Gaismas dispersija un interference

1. Gaismas ātrums.
Gaismas dispersija
un interference.
P. Puķītis. Fizika 12. klasei: 70.-85. lpp.

2. Sasniedzamie rezultāti
• Apraksta gaismas ātruma noteikšanas metožu attīstību.
• Izskaidro gaismas interferenci, tās maksimuma un
minimuma nosacījumus.
• Apraksta gaismas dispersiju.
• Apraksta informācijas optisko ieraksti
• Izvērtē informācijas optiskā ieraksta priekšrocības
salīdzinājumā ar citiem informācijas saglabāšanas veidiem.
• Izvērtē hologrammu lietojumu vērtspapīru un dokumentu
drošības aizsardzībai.

3. Gaismas ātruma noteikšanas vēsture
P.Puķītis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi. 31. lpp.

4. Gaismas ātrums
• Gaismas ātrumu zinātnieki centušies noteikt
kopš 1607. gada (Galilejs)
• Pašlaik pieņemts, ka gaismas ātrums
c=299792458 m/s jeb c = 3 ∙ 108
m/s
http://giphy.com/gifs/speed-of-light-C5wK9RMJ2k0vu

5. Gaismas ātruma īpašības
• Gaismas ātrums vakuumā
– ir maksimāli iespējamais ātrums dabā
– nav atkarīgs no gaismas avota vai novērotāja kustības
• Dažādās vidēs gaismas ātrums ir mazāks kā
vakuumā
• Novērojot kosmosa objektus, cilvēki redz izmaiņas,
kas notikušas pirms laika t=L/c (Saulei t ≈ 500 s)

6. P.Puķītis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi. 31. lpp.
n pl = 1,4
v pl = ?
v ū = ?
vpl
nū= 1,33
= 3∙108
/1,4 =2,14∙108
m/s
vū = 3∙108
/1,33 =2,25∙108
m/s

7. Kustība ar lieliem ātrumiem
• Ja objekts pārvietojas ar
ātrumu, kas tuvojas
gaismas ātrumam
– Ņūtona klasiskās fizikas
likumi nav spēkā
– sāk darboties relatīvistiskā
mehānika (Einšteins)
– laika ritējumu ietekmē
kustības ātrums un
gravitācija
https://mic.com/articles/111046/1

8. Gaismas dispersija
• Gaismas laušanas koeficients n videi attiecībā pret
vakuumu ir atkarīgs no gaismas frekvences vai
viļņa garuma. Šo parādību sauc par gaismas
dispersiju.
• Gaismas laušanas koeficients sarkanai krāsai ir
mazāks kā violetai.

9. P.Puķītis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi. 31. lpp.

10. Dispersijas līkne
• Dispersijas līkne rāda, kā mainās gaismas laušanas
koeficients atkarībā no viļņa garuma vakuumā
• Dispersijas līkne ūdenim – normāla dispersija

11. Spektroskops / spektrogrāfs
• Gaisma ieiet aparātā pa šauru spraugu
• Gaismas stars tiek lauzts vairākos kūļos atkarībā no
viļņa garuma
• Savācējlēca sakopo paralēlos staru kūļus atbilstoši
viļņu garumam
• Tiek novērots starojuma (emisijas) spektrs

12. Spektroskopa pielietojums
• Vielu sastāva noteikšana
• Kosmisko objektu sastāva noteikšana
http://www.visionlearning.com/en/library/Chemistry/1/Atomic-Theory-II/51

13. Gaismas interference
• Ja kādā telpas punktā pārklājas divi vai vairāki
gaismas viļņi, šajā punktā notiek svārstību
summēšanās - interference
– viļņi ar vienādām fāzēm veido maksimumu (amplitūdas
summējas) - gaisma
– viļņi ar pretējām fāzēm veido minimumu (amplitūda
samazinās) – tumsa
http://giphy.com/gifs/animation-math-10oShM3HeAq0cE
Noskaties:
http://www.uzdevumi.lv/p/fizika/12-klase/gaismas-vilni-9199/re-

