difrakcia zu logo ef logo

Demonštrácie

Mapa výstavy Krajina vĺn. Prejdite kurzorom myši ponad jednotlivé číslice, označujúce danú demonštráciu.
Mapa výstavy Krajina vĺn. Prejdite kurzorom myši ponad jednotlivé číslice, označujúce danú demonštráciu.
mapaA

1

Vlny na voľnom lankuKeď v lanku pohybom páčky na jeho začiatku vyvoláte „rozruch“ (vychýlite ho z rovnovážneho stavu), vychýlená časť lanka odovzdá rozruch susedným častiam – lankom sa bude šíriť vlna. Na konci lanka sa vlna odrazí a šíri naspäť. Všimnite si, že sa šíri vlna, nie lano!

2

Model pevnej látkyV tomto modeli pevnej látky sa „vlna“ šíri tým, že poloha jednej magnetky ovplyvňuje polohu susednej magnetky. Takým istým spôsobom sa v pevných látkach navzájom ovplyvňujú jednotlivé atómy. Všimnite si ako sa „vlna“ na koncoch „prostredia“ odrazí a opakovane ním prechádza.
Výchylka „atómov“ v tomto modeli je zhodná so smerom šírenia sa vlny. V predchádzajúcej demonštrácii bola kolmá na smer šírenia sa vlny.

3

Periodické vlny – postupná vlna a stojatá vlnaPo zapnutí vypínača ramienko elektrického zvončeka rozkmitá lanko tak rýchlo (100 krát za sekundu), že oko už nestačí sledovať pohyb lanka. Lanko budeme vidieť akoby „rozmazané“.

4

Rezonanciaa) Na drobných valčekoch (všeobecne na „nehomogenitách“ prostredia) sa vlna čiastočne odráža a čiastočne cez ne prechádza.
b) Drobné telieska si na kmitajúcom lanku „nájdu“ miesta, v ktorých lanko nekmitá (uzly).

5

Zobrazovanie vlnami na povrchu kvapaliny
Príklad vĺn v dvojrozmernom prostredí sú vlny na povrchu kvapaliny (vody). Môžete ich vytvoriť stlačením páčky a sledovať ako sa odrážajú a ako sa ich odraz dá vyžiť pre „zobrazovanie“. Kruhové vlny vytvorené dotykom malého telieska sa po odraze na eliptickom teliesku sústredia do jedného bodu – do „obrazu dotyku telieska“. Odrazom na parabolickom teliesku sa kruhové vlny menia na rovinné („úsečkové“). Je to mechanický model „reflektoru“. A naopak, „rovinné“ vlny sa menia na zbiehavé kruhové vlny. Je to model astronomického zrkadla.

6

Rekonštrukcia vĺnKruhová vlna na povrchu kvapaliny sa dá vytvoriť nie len dopadom kvapky alebo dotykom malým telieskom – môžeme ju vytvoriť pomocou telieska tvaru kružnice, ak sa ním dotkneme povrchu kvapaliny na celej kružnici naraz. Je to „rekonštrukcia“ kruhovej vlny.

7

Rekonštrukcia periodických vĺnRekonštruovať možno i periodické vlny. Pri opakovanom (periodickom) dotýkaní sa povrchu kvapaliny vhodným telieskom sa vytvorí rovinná vlna, ktorá sa šíri „šikmo“ k teliesku. Pri takejto rekonštrukcii však perióda vibrácie teliesok musí byť zhodná s periódou vĺn ktoré sa majú rekonštruovať. Druhé teliesko vytvára kruhovú vlnu i keď v hrubých rysoch má tvar „tyčky“. Teliesko s „kolíkmi“ vytvára vlnu od dvoch bodových zdrojov.

8

ZvukZvuk je tiež periodická vlna pri ktorej sa periodicky mení tlak prostredia. Môže sa šíriť pevným, kvapalným i plynným prostredím.

9

Interferencia zvukových vĺnKeď rukou zakryjete jeden z reproduktorov, budete počuť tón ktorý vydáva ten druhý reproduktor. Keď sú odkryté obidva reproduktory, tón nepočujete (počujete veľmi slabo). Je to dôsledok deštruktívnej interferencie dvoch zvukových vĺn.

10

Stojatá zvuková vlnaAj zvukové vlny môžu vytvárať stojaté vlny. Keď budete pomaly meniť polohu piestu Kundtovej trubice zistíte, že pri istej polohe sa drobné piliny v niektorých miestach trubice rozkmitajú. Sú to kmitne stojatej vlny.

