Spektroskop do kapsy

 Pohled na bílé světlo LED žárovky přes difrakční brýle s fólií s 500 vrypy na 1 mm (vzdálenost mezi dvěma vrypy je tedy 2 mikrometry). 

Co to je za kouzelnou fólii, kterou jsi připevnil místo sklíček do papírových brýlí?

Na první pohled na fólii není nic zvláštního, prostě nějaký kus plastu. Nicméně hned při pohledu druhém, pokud tedy není zrovna úplně tma, zjistíš, že je tak trochu „měňavá“. K průzkumu můžeš taky použít hmat. Není sice vhodné fólii moc osahávat, nicméně můžeš ji zkusit vzít mezi dva prsty a druhou rukou za ni lehce zatáhnout. Opakuj v různých směrech. Pokud se budeš soustředit, ucítíš, že při tažení v jednom směru fólie tak trochu drhne. Ten důvod je mikroskopický ? Jedná se o difrakční fólii, která má na každém milimetru 500 vrypů. Má tedy velmi jemnou strukturu. Obdobou je např. horní vrstva CD či DVD – ty nemají rovnoběžné vrypy, ale jemnou spirálu.

Pohled na bílé světlo LED žárovky přes difrakční fólii s 500 vrypy na 1 mm. Uprostřed vidíme bílé světlo LED (interferenční maximum nultého řádu), po stranách „duhová“ interferenční maxima prvního a částečně druhého řádu.

Ale proč nevidíš duhová světýlka, když se díváš přes stovky vrypů? Proč nevidíš stovky malých světýlek?

Pokud se podíváš skrz tuto fólii, pozoruješ difrakci neboli ohyb světla. Jedná se o jeden z důkazů, že světlo má vlnové vlastnosti. Stejně jako vlna šířící se na vodní hladině, i světelná vlna se může dostat za roh. K tomu, abychom dostali několik světýlek okolo jednoho zdroje světla, třeba lampičky, potřebujeme světlo rozdělit na více vln (třeba právě mnoha vrypy). Za překážkou, resp. za vrypy, se začnou šířit jednotlivé vlny, které se začnou prolínat a skládat – fyzikové říkají interferovat. A pokud jsou k tomu dobré podmínky, setkají se tak, že se v určitých bodech zesílí a v jiných zeslabí. My pak vidíme přímo proti sobě bílé (složené) světlo lampy a o kousek dál nalevo i napravo její další obrazy, ale barevné. To není zázrak, ale interferenční obrazec. Ale proč jsou duhové? Kromě toho, že na vrypech dochází k ohybu světla, nastává také jeho rozklad na barevné složky (jednotlivé barvy). Vlny každé barvy se totiž za vrypy šíří pod trošku jiným úhlem, a díky tomu se nám ukážou jejich interferenční maxima (světýlka) malinko jinde než další barvy – vidím duhové obrazy. Pokud bychom měli lampu s například červenou žárovkou, po stranách bychom viděli červené obrazy.  

Kde se difrakční fólie používá? K čemu nám jsou interferenční obrazce?

Pomocí difrakční mřížky můžeme analyzovat světlo, zjišťovat, z jakých složek se skládá, a případně i zjišťovat, jaká látka je jeho zdrojem. Používá ji většina dnešních spektroskopů.

Pohled na bílé světlo úsporné zářivky přes difrakční fólii s 500 vrypy na 1 mm. Ve středu vidíme bílé světlo LED (interferenční maximum nultého řádu), po stranách „duhová“ interferenční maxima prvního řádu.

Vlevo pohled na bílé světlo a vpravo na tyrkysové.

Vlevo pohled na fialové světlo a vpravo na tmavě modré.

 Pohled na červený, zelený, modrý a bílý LED pásek a porovnání jejich interferenčních obrazců.