Věda a technika v pozadí
Ohyb světla
Teorie
Přímočaré šíření světla je ovlivněno překážkami, na které světlo při svém šíření dopadá. Za takovými překážkami vzniká nejen stín, ale za určitých okolností může světlo proniknout zčásti i za překážku. Tento jev se nazývá ohyb světla neboli difrakce a je důsledkem vlnových vlastností světla.
Ohybové jevy jsou výrazné při ohybu na překážkách malých rozměrů nebo když je pozorujeme v dostatečné vzdálenosti za překážkou. Příkladem může být ohyb světla na drátku, úzké štěrbině, malém otvoru, na hraně, tkanině, difrakční mřížce apod. Při ohybu na hraně dostaneme tmavý geometrický stín a střídající se tmavé a světlé proužky v místě, kde by žádný stín být neměl. Světlé proužky představují maxima, tmavé proužky minima (viz obrázek). Světlé a tmavé proužky různé šířky tvoří charakteristický ohybový (difrakční) obrazec. Použijeme–li místo monochromatického světla světlo bílé, proužky budou barevné.
Vznik difrakce.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Ohybový obrazec je výsledkem interference světelných vlnění, která do daného místa stínítka přicházejí z různých bodů vlnoplochy světla šířícího se za překážku. Rozložení maxim a minim v ohybovém obrazci závisí jednak na šířce štěrbiny, jednak na vlnové délce světla. Čím je při určité vlnové délce štěrbina užší, tím větší je vzdálenost mezi interferenčními minimy a světlý proužek je širší. Také platí, že čím je menší vlnová délka světla, tím jsou světlé proužky v ohybovém obrazci užší.
Jestliže použijeme k difrakci rentgenové záření, musíme i překážku zmenšit na rozměry vlnové délky rentgenového záření. Tomu odpovídají rozměry řádově 10–10 m, tedy rozměry v krystalické mřížce. Rentgenová difrakce nám tak poskytuje důležité informace o vnitřní struktuře krystalů. Tento významný objev pochází z roku 1912 od Maxe von Lauea. Dalším výzkumem se zabývali William Henry Bragg a jeho syn William Lawrence Bragg. Rentgenová difrakce velmi pozitivně ovlivnila rozvoj celé přírodovědy, neboť jejím prostřednictvím byla nalezena struktura obrovského počtu látek (řádově 105) a teorie difrakce také umožnila zrod celých vědních disciplín (například molekulární biologie).
Laueogram.
Zdroj: KARLSON, P. Odhalujeme taje přírody. Praha: Česká grafická unie.
V roce 1953 Francis Crick a Jim Watson studovali rentgenový ohybový obrazec způsobený molekulou DNA, který pořídila Rosalinda Franklinová. Z jeho tvaru usoudili, že molekula DNA musí být uspořádána do dvojité šroubovice.
Pokud Slunce či Měsíc svítí skrz řídkou oblačnost tvořenou přibližně stejně velikými kapičkami vody, dochází na ní k ohybu světla a objevují se kolem nich duhově zabarvené soustředné prsteny, ohybová maxima a minima. Tato tzv. koróna je uvnitř pokaždé modrá, vně červená. V případě, že kapičky nemají stejnou velikost, bývá nevýrazná a má podobu světlého kruhu. Její intenzita závisí jednak na vlnové délce světla (proto se maxima jednotlivých barev zobrazují v různé vzdálenosti od zdroje), jednak na velikosti kapiček. Sled barev se může několikrát opakovat a barevná ozdoba Slunce či Měsíce tu a tam dosáhne průměru až 15°!
Měsíční korona.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Vzhled koróny vypovídá o stáří oblaku. Pokud je koróna hodně nápadná, obsahuje oblak drobné, malé kapičky vody o průměru jenom desítek mikrometrů, vznikl teprve před nedávnem. Ve starých oblacích už kapky stejnou velikost nemají, proto se skrz ně netvoří tak pěkně zabarvené prsteny. Zajímavé je, že ke vzniku koróny není třeba příliš silného světelného zdroje. Proto bývá vidět i kolem jasných planet. Nejčastěji je možné korónu sledovat kolem Slunce, nejdříve však musíte odstranit jeho oslnivý svit.