11

PiezoelektrinaŽe piezoelektrické materiály pri ich stlačení vytvárajú elektrické napätie si môžete overiť stlačením takého piezoelektrického meniča aký je použitý v nasledujúcej demonštrácii. Keď menič pomocou páky stlačíte, prejaví sa to vznikom elektrického napätia. Jeho veľkosť sa zobrazí na displeji pripojeného voltmetra.

12

Ultrazvukové vlnyAkustické vlny počujeme iba keď nemajú príliš veľkú frekvenciu. Ľudské ucho počuje vlny s frekvenciou nižšou ako približne 16 tisíc kmitov za sekundu (16 kHz). Zvukové vlny s vyššou frekvenciou ako 16kHz už nevnímame – takýmto vlnám hovoríme „ultrazvuk“.

13

Elektromagnetické (rádiové) vlnyO prítomnosti elektromagnetických vĺn sa môžeme presvedčiť rôznymi spôsobmi. V tejto demonštrácii to je pomocou výbojovej trubice ktorá sa rozsvieti keď je elektrické pole vlny dostatočne silné (keby nesvietila, môžete jej „pomôcť“ piezoelektrickým zapaľovačom – stačí sa hrotom zapaľovača priblížiť k trubici a stlačiť jeho rukoväť).

14

MikrovlnySú to elektromagnetické vlny s vlnovou dĺžkou niekoľko centimetrov. Plexisklové dosky v tejto demonštrácii majú rovnakú funkciu ako malé telieska na gumovom lanku pri demonštrácii č.4. – vlny cez ne čiastočne prechádzajú a čiastočne sa odrážajú. Prešlá vlna pozostáva z vĺn, ktoré viackrát prešli dopredu a dozadu medzi doskami, takže do detektora dôjdu s rôznymi oneskoreniami. Prejaví sa to zmenou intenzity signálu na detektore. Pomocou kovovej mriežky sa dá ukázať, že elektromagnetické vlny sú priečnymi vlnami.

30

Spojité a čiarové spektráPomocou difrakčných mriežok, ktoré sú uložené v rámčekoch, môžete vidieť spektrá ortuťovej výbojky („úspornej“ žiarovky), obyčajnej (tepelnej) žiarovky a neónovej výbojky. Tepelné žiarovky majú spojité spektrum, spektrá výbojok obsahujú iba niektoré farby (čiarové spektrum).

31a

Priestorové videnie pomocou zrkadielPriestorové videnie je založené na tom, že jedným okom vidíme iný obraz ako druhým (pretože sa oči nepozerajú z toho istého miesta). Keď sa budeme (pomocou dvoch vhodne postavených zrkadiel) jedným okom pozerať na fotografiu predmetu vytvorenú z jedného miesta a druhým okom na fotografiu vytvorenú z miesta posunutého o vzdialenosť očí, uvidíme priestorový obraz.

31b

Priestorové videnie pomocou filtrovPriestorový obraz môžeme vidieť i pomocou takých optických filtrov, ktoré do každého oka prepustia obraz vytvorený z pohľadu toho oka. Môže to byť napríklad pomocou polarizačných filtrov – do jedného oka prepustia svetlo polarizované v jednom smere, do druhého polarizované v kolmom smere.

mapaB

15

Odraz a lom svetlaMedzi dôležité vlastnosti svetla patrí to, že sa v homogénnom prostredí šíri priamočiaro, a že pri prechode z jedného prostredia do druhého mení smer šírenia sa. Svetelný lúč dopadajúci na sklenený hranol naplnený vodou sa od rozhrania čiastočne odráža a časť svetla prechádza ďalej do druhého prostredia.

16

“Vedenie” svetlaPri istom uhle dopadu na rozhranie sklo-vzduch sa lúč už neláme – svetlo neprejde na druhú stranu rozhrania – dochádza k úplnému odrazu svetla. Existencia úplného odrazu sa dá využiť na “vedenie” svetla. Laserový lúč vchádza do sklenenej doštičky, pri dopade na hornú stenu doštičky sa odráža, prejde na spodnú stenu, kde sa znovu odrazí a takto cik-cak prechádza doštičkou až na jej koniec.

17a

Ďalekohľad s periskopomOdraz a lom svetla sa dajú využiť na konštrukciu šošoviek a tie zas na konštrukciu optických prístrojov, akými sú napríklad aj ďalekohľad a periskop.

17b

Mikroskop. Konkrétnym usporiadaním vhodných šošoviek vyrobíme mikroskop, ktorým môžeme pozorovať malé predmety.

