Fizička optika

1. Uvod

2

optika

Uvod

2. Interferencija svetlosti

1. Uvod

Interferencija i difrakcija svetlosti19. veka, čime je pokazano da svetlost

Pojava polarizacije talasa pokazalatransverzalni.transverzalni.

U drugoj polovini 19. veka (1863. godineteoriju – teorijski je dokazao da u prirodivakuum prostiru brzinom svetlosti. Pelektromagnetni talas.

1888. godine nemački fizičar 1888. godine nemački fizičarprirodu elektromagnetnih talasa.

Dakle i elektromagnetni talasiinterferencije, difrakcije i polarizacije

svetlosti otkrivene su početkomsvetlost ima talasnu prirodu.

pokazala je da su svetlosni talasi

godine) Maksvel je postavio elektromagnetnuprirodi postoje elektromagnetni talasi koji se kroz. Postalo je jasno da svetlost predstavlja

fizičar Herc eksperimentalno potvrđuje talasnufizičar Herc eksperimentalno potvrđuje talasnu

talasi, kao i svetlost, pokazuju pojavepolarizacije.

2. Interferencija svetlosti Interferencija predstavlja slaganje dva ili više

koji se istovremeno prostiru kroz neku elastičnu sredinu, da bude pojačan ili oslabljenda bude pojačan ili oslabljen

Efektišto nastaju

Ako sumaksimalnomaksimalnosuprotnojoslabljen

Ova raspodelaje nainterferencije

Interferencija predstavlja slaganje dva ili više talasa, koji se istovremeno prostiru kroz neku elastičnu sredinu, pri čemu nastaje rezultujući talas koji može da bude pojačan ili oslabljen.da bude pojačan ili oslabljen.

interferencije kod svetlosti manifestuju se takonastaju svetle i tamne zone.

su talasi u istoj fazi rezultujući talas jemaksimalno pojačan (svetlo mesto), a ako su umaksimalno pojačan (svetlo mesto), a ako su usuprotnoj fazi rezultujući talas je maksimalnooslabljen (tamno mesto).

raspodela maksimalnih i minimalnih intenzitetaodredjeni način pravilna i predstavlja efekat

interferencije - interferencionu sliku.

2. Interferencija svetlosti Kod interferencije npr. dva talasa,osciluju i zbog jednog i zbog drugog

Dolazi do slaganja oscilacija i javljajukoje su praćene rezultujućim talasom

Trajni efekti interferencije svetlosti mogukoherentnom svetlošću. To je svetlostfrekvencijom (fazna razlika je konstantna),makroskopskog gledišta traje duže vreme

Svetlosni izvor manjih dimenzija daje

koje su praćene rezultujućim talasom

Svetlosni izvor manjih dimenzija dajevelika u odnosu na dimenzije izvora. Svetlosni

Da bi došlo do pojave interferencijekoherentni moraju biti i naelektričnog polja moraju biti kolinearni* Dva vektora su kolinearna ako su predstavljen

talasa, čestice elastične sredinedrugog talasa.

javljaju se rezultujuće oscilacijetalasom.

mogu se dobiti samo sasvetlost koja se emituje sa istom

konstantna), koja je istog pravca a savreme.

daje koherentnu svetlost na rastojanjima koja su

talasom.

daje koherentnu svetlost na rastojanjima koja suSvetlosni izvor bi trebao biti monohromatski.

interferencije talasi pored toga što moraju bitiisti način polarizovani, tj. njihovi vektori

kolinearni.*predstavljena usmerenim dužima na jednoj pravoj ili na paralelnim pravama.

2. Interferencija svetlosti

U zavisnosti od razlike u fazama dva

Kada se dva ili više svetlosnih talasa električna polja se kombinuju u rezultatno

U zavisnosti od razlike u fazama dva

a) konstruktivna(maksimalno pojačanje talasa)

dva snopa svetlosti, interferencija može biti:

svetlosnih talasa sastanu u istoj tački prostora, njihovarezultatno polje po principu superpozicije.

dva snopa svetlosti, interferencija može biti:

b) destruktivna(maksimalno slabljenje talasa).

2. Interferencija svetlosti

a) Na mestu gde se breg jednog talasabregom drugog talasa tj. kada sufazi, nastaje njihovo pojačanjekonstruktivna interferencija.

