Droga optyczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Droga optyczna światła to odległość, jaką w próżni przebyłoby światło, złożona z takiej samej ilości długości fal, z jakiej składa się rzeczywista droga światła w ośrodku materialnym. Drogę optyczną wyraża wzór:

L={n}{S}\,

gdzie

S – rzeczywista droga przebyta przez światło (droga geometryczna),
n – bezwzględny współczynnik załamania światła ośrodka, w którym światło się rozchodzi.

Jeżeli ośrodek jest niejednorodny optycznie, wtedy droga optyczna jest sumą dróg optycznych w poszczególnych obszarach o stałym współczynniku załamania. Jeżeli współczynnik załamania jest zmienny, wówczas drogę optyczną można wyznaczyć całkując współczynnik załamania po drodze promienia

L=\int\limits_{S}{n(r)dr}

Sytuacja taka ma miejsce na przykład w atmosferze, gdzie wraz ze wzrostem wysokości zmniejsza się gęstość powietrza i maleje jego współczynnik załamania. W przypadku, gdy światło odbija się powierzchni dielektryka, którego bezwzględny współczynnik załamania jest większy od współczynnika w ośrodku, w którym światło się rozchodzi, wówczas droga optyczna ulega wydłużeniu, zgodnie ze wzorem

L=n S+\frac{\lambda }{2}

gdzie λ jest długością fali światła w ośrodku, w którym ono się rozchodzi. Dodatkowy człon pojawia się na skutek zmiany fazy fali przy odbiciu na przeciwną. Przeciwną fazę ma fala w miejscu odległym o pół długości fali, zatem efekt jest taki, jakby droga fali wydłużyła się o λ/2. Bezwzględny współczynnik załamania światła zależny jest od prędkości światła w danym ośrodku

n=\frac{c }{v}

gdzie

v – prędkość światła w danym ośrodku,
c – prędkość światła w próżni.

Wynika stąd, że im mniejsza prędkość światła w ośrodku, tym dłuższa jest droga optyczna światła w tym ośrodku.

Z definicji drogi optycznej wynika, że w próżni jest ona równa drodze geometrycznej. Często przyjmuje się w przybliżeniu, że podobnie jest w powietrzu, ze względu na to, że współczynnik załamania powietrza względem próżni jest bliski jedności.

W optyce istotna jest nie sama długość drogi optycznej, ale różnica dróg optycznych dla różnych promieni. Różnica dróg optycznych jest bezpośrednio związana z różnicą faz, a to ma z kolei decydujące znaczenie w interferencji.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]