Ovládanie appletu

Ak kurzorom myši zájdete nad zobrazovaciu plochu appletu, dajú sa všetky zobrazované vlny a ich fázory do pohybu. Ak kurzor myši premiestnite mimo tejto plochy, animácia sa zastaví.

V pravej časti okna appletu môžete nastaviť ktoré vlnenia sa majú zobraziť. Okrem toho sa tam dá nastaviť vlnová dĺžka dopadajúceho svetla vo vákuu a indexy lomu oboch prostredí. Dole v pravej časti appletu si môžete pomocou kruhových voličov zoskupených pod nádpisom MODEL zvoliť režim práce appletu. Ak ponecháte zaškrtnutý kruhový volič ZJEDNODUŠENÝ, bude applet modelovať odraz a prechod svetelnej vlny zjednodušene. To znamená, že sa bude zanedbávať ten fakt, že svetelná vlna sa od povrchu v skutočnosti odráža s menšou amplitúdou, než s akou dopadá. To isté platí pre prejdenú vlnu. Ak chcete vidieť, ako vyzerá odraz a prechod svetla v skutočnosti, zvoľte kruhový volič PRESNEJŠÍ.

V hlavnej, zobrazovacej časti okna sa hore zobrazujú obe optické prostredia a ich rozhranie, spolu so všetkými vlneniami. Pod tým sú zobrazené fázory jednotlivých vlnení. Úplne dole je zobrazené spojité spektrum viditeľného svetla. Čiernym obdĺžnikom je v ňom vyznačená farba svetla so zvolenou vlnovou dĺžkou.

Úlohy pre prácu s appletom

Úloha E1
Farba a vlnová dĺžka
Sledujte ako sa mení farba svetla s meniacou sa vlnovou dĺžkou dopadajúcej vlny. Vlnovú dĺžku meňte pomocou posuvníka v pravom ovládacom paneli appletu. Do zošita napíšte aké farby zodpovedajú vlnovým dĺžkam: 390 nm, 430 nm, 453 nm, 500 nm, 550 nm, 565 nm, 600 nm, 700 nm.

Úloha E2
Vlna dopadajúca na opticky hustejšie prostredie
Nastavte na applete indexy lomu n₁=1,0, n₂=1,5. Zvoľte kruhový volič ZJEDNODUŠENÝ model. Vlnovú dĺžku nastavte na 750 nm.
E2a
Do zošita zakreslite podľa appletu dopadajúcu, odrazenú a prejdenú vlnu. Jednotlivé vlny označte a šípkami vyznačte smery ich šírenia. Predtým, ako začnete kresliť, kliknite myšou na niektorý z modrých posuvníkov v applete. Tým sa vlny nastavia do polohy "vhodnej pre kreslenie". Nezachádzajte myšou nad zobrazovaciu plochu appletu! Vlny by sa inak dali do pohybu. Ak by sa tak predsa len stalo, znovu kliknite na niektorý modrý posuvník.
E2b
Zájdite myšou nad zobrazovaciu plochu appletu. Vlny sa dajú do pohybu. Zapíšte slovne vzťah medzi výchylkami jednotlivých vĺn na rozhraní prostredí.
E2c
Zapíšte do zošita ako súvisia výchylky vĺn na rozhraní s fázorovým diagramom. K obrázku vlnení, ktorý ste nakreslili v E2a nakreslite zodpovedajúci fázorový diagram.
E2d
Zapíšte do zošita aký je na rozhraní fázový rozdiel medzi dopadajúcim a odrazeným vlnením a medzi dopadajúcim a prejdeným vlnením. Napíšte o aký odraz svetla ide (s rovnakou fázou alebo s opačnou fázou)!

Úloha E3
Vlna dopadajúca na opticky redšie prostredie
Nastavte na applete indexy lomu n₁=1,5, n₂=1,0. Zvoľte kruhový volič ZJEDNODUŠENÝ model. Vlnovú dĺžku nastavte na 750 nm.
E3a
Do zošita zakreslite podľa appletu dopadajúcu, odrazenú a prejdenú vlnu. Jednotlivé vlny označte a šípkami vyznačte smery ich šírenia. Predtým, ako začnete kresliť, kliknite myšou na niektorý z modrých posuvníkov v applete. Tým sa vlny nastavia do polohy "vhodnej pre kreslenie". Nezachádzajte myšou nad zobrazovaciu plochu appletu! Vlny by sa inak dali do pohybu. Ak by sa tak predsa len stalo, znovu kliknite na niektorý modrý posuvník.
E3b
Zapíšte slovne vzťah medzi výchylkami jednotlivých vĺn na rozhraní prostredí.
E3c
Zapíšte do zošita ako súvisia výchylky vĺn na rozhraní s fázorovým diagramom. K obrázku vlnení, ktorý ste nakreslili v E3a nakreslite zodpovedajúci fázorový diagram.
E3d
Zapíšte do zošita aký je na rozhraní fázový rozdiel medzi dopadajúcim a odrazeným vlnením a medzi dopadajúcim a prejdeným vlnením. Napíšte o aký odraz svetla ide (s rovnakou fázou alebo s opačnou fázou)!

