Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Promień lasera, czyli światło monochromatyczne, rozchodzi się po linii prostej zgodnie z zasadą Fermata. Ale czy zawsze tak jest? Jak wyglądałoby światło przechodzące przez roztwór koloidalny lub zakurzony pokój? To jest temat tego artykułu.
Promieniowanie laserowe rozchodzi się w jednorodnym ośrodku po linii prostej. Kiedy napotka granicę z innym ośrodkiem, może zostać wchłonięty, odbity, załamany lub rozproszony. Przyjrzyjmy się bliżej, od czego to zależy i jak to wygląda.
Odbicie światła
Podczas padania na gładką metalową powierzchnię promieniowanie lasera odbija się zgodnie z prawem odbicia (kąt odbicia jest równy kątowi padania). na ryc. Rysunek 1 pokazuje, że równoległe wiązki promieniowania laserowego padające na płaskie zwierciadło i odbite od niego pozostają równoległe.
Ryż. 1. Podczas padania na płaską powierzchnię równoległe promienie światła zachowują swoją równoległość
Kiedy powierzchnia odbijająca jest szorstka, światło jest rozproszone. Jest to wyraźnie widoczne na rys. 2, gdy wiązki światła laserowego padają na chropowatą ścianę. Wtedy nie widzimy, jak w poprzednim przykładzie, równoległych promieni odbitych. Rozproszone promienie sprawiają, że blat stołu, na którym stoi system, jest czerwony.
Ryż. 2. Promieniowanie laserowe padające na chropowatą powierzchnię ulega rozproszeniu
Załamanie światła
Kiedy promieniowanie laserowe pada na granicę między dwoma przezroczystymi ośrodkami, może zostać zarówno odbite, jak i załamane. Jej droga zależy od kąta padania i współczynników załamania światła obu ośrodków.
Światło padające z ośrodka o wyższym współczynniku załamania światła do ośrodka o niższym współczynniku załamania światła pod kątem przekraczającym tzw. kąt graniczny ( αpr ) podlega tylko zjawisko odbicia. Pokazano to na ryc. 3.
Ryż. 3. Światło lasera padające na granicę między dwoma przezroczystymi ośrodkami
Jeżeli kąt padania jest mniejszy niż kąt graniczny, światło zostanie jednocześnie odbite i załamane zgodnie z prawem załamania (rys. 4):
grzech α / grzech β=n2/ n1 .
Ryż. 4
Jeżeli kąt padania jest równy kątowi brzegowemu, to załamana wiązka „ślizga się” po granicy dwóch ośrodków (rys. 5).
Ryż. 5. Promieniowanie laserowe przesuwa się wzdłuż granicy dwóch ośrodków
Innymi słowy, promieniowanie laserowe pada na granicę dwóch ośrodków przezroczystych w taki sposób, że współczynnik załamania pierwszego ośrodka jest większy niż współczynnik załamania drugiego ośrodka pod kątem równym kątowi granicy, nie wnika do drugiego ośrodka, ale „ślizga się” wzdłuż granicy dwóch ośrodków.
Jeśli kąt padania wynosi 0°, światło przechodzi do innego ośrodka bez zmiany kierunku propagacji (rys. 6).
Ryż. 6. Jeśli kąt padania wynosi 0, kierunek rozchodzenia się światła nie zmienia się
Rozpraszanie światła w ośrodku niejednorodnym
Warto się też zastanowić, jak wygląda sytuacja, gdy mamy do czynienia z ośrodkiem niejednorodnym, takim jak koloid lub zawiesina. Światło jest rozpraszane przez te niejednorodności. Najbardziej znanym efektem rozpraszania światła w powietrzu jest obserwowany kolor nieba.
W powietrzu, podobnie jak w cieczach, możemy zaobserwować tzw. efekt Tyndalla, również oparty na rozpraszaniu światła przez cząsteczki ośrodka. W tym przypadku powstaje charakterystyczny stożek światła (ryc. 7), widoczny na ciemnym tle. Zjawisko to można zaobserwować na cząsteczkach pary wodnej, dymu lub zanieczyszczeń w powietrzu.
Efekt Tyndalla, rozpraszanie Tyndalla (angielski efekt Tyndalla) - efekt optyczny, rozpraszanie światła, gdy wiązka światła przechodzi przez optycznie niejednorodny ośrodek. Zwykle widziany jako świecący stożek (stożek Tyndalla) widoczny na ciemnym tle.
Wikipedia
Ryż. 7. Światło przechodzące przez roztwór koloidalny jest rozpraszane na cząsteczkach, co prowadzi do rozszerzenia wiązki i powstania tzw. stożka Tyndalla