Matematické Fórum

↑ adam radl:

Hezký den.

Řekl bych, že podle vaší úvahy se světlo lomí na planparalelní desce, ne na desce tvaru půlkruhu podle obrázku. Z ní vychází světlo kolmo k rozhraní sklo - vzduch, takže ...

Áno, láme se to jen, když to dopadá zešikma. Když paprsek dopadá kolmo na rozhranní, tak k lomu nedochází. Jen se část odrazí. Pokud tě zajímá proč, můžu to zkusit vysvětlit, je na to hned několik přístupů.

↑ MichalAld: Ano prosím, chtěl bych to vysvětlit a hlavně pochopit, děkuji!

Dále se můžeme ptát, proč vůbec platí Snellův zákon lomu. Existuje několik možností, jak k němu přijít, ale žádná z nich není úplně jednoduchá.

Například jej lze odvodit z Fermatova principu - má li se světlo dostat z bodu A do bodu B, pohybuje se vždy po nejkratší optické dráze. Tj. tak, aby tam bylo co nejrychleji.

Takže je jasné, že v homogenním prostředí se bude pohybovat po přímce - určitě neexistuje rychlejší způsob jak se dostat z bodu do bodu než po přímce.

Ale když se v části prostředí pohybuje rychleji, a v části pomaleji, potom nazná, že je pro něj lepší delší dráha tam, kde se může pohybovat rychleji a kratší tam, kde pomaleji. Asi jako když by ses měl dostat přes řeku, ale né přímo naproti, ale o kus dál. Pokud běháš rychleji než plaveš (což lze asi předpokládat) nakonec naznáš, že než přeplavávat řeku zešikma je lepší si kus popoběhnout po břehu aby sis zkrátil to pomalé plavání. A světlo to udělá stejně.


Pokud ovšem spojnice našich dvou bodů A, B je kolmá na to rozhranní, tak také žádnou kratší dráhu než je přímá spojnice těch bodů nevymyslíme. Každá jiná dráha zajistí vždy prodloužení jak té rychlejíší cesty, tak i té pomalejší. Takže při kolmém dopadu se úhel nemění.

Pak je tu ještě (při kolmém dopadu) ta symetrie celé situace. Když světlo dopadá kolmo na plochu, není zde žádný preferovaný směr - jako doleva/doprava/dopředu/dozadu. Podle čeho by se světlo rozhodlo, jestli se má zalomit doleva nebo doprava? Když je to na obě strany stejné?

↑ MichalAld: moc děkuji, už to chápu.

It’s not a physics…

Richard Tuček napsal(a):

↑ adam radl:
Vždyť ani pořádně neznáme podstatu světla.

To ale nevadí. Fyziku podstata nezajímá. Fyziku zajímá, zdali dokážeme dělat předpovědi, a jak přesně souhlasí s experimenty. A pokud jde o světlo a jeho interakce s látkou, tak to jsou (shodou okolností) ty nejlepší teorie, kterými fyzika vůbec disponuje. Pokud vím, není známý žádný experiment, co se světla týče, který by byl v rozporu s našimi předpověďmi.

Máme jak klasickou teorii (Maxwellovy rovnice) tak i kvantovou teorii (kvantová elektrodynamika). A pokud jde o světlo (fotony) tak se jejich předpovědi ani nijak zvlášť neliší. Kvantová rovnice popisující šíření fotonu je nakonec úplně stejná jako klasická rovnice pro el. mag. pole. A stejné rovnice mívají i stejná řešení.

Rozdíl je jen v tom, že se s nim v kvantovce trochu jinak zachází a trochu jinak se interpretuje jejich řešení. V klasické fyzice máme elektromagnetické pole, v kvantové máme pravěpodobnost výskytu fotonu. Ale jsou to ty samé vlny. Takže na většinu věcí co se světla týče si vystačíme i s klasickým popisem. Akorát z toho nedostaneme ty fotony.

Ale hlavní odlišnosti mezi klasickou a kvantofou fyzikou jsou co se týče hmoty a  hmotných částic. Protože klasická fyzika neznala nic jako vlnové vlastnosti hmoty. Zatímco u světla jsou vlnové vlastnosti tak nějak normální.

Jinak  - s vynálezem kvantové mechaniky asi musíme na hledání podstaty věcí dost rezignovat. Pokud je skutečně pravda, co kvantovka tvrdí - totiž že předvídat lze pouze pravděpodobnost, že něco nastane, a že je to skutečně vlatnost tohoto světa, tak se nám tím možnost pochopení "skutečné podstaty" jevů dost vzdálila.

Né, to světlo dělá normálně. S výjímkou speciálních případů dochází vždycky zároveň k odrazu i k lomu.

↑ zvedavec123:
Na tohle fyzika nezná odpověď. Dokonce víc než nezná - kvantová teorie tvrdí, že ji nelze znát. Že lze jen předpovědět pravděpodobnost, jestli se foton odrazí nebo zalomí.

↑ zvedavec123:
A co ti vlastně není jasné? Co ty Fresnelovy vztahy znamenají (co představují modré a červené čáry na grafech) nebo jak se dají odvodit?

R - je hodnota koeficientu odrazu, tj. kolik procent výkonu se odrazí (jako reflection)
T - je hodnota koeficientu průchodu, tj. kolik procent výkonu dopadající vlny projde (jako transmission)

R+T=1, celková energie dopadající vlny se nikam neztratí, buď se odrazí nebo projde.

idnexy p, s představují polarizaci, jedna je rovnoběžná s rovinnou rozhranní, druhá je kolmá. Každá z polarizací se chová trochu jinak.

No a grafy představují závislost těchto koeficientů na úhlu dopadu.
Odvodit se to dá třeba z Maxwellových rovnic, ale není to úplně triviální, takže to kvůli tobě asi psát nebudu.

Je to ještě teda pro případ izotropních materiálů, které mají index lomu stejný ve všech směrech. V anizotropních materiálech věc ještě komplikuje to, že to všechno závisí na tom, jak je rovina dopadu natočená vzhledem k osám té anizotropie. A že ty dvě polarizace se šíří každá po jiné dráze - takže vzniká tzv. optický dvojlom.