18

LuminiscenciaLuminiscencia svetla je jav, pri ktorom látka osvetlená svetlom vhodnej farby vysiela svetlo inej farby ako malo svetlo, ktoré na ňu dopadalo. Často sa toto druhotné svetlo vyžaruje so značným oneskorením, takže látka “svieti” i dlho po zhasnutí primárneho osvetlenia. Hovoríme o “fosforescencii”.

19

Polarizácia svetlaSvetelné vlny sú priečne vlny – môžu mať rôznu polarizáciu (orientáciu). Medzi dvomi skríženými lineárnymi polarizačnými filtrami je umiestnené plexisklové teliesko. V dôsledku mechanickej deformácie tohto telieska dochádza k stáčaniu polarizačnej roviny svetla, takže miestami s veľkou deformáciou prejde viac svetla.

20

Dúha na kvapke vodyTo, čo vnímame ako biele svetlo je zmes svetiel všetkých farieb. Tento fakt môžeme v prírode pozorovať na jave dúhy – ide o rozklad bieleho svetla na jednotlivé farebné zložky. V demonštrácii sa dúha vytvára na kvapke, ktorú predstavuje guľovitá banka naplnená vodou.

21

Rozklad bieleho svetla hranolomK rozkladu na farebné zložky dochádza preto, lebo svetlo rôznych farieb sa pri lome na rozhraní dvoch prostredí viac alebo menej odkloní od pôvodného smeru.

22

Skladanie fariebUkážka skladania farieb je zrealizovaná pomocou troch svietiacich diód vyžarujúcich tri základné farby – modrú, zelenú a červenú. Šošovka nad diódami vytvára zo svetla diód svetelné stopy, ktoré sa na tienitku prekrývajú – máme farebný vnem.

23

MonochromátorRozklad bieleho svetla na farebné zložky sa využíva v monochromátoroch – zariadeniach, ktoré z bieleho svetla žiarovky “vyberú” svetlo jednej vlnovej dĺžky (jednej farby).

24

Interferencia svetelných vĺn (tenká vrstva)O tom, že svetlo sú naozaj vlny svedčia výsledky mnohých pokusov. Môžete sa o tom presvedčiť aj pomocou dvoch skiel, medzi ktorými je tenká (vzduchová) medzera. Na rozhraní skiel a vzduchovej medzery sa svetlo čiastočne odráža a čiastočne prechádza. Vznikajú tak vlny, ktoré sa sčitujú alebo odčitujú – interferujú. Výsledok interferencie vnímame ako “interferenčné prúžky”.

25

Interferencia svetelných vĺn (interferenčný filter)V tomto prípade k odrazu svetla dochádza na dvoch vrstvách, ktorých vzdialenosť je malá a na celej ploche vrstvy rovnaká. Takže celým prierezom zariadenia prechádza svetlo tej istej farby. Zmenou sklonu filtra voči smeru osvetľujúceho lúča sa mení účinná hrúbka vrstvy – dôjde k zmene farby prechádzajúceho svetla.

26

Interferencia svetelných vĺn (interferometer)Laserový lúč dopadá na polopriepustné zrkadlo a štiepi sa na dva lúče. Tie prejdú na plne odrážajúce zrkadlá a potom opäť na polopriepustné zrkadlo. Po prechode, resp. odraze na tomto zrkadle sa oba lúče (vlny) šíria tým istým smerom a prekrývajú sa. Vlny sa sčitujú alebo odčitujú podľa toho, ako sú voči sebe oneskorené a ako dôsledok tejto interferencie pozorujeme interferenčné prúžky.

27

Digfrakcia svetla na kruhových otvorochSvetlo sa šíri priamočiaro iba vo voľnom priestranstve, keď nie je obmedzované. Keď ho necháme prechádzať cez malý otvor uvidíme, že sa odkláňa od pôvodného smeru. Tomuto javu hovoríme difrakcia.

28

Difrakcia svetla na mriežkeZvláštnym prípadom difrakcie je difrakcia na optickej mriežke. Taká mriežka môže byť tvorená sústavou otvorov (štrbín) uložených husto a pravidelne vedľa seba.

29

HolografiaNa difrakcii svetla je založená i holografia – to znamená zobrazovanie objektov tým, že sa difrakciou na zázname (holograme) vytvorí práve taká svetelná vlna ako bola vlna prostredníctvom ktorej sme predmet skutočne videli. Tomu sa hovorí rekonštrukcia objektovej vlny.

© 2014 Created by Remenec Juraj. All rights owned by Noro :-)