dispersio ja polarisaatio
Valkoinen valonsäde osuu prismaan.
Mitä tapahtuu ja miksi?
Valkoinen valonsäde sisältää kaikkia näkyvän valon aallonpituuksia. \(\color{Red}{\text{(+1p)}}\)
Valonsäde taittuu tullessaan prismaan ja poistuessaan prismasta taittumislain mukaisesti. \(\color{Red}{\text{(+1p)}}\)
Prisman taitekerroin riippuu valon aallonpituudesta, joten eri aallonpituudet eli värit taittuvat eri tavoin. \(\color{Red}{\text{(+1p)}}\)
Lyhimmät aallonpituudet taittuvat eniten (violetti) ja pisimmät aallonpituudet vähiten (punainen). \(\color{Red}{\text{(+1p)}}\)
Valkoinen valo hajoaa prismassa väreihin eli tapahtuu dispersio. \(\color{Red}{\text{(+2p)}}\)
a) Mitä tarkoittaa täysin polarisoitunut valo?
b) Missä kulmassa valon on tultava ilmasta veden pintaan, jotta heijastunut valo on täysin polarisoitunut?
Ratkaisu a-kohtaan
Polarisoimattoman valolähteen lähettämässä valossa sähkö- ja magneettikenttä värähtelevät satunnaisesti kaikkiin suuntiin. \(\color{Red}{\text{(+1p)}}\)
Täysin polarisoidun valon sähkökenttä värähtelee vain yhteen suuntaan. \(\color{Red}{\text{(+2p)}}\)
Ratkaisu b-kohtaan
Sovelletaan Brewsterin lakia, jonka mukaan heijastunut valo on polarisoitunut, kun heijastuneen ja taittuneen valonsäteen välinen kulma on suora.
Brewsterin laille saadaan johdettua kaava \(\tan \alpha_1 = \dfrac{n_2}{n_1}\). \(\color{Red}{\text{(+1p)}}\)
\(\begin{align}\tan \alpha_1 &= \dfrac{n_2}{n_1} \\ \tan \alpha_1&=\dfrac{1,33}{1,00} \\ \alpha_1 &\approx 53,1^{\circ} \qquad \color{Red}{\text{(+1p)}}\end{align}\)
Vastaus: Valon on tultava vedenpintaan noin 53 asteen tulokulmassa. \(\color{Red}{\text{(+1p)}}\)
Tekemäsi itsearvion pohjalta tuloksesi prosentteina on: