Vypracovala: B. Horváthová
 
 
Optika študuje podstatu a zákonitosti svetelných javov. Patrí k najstarším odborom fyziky. Svetlo je elektromagnetické vlnenie s vlnovou dĺžkou od 390 nm do 790 nm. Má schopnosť vyvolať v ľudskom oku svetelný vnem. Vo vákuu sa svetlo šíri rýchlosťou . V látkovom prostredí je rýchlosť svetla vždy menšia.
Svetlo môžeme charakterizovať vlnovou dĺžkou 
f - je frekvencia a určuje farbu svetla. Monofrekvenčné svetlo (monochromatické) je svetlo s určitou konštantnou frekvenciou. Šírenie svetla ovplyvňuje prostredie, ktorým prechádza. Optické prostredie môže byť: priehľadné – číre sklo, nedochádza k rozptylu svetla, priesvitné – matné sklo, svetlo sa čiastočne rozptyľuje, nepriehľadné - svetlo sa pohlcuje, alebo odráža.
 
Opticky homogénne prostredie má všade rovnaké optické vlastnosti. Ak je v určitom prostredí vo všetkých smeroch rovnaká rýchlosť šírenia svetla, tak toto prostredie nazývame opticky izotrópne prostredie. O anizotrópnom prostredí hovoríme vtedy keď, rýchlosť svetla závisí od smeru šírenia.
Pre šírenie svetla v optickom homogénnom izotrópnom prostredí platí Huygensov princíp. Vlnoplocha postupného vlnenia je množina bodov, v ktorých má vlnenie v  istom časovom okamihu rovnakú fázu.
 
Každý bod vlnoplochy, do ktorého sa dostalo vlnenie v istom okamihu, môžeme pokladať za zdroj elementárneho vlnenia, ktoré sa z neho šíri v elementárnych vlnoplochách. Vlnoplocha v  ďalšom okamihu je vonkajšia obalová plocha všetkých elementárnych vlnoplôch.
 
Zdroj:http://www.lems.brown.edu/~leymarie/WaveRender/Figures/FigHuygens2.jpg
 

Ak dopadá svetlo na rozhranie dvoch optických prostredí s rôznymi indexami lomu, potom sa čiastočne odráža a čiastočne prechádza z jedného prostredia do druhého.
Index lomu optického prostredia n je veličina daná pomerom rýchlosti svetla vo vákuu c, a rýchlosti svetla v danom prostredí : 
 
Zákon odrazu: Ak dopadá svetlo na rozhranie dvoch prostredí pod uhlom , odráža sa pod uhlom  . a odrazený lúč leží v rovine dopadu.
 
Na nasledujúcom obrázku vidíme odraz rovinnej vlnoplochy odvodený pomocou Huygensovho princípu. Rovina dopadu je určená dopadajúcim lúčom a kolmicou dopadu. Kolmica dopadu je priamka prechádzajúca kolmo na rozhranie v mieste dopadu.
 
 
 
Zákon lomu: Ak dopadá svetelný lúč z prostredia s indexom lomu n1 do prostredia s indexom lomu n2 , pričom , dochádza k jeho lomu. Lomený lúč zostáva v rovine dopadu. Pre uhol dopadu a uhol lomu platí Snellov zákon:
 
 
Môžu nastať dve situácie:
 
a) lom ku kolmici , nastáva pri prechode svetla z opticky redšieho prostredia do opticky hustejšieho.
 
b) lom od kolmice , nastáva pri prechode svetla z opticky hustejšieho prostredia do opticky redšieho prosredia.
 