Iz ta dva svetlosna talasa spajanjemjedan talas koji ima amplitudualgebarskom zbiru amplitudatalasa ali istu talasnu dužinu.

Talasi su u fazi kada je njihova fazna razlika:

tj.

gde je k = 0, ±1, ± 2, ......

talasa poklapa sasu talasi u istoj

pojačanje odnosno

spajanjem nastajeamplitudu jednaku

pojedinačnih

Talasi su u fazi kada je njihova fazna razlika:

2, ......

2. Interferencija svetlosti

a) Na mestu gde se breg jednog talasadoljom drugog talasa tj. kada su talasifazi, nastaje njihovo slabljenjedestruktivna interferencija.

Iz ta dva svetlosna talasa spajanjemjedan talas koji ima amplitudualgebarskoj razlici amplitudatalasa ali istu talasnu dužinu.

Talasi su u protiv fazi kada je njihova fazna razlika:

gde je k = 0, ± 1, ±

talasa poklapa satalasi u protiv

slabljenje odnosno

spajanjem nastajeamplitudu jednaku

pojedinačnih

Talasi su u protiv fazi kada je njihova fazna razlika:

tj.

± 2, ......

2. Interferencija svetlosti

Najveći efekat interferencije sejednake. Tada se dobijaju potpunointerferencionoj slici.interferencionoj slici.

dobija kada su amplitude talasa potpunopotpuno svetla ili potpuno tamna mesta na

2. Interferencija svetlosti

Superpozicija različitih talasa dovodimesta na kojima su se desiledestruktivna interferencija pri čemupromenljiva sa vremenom.

dovodi do nizakonstruktivna i

čemu su ta mesta

Poseban slučaj interferencijeje stojeći talas (pogledati

lab. vežbu).

2. Interferencija svetlosti

Dobijanja koherentne svetlosti - Jang

Ispred tačkastog izvora svetlosti Sšire po koncentričnim sferama), postavšire po koncentričnim sferama), postavzaklon sa dva uzana proreza (S1,S2). Talasi istovremeno pogađaju otvore Na osnovu Hajgensovog principa, ovinovih elementarnih talasa.

Jang

S (odakle se svetl. talasipostavljen je vertikalnipostavljen je vertikalni

otvore S1 i S2;ovi otvori postaju izvori

Pošto su oscilacijena prorezima S1 i S2izazvane istim talasom, izazvane istim talasom, one se odvijaju ujednakim fazama i saistim amplitudama. To znači da su talasi koje daju izvori S1 i S2koherentni.

2. Interferencija svetlosti

Jangov eksperiment (1801.)

Ulazna svetlost dolazi na prvu prepreku na kojoj se nalazi

Talas koji nastaje iz tog proreza dolazi na drugu prepreku koja sadržiTalas koji nastaje iz tog proreza dolazi na drugu prepreku koja sadržiproreza S1 i S2 na međusobnom rastojanju d.

Ova dva proreza služe kao koherentni izvorizato što talasi koji nastaju iz njih su iste talasnedužine i zbog toga postoji konstantna razlikau fazi. Dolazi do superponiranja talasa.

Svetlost iz S1 i S2 stvara na ekranu vidljivesvetle pruge (rezultat konstruktivne interferencije)

i tamne pruge (rezultat destruktivne interferencije).

lazna svetlost dolazi na prvu prepreku na kojoj se nalazi tanki zarez (prorez) S0.

Talas koji nastaje iz tog proreza dolazi na drugu prepreku koja sadrži dva paralelna Talas koji nastaje iz tog proreza dolazi na drugu prepreku koja sadrži dva paralelna na međusobnom rastojanju d.

izvoriiste talasne

a postoji konstantna razlika

vidljivepruge (rezultat konstruktivne interferencije)

(rezultat destruktivne

2.Interferencija svetlosti

Razlika u fazi je uslovljena putnom razlikom

Jangov eksperiment (1801.)

Putna razlika je: Putna razlika je:

Razlika u fazi je uslovljena putnom razlikom (Dl) svetlosnih talasa.

