KURZUS: Fizika I.

MODUL: Optika

13. lecke: Fényhullámok I.

A tananyag részletes feldolgozása:

  • tankönyv 69-től 74-ig
  • CD NODE 50-től 55-ig
A tananyag összefoglaló vázlata
  • fény mint transzverzális hullám
  • fény elektromágneses hullám
  • az emberi szem által érzékelhető hullámtartomány
    • hullámhossz λ 3,8*10-7 m - 7,6*10-7 m
    • frekvencia f 7,8*1014 - 3,9*1014
  • a fény vákuumbeli terjedési sebessége - lásd SI méter definíció 3*108 m/s
  • a fényhullámok interferenciája
    • sinusos hullámok
    • koherencia hossz értelmezése 1-2 mm-től 10 m nagyságrendig
  • Huygens-Fresnel-elv: A hullámfelület minden pontja elemi gömbhullámok kiindulópontjai és ezen elemi hullámok interferenciája adja a későbbi hullámképet.
  • a fény egyenes vonalú terjedése
  • a fény visszaverődése
  • a fény törése λ 1 λ 2 = c 1 c 2 = sin α sin β = n 2,1 törésmutató
Követelmények

Legyen képes

  • a látható fénytartomány jellemző fizikai mennyiségeit meghatározni Huygens Fresnel elv alapján
  • értelmezni a fény egyenesvonalú terjedését visszaverődését és fénytörését
  • a fénytörés törvényeit leíró Snellius-Descartes összefüggéseket alkalmazni
Kidolgozott feladat

A gyémánt levegőre vonatkozó törésmutatója 2,4. Legfeljebb mekkora szöget zárnak be a beesési merőlegessel a gyémántba kívülről behatoló fénysugarak?

Megoldás: A Snellius-Descartes törvény szerint:

sin α sin β = n 2,1

Innen a törési szög:

sin β = sin α n 2,1

Mivel a sin függvény 0 és 90 fok közt monoton növekvő, ezért a vizsgált β törési szög akkor a legnagyobb, ha α a lehető legnagyobb, ami 90 fokot jelent. Ekkor sin α = 1 , ezért a kérdezett maximális törési szög:

sin β max = 1 n 2,1 = 0,417 β max = 24,6 o

A gyémántba behatoló fénysugarak tehát legfeljebb 24,6o-os szöget zárnak be a beesési merőlegessel.

Ellenőrzések
Milyen hullámhosszúságú elektromágneses hullámot nevezünk fénynek?
300000 km
380-760 nm
1-10 m
100-500 μ m
Miért nem látjuk a szobában a lámpa több helyről visszaverődő fényét interferálni?
mert a lámpa fénye nem monokromatikus
mert kicsi a fényintenzitása
mert a lámpafény koherenciahossza sokkal kisebb, mint az itt fellépő útkülönbségek
mert interferálni csak a lézersugár tud
Mit nevezünk az anyag abszolút törésmutatójának?
a vákuum és az anyag sűrűségének arányát
a vákuumbeli fénysebesség és az anyagban terjedő fény sebességének arányát
az anyagban terjedő fény sebességének reciprokát
hogy az asztalról leejtve mennyire törik el
Milyen szögben kell az anyag felületét a fénysugárnak elérnie, hogy a visszavert fénysugár párhuzamos legyen a beérkező sugárral?
0o
90o
180o
45o