředí (obr. 5).
Rýže. 5. Laserové záření klouže podél hranice dvou médií
Jinými slovy, laserové záření dopadající na rozhraní dvou průhledných médií tak, že index lomu prvního média je větší než index lomu druhého média v úhlu rovném úhlu rozhraní, neproniká do druhého média, ale "klouže" podél hranice dvou med.
Pokud je úhel dopadu 0°, světlo přechází do jiného prostředí bez změny směru šíření (obr. 6).
Rýže. 6. Pokud je úhel dopadu 0, směr šíření světla se nemění
Rozptyl světla v nehomogenním prostředí
Také stojí za úvahu, jak vypadá situace, když máme co do činění s nehomogenním prostředím, jako je koloid nebo suspenze. Světlo je těmito nehomogenitami rozptylováno. Nejznámějším efektem rozptylu světla ve vzduchu je pozorovaná barva oblohy.
Ve vzduchu, stejně jako v kapalinách, můžeme pozorovat tzv. Tyndallův efekt, rovněž založený na rozptylu světla molekulami média. V tomto případě se vytvoří charakteristický kužel světla (obr. 7), viditelný na tmavém pozadí. Tento jev lze pozorovat na částicích vodní páry, kouře nebo škodlivin ve vzduchu.
Tyndallův efekt, Tyndallův rozptyl (anglicky Tyndall effect) - optický efekt, rozptyl světla při průchodu světelného paprsku opticky nehomogenním prostředím. Obvykle viděn jako světelný kužel (Tyndallův kužel) viditelný na tmavém pozadí.
Wikipedie
Rýže. 7. Světlo procházející koloidním roztokem se rozptyluje na částicích, což vede k expanzi paprsku a vzniku tzv. Tyndallova kužele