2. Odraz světla. Úplný odraz světla

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
p1…dopadající paprsek
p2...odražený paprsek
p3…lomený paprsek
k…kolmice dopadu
v1…rychlost světla v 1.
prostředí
v2…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 - v1 a v2.
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
V našem pokusu světlo postupuje
úplný odraz světla.
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.
Optický kabel
Moderní zařízení pro přenos
optického signálu ve sdělovací
technice. Tvoří ho optické vlákno,
světlovod.
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].
Dostupný na WWW: 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].
Dostupný na WWW:
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].
Dostupný na WWW:
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].
Dostupný na WWW:
http://www.gymhol.cz/projekt/fyzika/02_odraz_a_lom/lom01.JPG
AUTOR NEUVEDEN. http://www.stylovazena.cz [online]. [cit. 27.10.2012].
Dostupný na WWW: http://www.stylovazena.cz/wpcontent/uploads/2009/10/zrcadlo1.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://www.gymkrom.cz [online]. [cit. 27.10.2012].
Dostupný na WWW:
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].
Dostupný na WWW:
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].
Dostupný na WWW:
http://www.ped.muni.cz/wphy/publikace/jancovicdiplomka2_soubory/image
022.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://img.fotoalba.centrum.cz [online]. [cit. 27.10.2012].
Dostupný na WWW:
http://img.fotoalba.centrum.cz/img2/218/11870218_2_jsun8j.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://pctuning.tyden.cz [online]. [cit. 27.10.2012].
Dostupný na WWW:
http://pctuning.tyden.cz/ilustrace2/vopi/grafika_3dguru_pixelshader_fressn
ell.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://www.aldebaran.cz [online]. [cit. 28.10.2012].
Dostupný na WWW:
http://www.aldebaran.cz/bulletin/2012_33/obr1hranol.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://mm.denik.cz [online]. [cit. 28.10.2012].
Dostupný na WWW:
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].
Dostupný na WWW: http://predmety.skylan.sk/svetlo/cerpoh.gif
AUTOR NEUVEDEN. http://www.gymhol.cz [online]. [cit. 27.10.2012].
Dostupný na WWW:
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].
Dostupný na WWW: http://vladkaz.weblahko.sk/lom_svetla/5.png
AUTOR NEUVEDEN. http://www.biboral.cz [online]. [cit. 27.10.2012].
Dostupný na WWW:
http://www.biboral.cz/templates/graphic/polarized_master_00.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://www.zeaba.com [online]. [cit. 28.10.2012].
Dostupný na WWW: 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].
Dostupný na WWW: 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]. Dostupný na WWW:
http://thumbs.dreamstime.com/thumb_11/1115750807k460Nt.jpg
AUTOR NEUVEDEN. http://macao.communications.museum [online]. [cit.
27.10.2012]. Dostupný na WWW:
http://macao.communications.museum/images/exhibits/2_8_3_1.png
Děkuji Vám za pozornost 
Mgr. Hana Stravová, Gymnázium Židlochovice, říjen 2012