Úloha E4
Vlnová dĺžka a rýchlosť vlny v optickom prostredí
Nastavte na applete indexy lomu n₁=1,0, n₂=1,2. Zvoľte kruhový volič ZJEDNODUŠENÝ model. Vlnovú dĺžku nastavte na 750 nm.
E4a
Pravítkom odmerajte na obrazovke vlnovú dĺžku dopadajúcej, odrazenej a prejdenej vlny a výsledky zapíšte do zošita spolu s indexom lomu n₂.
E4b
Urobte teraz to isté, čo v predchádzajúcej úlohe pre rôzne hodnoty indexu lomu n₂. Voľte tieto jeho hodnoty: 1,4; 1,6; 1,8; 2,0.
E4c
Do zošita si teraz urobte tabuľku so štyrmi stĺpcami:

dopadajúca	odrazená	prejdená	n2*prejdená
...	...	...	...

E4d
Zapíšte do zošita svoju hypotézu ohľadom toho, ako sa zmení vlnová dĺžka svetla dopadajúceho z vákua do porostredia s indexom lomu n. Napíšte vzorec, podľa ktorého je možné vypočítať vlnovú dĺžku _prejdená!
E4e
Nastavte na applete indexy lomu n₁=1,0, n₂=1,5. Zvoľte kruhový volič ZJEDNODUŠENÝ model. Vlnovú dĺžku nastavte na 750 nm. Porovnajte teraz rýchlosť dopadajúcej, odrazenej a prejdenej vlny. To isté urobte ešte aspoň pre jednu hodnotu indexu lomu n₂! Aký matematický vzorec bude popisovať rýchlosť vlny v prostredí s indexom lomu n? Svoje výsledky, hypotézu a závery zapíšte do zošita. (Návod: Sledujte niektoré maximum vlny a pomocou stopiek zistite, za aký čas prejde istú, vami zvolenú vzdialenosť.)

*Úloha E5
Závislosť amplitúd a fázy od indexov lomu
Doteraz sme zanedbávali fakt, že svetlo sa odráža od rozhrania v skutočnosti zoslabené, s menšou amplitúdou ako na rozhranie dopadá. Aj prejdená vlna má v skutočnosti menšiu amplitúdu ako dopadajúca.
Nastavte na applete indexy lomu n₁=1,0, n₂=2,0. Zvoľte kruhový volič PRESNEJŠÍ model. Vlnovú dĺžku nastavte na 750 nm.
E5a
Do zošita zakreslite podľa appletu dopadajúcu, odrazenú a prejdenú vlnu. Dôraz dajte na veľkosti amplitúd. Konkrétne hodnoty zistite meraním pomocou pravítka a zapíšte ich k svojmu obrázku. Predtým, ako začnete kresliť, kliknite myšou na niektorý z modrých posuvníkov v applete. Tým sa vlny nastavia do polohy "vhodnej pre kreslenie". Nezachádzajte myšou nad zobrazovaciu plochu appletu! Vlny by sa inak dali do pohybu. Ak by sa tak predsa len stalo, znovu kliknite na niektorý modrý posuvník.
E5b
Obkreslite si do zošita aj fázorový diagram zodpovedajúci vášmu obrázku s vlnami. Pozornosť venujte dĺžke jednotlivých fázorov.
E5c
Nastavte teraz hodnotu indexu lomu n₁=1,0, a n₂=1,5. Odmerajte závislosť veľkostí amplitúd dopadajúcej, odrazenej a prejdenej vlny na hodnote indexu lomu n₁, ktorého hodnoty voľte z množiny {1,00; 1,25; 1,50; 1,75; 2,00}. Svoje merania zapíšte do vhodnej tabuľky. Slovne popíšte svoje výsledky. Napíšte, akú amplitúdu odrazenej vlny by ste LOGICKY očakávali, keď sa indexy lomu oboch prostredí rovnajú. A čo amplitúda prejdenej vlny?
E5d
Zistite ako v úlohe E5c závisí fázový rozdiel medzi odrazenou a dopadajúcou vlnou od indexu lomu n₁. Do zošita slovne zapíšte svoj záver.