Osnova témat
Úvod
Huygensův a Youngův pokus
V tomto experimentu bude studentům předvedena varianta dvou nejdůležitějších pokusů z optiky – Huygensův a Youngův pokus. Hlavním účelem bude vizualizovat a ukázat na tomto demonstračním zařízení vlnění a jeho chování.
Stavba zařízení je velmi jednoduchá, jedná se o vanu naplněnou vodou, opatřenou zařízením ke generování vln. Vzniklému vlnění je do cesty dána nejprve překážka s jednou štěrbinou (viz obr. 1). Na štěrbině pak dojde ke vzniku nových vlnoploch, přesně ve shodě s Huygensovým principem, který říká, že každý bod na čele vlny lze v každém okamžiku chápat jako nový zdroj vlnění. Poté je překážka s jednou štěrbinou nahrazena překážkou se dvěma štěrbinami (viz obr. 2). Vlna, která dopadne na dvojštěrbinu se rozdělí na vlny dvě, které spolu interferují a vytvářejí charakteristický interferenční obrazec.
Kontrolní otázky:
1. Popište, co se rozumí pojmem dualita světla a vysvětlete význam Huygensova principu.
2. Objasněte, jaký význam má Youngův experiment pro kvantovou mechaniku.
Crookesův radiometr
Tento demonstrační experiment slouží k ukázce principu a funkce Crookesova radiometru. Zařízení se skládá z baňky, z které byl částečně odčerpán vzduch a ze soustavy velmi lehkých otáčejících se lopatek. Jedna strana lopatky je vždy černá, druhá bílá (viz obr. 1). Je-li radiometr osvícen, dojde k roztočení lopatek. Rychlost rotace je tím větší, čím je intenzita použitého světla větší.
Tento experiment byl měl sloužit také k tomu, aby si studenti ujasnili, že je velmi důležité zvážit, co vlastně daný přístroj měří. Teprve přesná matematicko-fyzikální analýza principu funkce měřidla umožňuje jeho validní použití.Mezi vědci 19. století dlouho převládal názor, že důvodem rotace lopatek je tlak světla. Později byl tento názor vyvrácen nejen teoretickou analýzou, ale také experimentálně. Vyčerpáme-li totiž baňku na velmi vysoké vakuum, lopatky se při dopadu světla neroztočí. Skutečnou podstatou funkce radiometru je tepelný pohyb molekul plynu. Začerněná strana lopatek absorbuje více tepla a dochází kolem ní k ohřevu molekul zbytkového plynu. Naopak bílá strana lopatek absorbuje minimálně a plyn kolem ní se ohřívá málo. Ohřáté (teplejší) molekuly se pohybují výrazně rychleji a více narážejí do lopatek radiometru a tím způsobují jejich pohyb.
Kontrolní otázky:
1. Jak závisí rychlost pohybu molekul ideálního plynu na teplotě? Dá se v případě radiometru o zbytkovém plynu mluvit jako o ideálním plynu?
2. Pokuste se řádově odhadnout skutečný tlak záření na lopatku radiometru a proveďte diskuzi, zda by tento tlak mohl být využit pro konstrukci „skutečného radiometru“, který by měřil tlak dopadajícího záření.
Výuková sestava Nd3+:YAG laseru buzeného laserovou diodou – CW operační režim
Výuková sestava Nd3+:YAG laseru buzeného laserovou diodou – pulzní režim
Modulace laserového svazu – akustooptický modulátor
Využití vláknové optiky v digitální holografické interferometrii
Laserová dopplerovská anemometrie (LDA)
Měření proudových polí metodou PIV