14. Koherenti viļņi
• Lai iegūtu laikā nemainīgu interferences ainu
(nemainīgi minimumu, maksimumu punkti),
viļņiem jābūt koherentiem
– monohromatiski (vienāds viļņa garums)
– punktos, kuros notiek pārklāšanās, svārstību fāžu
starpībai jābūt nemainīgai
– elektriskā lauka intensitātes vektoru virzieniem
jābūt vienādiem

15. Koherentu gaismas viļņu iegūšana
• Gaismu pa porcijām viļņu
veidā izstaro vielu atomi,
elektroniem pārejot no
augstāka enerģijas līmeņa uz
zemāku
http://chem.libretexts.org/Core/Physical_and_The

16. Koherentu gaismas viļņu iegūšana
• Viena elektrona starojums ilgst 10-8
s un ir rimstošs
• Starojuma veiktajā attālumā ietilpst daudzi viļņa
garumi
• Viens un tas pats atoms starojumus emitē haotiski
• Gaismas svārstību fāzes mainās
• Gaismas avotu izstarotā gaisma nav koherenta

17. Koherentu gaismas viļņu iegūšana
• Ja gaismu laiž caur šauru
spraugu a
• Starojuma porciju sadala divās
daļās ar divām paralēlām tuvu
novietotām spraugām
• Iegūst divus gaismas kūļus d ar
vienādu fāzi
• Uz ekrāna novēro interferences
ainu

18. https://www.youtube.com/watch?v=CAe3lkYNKt8

19. Interference dabā
http://giphy.com/gifs/peacock-MgXkWmP4OYyB2

20. Interference priekšmetos
https://www.tumblr.com/search/soa
p%20bubbles%20gif
Optikas dzidrināšana

21. Interferences izmantošana
• ļoti mazu attālumu un sīku
defektu noteikšana
• ļoti plānu un caurspīdīgu materiālu biezuma
noteikšana
• dažādu tehnisko ierīču precīzu
ģeometrisko izmēru un formu noteikšana
(mikroskopu vai tālskatu lēcām u.c.)

22. “Ņūtona gredzeni”
https://www.tumblr.com/search/Interference
•Gaismas viļņu
garuma noteikšana
•Lēcu formas
pārbaude

23. Hologrāfija
• Plānās hologrammas - rada ar spēcīgu lāzeru,
saskatāmas tādas pašas lāzera gaismas ietekmē
• Biezās hologrammās – rada ar trīs pamatkrāsu
lāzeru gaismu, dabiskā gaismā redzams telpisks un
krāsains attēls
• Varavīksnes hologrammas – krāsa atkarīga no skatu
leņķa
http://www.deannaritchie.com/hologram/

24. Informācijas ierakstīšana diskos
• Hologrāfiskais disks (HVD):
– ar divu lāzera staru palīdzību ieraksta informāciju kā
interferences ainu
– vienā vietā var ierakstīt dažādus datus (1 TB)
– datus nolasa ar vienu lāzera staru
• CD un DVD (17 GB) diski:
– datus ieraksta binārajā kodā (bedrīte – 1, līdzenums – 0)
ar lāzeru (karsē)
– datus nolasa ar lāzera staru

25. Sasniedzamie rezultāti
• Apraksta gaismas ātruma noteikšanas metožu attīstību.
• Izskaidro gaismas interferenci, tās maksimuma un
minimuma nosacījumus.
• Apraksta gaismas dispersiju.
• Apraksta informācijas optisko ieraksti
• Izvērtē informācijas optiskā ieraksta priekšrocības
salīdzinājumā ar citiem informācijas saglabāšanas veidiem.
• Izvērtē hologrammu lietojumu vērtspapīru un dokumentu
drošības aizsardzībai.

26. Papildus informācijas avoti:
• http://www.uzdevumi.lv/p/fizika/12-klase/gaismas-vilni-9199/re-cb7f387f-4f31-4700-b714-
21759587f62f
• https://phet.colorado.edu/en/simulation/wave-interference
• Волновая оптика. Интерференция света http://interneturok.ru/physics/11-
klass/boptikab/volnovaya-optika-interferentsiya-sveta?seconds=0&chapter_id=805
Materiāli krievu valodā:

27. JAUTĀJUMI?