ZVOLTE CÍLOVOU SKUPINU pro přehlednější zobrazení.

    Expozice

    Garant: 
    Bc. Kristýna Nová
    Klíčová slova: 
    Anotace pro veřejnost: 
    Chtěli jste se někdy uzavřít před světem? Díky Chemistrům máte jedinečnou možnost pokusit se uzavřít v mýdlové bublině. Ale pozor, nic nevydrží věčně!
    Anotace pro 1. stupeň ZŠ: 
    Další exponát zabývající se snížením povrchového napětí vody.
    Anotace pro 2. stupeň ZŠ: 
    Další exponát zabývající se snížením povrchového napětí vody.

    RVP pro 2. stupeň ZŠ

    Věda a technika v pozadí

    Jistě jste často pozorovali duhové zabarvení mýdlových bublin, křídel hmyzu, barevné úkazy na olejových vrstvách plovoucích na vodní hladině. Příčinou těchto jevů je interference světla, kterou můžeme vysvětlit pomocí interference dopadajícího světla a světla odraženého.

    Teorie

    Na tenkou olejovou vrstvu s indexem lomu n, tloušťky d, která plave na vodní hladině, dopadá kolmo monochromatické světlo vlnové délky λ. V bodě dopadu se světlo částečně odráží zpět do vzduchu, částečně prostupuje do oleje a odráží se na rozhraní s vodní hladinou.


    Odraz světla na vodní a olejové hladině.
    Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

    Na hladině se setkává světlo odražené se světlem, které prošlo vrstvou oleje a odrazilo se na rozhraní oleje a vody. Jejich setkání ve fázi nebo s opačnou fází se určuje podle tzv. optického dráhového rozdílu Δs. Světelná vlna, která prošla olejovou vrstvou, urazila dráhu 2d. Světlo ve vzduchu za tutéž dobu urazí dráhu 2nd. Tato hodnota je částí optického dráhového rozdílu. Protože při odrazu světla od prostředí opticky hustšího se mění fáze vlny v opačnou, doplňujeme do rozdílu člen λ/2, který tuto změnu fáze charakterizuje. Na rozhraní vody a oleje se při odrazu fáze nemění. Výsledný optický dráhový rozdíl je tedy určen vztahem

    Je–li dráhový rozdíl roven sudému násobku poloviny vlnové délky, sečtou se amplitudy skládaných světelných vln a dojde k zesílení intenzity světla. Je–li dráhový rozdíl roven lichému násobku poloviny vlnové délky, dojde k zeslabení intenzity světla nebo k jeho vymizení. Interferenční maximum nastává pro

    a interferenční minimum nastává pro

    kde k = 1, 2, 3, … Je–li k = 1, mluvíme o maximu či minimu prvního řádu. Vztahy jsou uvedeny pro zjednodušený případ kolmého dopadu, dají se však zobecnit pro libovolný úhel dopadu.

    Zajímavost z biologie:
    Dopadá–li na olejovou vrstvu bílé světlo, některá jednoduchá světla se zesílí a některá vyruší, takže vzniká barevný interferenční obrazec. Střídání různých barev na mýdlové bublině a olejové vrstvě je způsobeno tím, že vrstvy nemají konstantní tloušťku a také tím, že světlo dopadá pod různými úhly. I příroda využívá interference světla – v křídlech některého hmyzu a ptáků. Například krásná modrá barva křídel motýla Morpho peleides není způsobena pigmenty, ale svojí strukturou. Tento motýl má na křídlech zvláštní, laminárně uspořádané nanostruktury, které odrážejí světlo a prostřednictvím interference ruší všechny barvy kromě modré. Díváme-li se na nanošupinky motýlích křídel, vidíme, že ve skutečnosti modrý motýl vlastně není modrý, ale je černý. Bílkovinné struktury na povrchu šupin mění světelné vlny na krásné metalické modré barvy. Na rozdíl od chemických pigmentů tyto fyzické barvy nikdy nevyblednou. Výzkumníci usilují o to, aby dosáhli podobného účinku. Snaží se vyrobit fólie, které při natažení mění svou barvu.

    Motýl Morpho peleides.
    Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.

    Odborné dotazy

    Rezervace a nákup vstupenek

    Recepce

    Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.