Příklad 1

Za příznivých podmínek, jsou-li Slunce nebo Měsíc zakryty řídkou vrstvou oblaků, se kolem těchto zdrojů světla může ukázat soustava barevných prstenců, které nazýváme korónou. Příčinou vzniku korón je ohyb světla vycházejícího ze vzdáleného zdroje na vodních kapkách. Velikost těchto kapek je od 0,5 mm do 1,25 mm.

Vzhledem k velké schopnosti rozptylovat světlo se vodní kapky z hlediska ohybu původně rovnoběžných světelných paprsků chovají obdobně jako neprůhledné kruhové terčíky. Pomocí Babinetova principu (viz [20]) lze tento problém řešit jako ohyb světla na průhledných kruhových otvorech nepravidelně rozmístěných na neprůhledné rovině.

Potom pro polohu ohybových minim platí přibližně empirický vztah (1.6.12) , kde k je pořadové číslo minima, l vlnová délka, a poloměr kapky.

a) Určete, která barva bude na vnějším okraji duhového prstence (okraj více vzdálený od pomyslného středu kruhového prstence).

b) Vypočtěte polohu 1. - 3. ohybového minima a zakreslete, jak by se tyto kroužky zobrazily na pomyslném rovinném stínítku ve vzdálenosti l = 50 cm od pozorovatele. Zakreslete je včetně měsíčního kotouče. Minima vypočtěte pro světlo o vlnové délce 550 nm dopadající na kapičky o poloměru 10mm.

c) Jak se úhlové poloměry koróny budou lišit např. od duhy nebo velkého a malého hala.

Řešení:

a) Protože úhlový poloměr minim je přímo úměrný vlnové délce, bude mít minimum červeného světla (světla o nejdelší vlnové délce) největší úhlový poloměr. Z toho je zřejmé, že i úhlový poloměr maxima červeného světla bude největší. Vnější okraj prstence příslušného maxima bude tedy v případě ohybu vždy červený.

b) Sestavíme si tabulku tab. 2.1.5.1 pro úhlové poloměry jednotlivých minim , které vypočteme z výše uvedeného vztahu (1.6.12). Na stínítku se jednotlivá minima zobrazí jako kružnice o poloměru Rk. Tento poloměr jednoduše určíme z pravoúhlého trojúhelníku Rk = l. tg .


Obr. 2.1.5.1. Poloha minim v koróně.

Úhlový poloměr Měsíce bychom určili analogicky jako v příkladu pro Slunce (viz kapitola 2.1.2.1 př.14). Úhlový poloměr je asi 16´. Poloměr na stínítku pro kotouč Měsíce M bude RM = 50. tg 16´= 0,2 cm. Zakreslenou situaci vidíme na obr.2.1.5.1 (pro první dvě minima).

c) Z úhlových poloměrů minim je zřejmé, že se prstence budou více přimykat ke zdroji světla, než je tomu u duhy nebo u velkého a malého hala.


Příklad 2 (U[6])

V koróně bývá nejčastěji pozorovatelné 1. maximum, které se nazývá aureola. Proč bývá častěji pozorována u Měsíce (i další kroužky) než u Slunce?

Řešení:

Tyto optické jevy mají malé úhlové poloměry a kvůli velkému Slunečnímu jasu nelze oblohu v blízkosti Slunce přímo pozorovat. Naproti tomu pozorování ohybových jevů u Měsíce, který lze pozorovat přímo, je poměrně časté.

 

Příklad 3 (U[11]-část b))

Vysvětlete tyto jevy:

a) Za mlhy se kolem lamp pouličního osvětlení tvoří barevné kroužky. O jaký jev jde? Jaké bude zbarvení kroužků?

b) V mrazivém večeru můžete pozorovat přes skla autobusu, na kterých se vytvoří vrstvička ledu (nebo orosení), kolem světel aut nebo pouličních svítilen duhově zbarvené kruhy, blíže ke zdroji zbarvené do modra, dále od zdroje do červena.

Řešení:

a) Jedná se opět o ohyb světla, tedy kroužky budou na vnějších okrajích červené.

b) Jde o kruhově symetrický ohybový jev na nehomogenním prostředí.

 

Příklad 4 (P[29])

Podobně jako na kapičkách mohou vzniknout ohybové jevy i na ledových krystalcích (v ledových oblacích), které teoreticky můžeme studovat jako ohyb světla na úzké štěrbině o šířce a´. Pro polohu minim poté platí (1.6.15) , kde l je vlnová délka světla, l je řád minima.

Určete, o kolik procent bude úhlový poloměr aureoly větší u vodních kapiček než u ledových kryatalků téže velikosti (a´ = 2a)?

Řešení:

Viz kapitola 1.6.2.3 (Teoretická část).

[o 22%]

Zpět