2. Interferencija svetlosti

Putna razlika(Dl) svetlosnih talasa

Jangov eksperiment (1801.)

svetlosnih talasa. Interferencioni maksimumi(svetle pruge) će se pojavitiukoliko su svetlosni zraci izizvora S1 i S2 u fazi, odnosnoizvora S1 i S2 u fazi, odnosnoukoliko je njihova putna razlikajednaka celobrojnom umnoškutalasne dužine svetlosti:

2. Interferencija svetlosti

Putna razlika(Dl) svetlosnih talasa

Jangov eksperiment (1801.)

svetlosnih talasa. Za interferencioni maksimumi(svetle pruge):

r1, r2 - dužine puteva talasa. d – rastojanje između proreza S1 i S2. a –ugao skretanja zraka koji je približno isti za oba zraka. l – talasna dužina svetlosti. l – talasna dužina svetlosti.

x0,± x1, ± x2 ,..- rastojanja pruga od O.

k = 0, ± 1, ± 2,. – redni broj maksimuma. xk - rastojanje k-tog maksimuma od centralnog, tj.

Talasi se u tački O susreću bezmaksimalno pojačanje. U tački Omaksimum.

2. Interferencija svetlostiJangov eksperiment (1801.)

maksimum.

Sa obe strane od centralnog maksimuma (tačke O) nalaze se na rastojanjima, ± x1, ± x2 ,..- maksimumi prvog, drugog reda...

Svi interferencioni maksimumi su istog intenziteta.

bez fazne razlike–se nalazi centralni

Sa obe strane od centralnog maksimuma (tačke O) nalaze se na maksimumi prvog, drugog reda...i td.

Svi interferencioni maksimumi su istog intenziteta.

2. Interferencija svetlosti

Putna razlika(Dl) svetlosnih talasa

Jangov eksperiment (1801.)

Interferencioni minimumi (tamnepojaviti ukoliko su svetlosni zraci izprotiv fazi, odnosno ukoliko je njihovajednaka neparnom umnošku polovinesvetlosti:

k = 0, ± 1, ± 2,. – redni broj minimuma.

svetlosnih talasa.

tamne pruge) će seiz izvora S1 i S2 u

njihova putna razlikapolovine talasne dužine

redni broj minimuma.

2. Interferencija svetlosti

1) Rastojanje između svetlih pruga

2) Rastojanje između tamnih prugaslike na ekranu:

pruga interferencione slike na ekranu:

interferencione

2.Interferencija svetlosti

Jang je koristio sunčevu svetlost u kojojsliku, što čini efekat težim za registrovanje

Jangov eksperiment (1801.)

sliku, što čini efekat težim za registrovanje

Jednostavnije je da se ovaj eksperiment izvede monohromatskom svetlošću.

kojoj svaka boja formira svoju interferencionuregistrovanje.registrovanje.

Jednostavnije je da se ovaj eksperiment izvede monohromatskom svetlošću.

2. Interferencija svetlostiFrenelov eksperiment (1821.)

Frenel je izveo interferencione eksperimenteFrenel je izveo interferencione eksperimente1. dvostruku prizmu i2. dva ravna ogledala .

1. Pomoću dvostruke prizmeomogućeno je da se zracisvetlosti iz istog izvora sustignusvetlosti iz istog izvora sustignuposle prelamanja pri čemu sestvara utisak da zraci polaze izdva izvora.

eksperimente koristeći: eksperimente koristeći:

2. Interferencija svetlostiFrenelov eksperiment (1821.)

2.Ispred dva ravna ogledala, koja suIspred dva ravna ogledala, koja sustepeni postavljen je izvor monohromatskeprostire se kao da dolazi iz dva izvoraOvi likovi će se ponašati kao dvainterferencionu sliku.

su stavljena pod uglom nesto manjim od 180su stavljena pod uglom nesto manjim od 180monohromatske svetlosti. Svetlost se odbija od ogledala i

izvora – formiranih likova izvora u ogledalima.(koherentna) izvora i formiraće na zaklonu

2. Interferencija talasa

Šarenilo boja, koje pri dnevnoj svetlostizapažamo na mehuru sapunice ili tankomsloju ulja koje pliva po vodi, objašnjavaintereferencijom svetlosnih talasa kojiodbijaju od gornje i donje graničnepovršine tankog sloja ulja, odnosnopovršine tankog sloja ulja, odnosnosapunice. Ova pojava je poznata inazivom boje tankih listića.

svetlostitankom

objašnjava sekoji se

graničneodnosnoodnosno

i pod