 
 
Pri lome svetla od kolmice nastáva úplný odraz pri medznom uhle dopadu a pri všetkých väčších uhloch. Ak je pri lome svetla uhol dopadu , k lomu svetla nedochádza, vzniká úplný odraz.
Pri úplnom odraze opticky redším prostredím a vzduchu platí:
 
Úplný odraz sa využíva v prístrojoch na meranie indexu lomu v refraktometroch, v optických vláknach. Je to tenké vlákno z čistého skla a na jeho stenách nastáva úplný odraz. Využívajú sa na diaľkový prenos dát, optické vláknové senzory, pre aplikácie v medicíne, pre priemyselné aplikácie.
Svetlá s rôznymi frekvenciami sa v danom prostredí šíria rôznou rýchlosťou, a preto majú i rozličné indexy lomu. Vplyvom rôznych indexov lomu sa monofrekvenčné svetlá na rozhraní dvoch prostredí pri vstupe do druhého prostredia rozlične lámu. Tento jav sa nazýva disperzia.
Na trojbokom hranole sa môžeme presvedčiť že biele svetlo sa láme pomocou disperzie a vzniká farebné spektrum. Tieto svetlá už nemožno ďalej rozkladať.
Na dole uvedenej adrese sa nachádza animácia, keď kliknete na druhý hranol, môžete ním pohybovať a pozorovať výsledný efekt. Po uplatnení druhého hranola sa farebný pás svetla znovu zloží do bieleho slnečného svetla.
 
 
Zdroj:
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/newton/index.html

 
Interferencia svetla dokazuje vlnové vlastnosti svetla. Pozorovateľná interferencia nastáva, ak je splnená podmienka koherencie svetelného vlnenia. Koherentnésú dve svetelné vlnenia s rovnakou frekvenciou, ktorých vzájomný fázový rozdiel je v danom mieste konštantný.
Interferenciu možno najlepšie pozorovať na veľmi tenkých vrstvách.
 
 
1-dopadajúce koherentné vlnenie, 2-odrazené vlnenie na rozhraní A, 3-odrazené vlnenie na rozhraní B 
 
 
Podmienka pre interferenčné maximum v odrazenom svetle
 
Podmienka pre interferenčné minimum v odrazenom svetle
   k = 1,2,3,.......sa nazýva rád interferenčného maxima alebo minima
 
Interferenčné javy sa využívajú na kontrolu rovinných aj guľových plôch, pri vytváraní holografických obrazcov, na presné meranie dĺžky.
 
Ohyb vlnenia je jav, pri ktorom sa vlnenie dostáva aj do oblasti geometrického tieňa. Môžme ho pozorovať napríklad ak prechádza svetlo štrbinou, ktorej šírka je porovnateľná s vlnovou dĺžkou svetla.
 
Svetlo je postupné priečne elektromagnetické vlnenie. Vektor intenzity elektrického poľa je vždy kolmý na smer šírenia svetla, ale v prípade nepolarizovaného svetla mení celkom náhodne svoj smer. V prípade polarizovaného svetla vektor intenzity kmitá neustále v jednej rovine.
 
Svetlo je možné polarizovať niekoľkými spôsobmi:
 
a) polarizácia odrazom. Svetlo sa čiastočne polarizuje pri odraze. Pri Brewsterovom uhle je odrazené svetlo úplne lineárne polarizované. Pri odraze na rozhraní vzduch – prostredie s indexom lomu n:
 
b) polarizácia polaroidom, používajú sa polarizačné filtre
 
c) polarizácia dvojlomom, svetelný lúč na rozhraní s kryštálom islandského vápenca sa rozdelí v dôsledku anizotropie na dva lúče, riadny a mimoriadny. Oba lúče sú lineárne polarizované.
 
Oko nie je schopné rozlíšiť prirodzené svetlo a polarizované. Na to potrebujeme analyzátor. Polarizované svetlo sa používa pri skúmaní opticky aktívnych látok, ktoré otáčajú rovinu polarizovaného svetla. Napríklad určenie koncentrácie cukru.
 
 
Úlohy:
1) Vymenujte a charakterizujte rôzne optické prostredia.
2) Kedy vzniká úplný odraz a kde sa využíva?
3) Ako dochádza k polarizácii svetla?
 
Použitá literatúra:
V. Lank, M. Vondra- Fyzika v kocke pre stredné školy
P. Tarábek a kol. – Zmaturuj z fyziky