Kouzelná optika
Jedno z témat letošního Mladého vědce, ke kterému jsme se rozhodli nabídnout klubům možnost experimentů v rámci pravidelné činnosti je „Kouzelná optika“. A prvním výrobkem sloužícím k pozorování různých zdrojů světla jsou „Difrakční brýle“.
Difrakce
Difrakce (ohyb) je jev, u kterého se vlnění za překážkou „ohýbá“ od svého původního směru a dostává se tak do oblasti geometrického stínu překážky. Tento proces lze sledovat u všech typů vlnění – světla, zvuku, vln na vodě – zejména když jejich vlna prochází například štěrbinou, jejíž šířka je srovnatelná s vlnovou délkou daného vlnění.
Ohyb světla na optické mřížce lze pozorovat na CDčku nebo DVDčku: posvítíme-li na něj bodovým zdrojem světla, uvidíme na stínítku (strop místnosti, …) interferenční obrazec. Stejně tak je možné sledovat zdroj světla (např. žárovku, plamen svíčky, …) přes tkaninu vhodného bavlněného trika nebo přes jemné ptačí pírko.
Na ohybu světla optickou mřížkou je založen mřížkový spektroskop, používaný ke zkoumání spekter látek ve spektroskopii. K tomu se používá hlavně maximum 1. řádu. Spektra vyšších řádů jsou sice širší, ale jejich intenzita je obvykle menší a navzájem se překrývají.
Difrakční brýle
My jsme se však tentokrát nepustili do výroby spektroskopu, ale difrakčních brýlí. Difrakční brýle jsou vyrobeny ze čtvrtky a difrakční fólie s 500 nebo 1000 vrypy na milimetr a po jejich nasazení vidíme svět „opravdu růžově“, růžově tedy ve skutečnosti ne, ale barevně ano. Na tenkých a hustých vrypech dochází k ohybu světla a my můžeme sledovat difrakční obrazce a rozklad bílého světla na spektrum. Pokud brýle umístíme před objektiv fotoaparátu mobilního telefonu, můžeme naše pozorování i zaznamenat.
Výroba brýlí
Pomůcky: nůžky, lepidlo, difrakční fólie, 2 čtvrtky, šablona na brýle, (mobilní telefon)
Vybereme si některou ze šablon na výrobu brýlí nebo si vytvoříme vlastní návrh a vystřihneme ji. Vzor překreslíme dvakrát na čtvrtku nebo barevnou čtvrtku. Spodní brýle natřeme lepicí tyčinkou a opatrně na ně vložíme difrakční fólii. S fólií pracujeme opatrně v rukavicích, abychom ji nezašpinili a neodřeli. Druhé brýle také natřeme lepidlem a přilepíme na fólii shora. Celá soustava se nám tím zpevní a zároveň při manipulaci zabráníme poškození fólie.
A pak už si můžeme brýle nasadit a sledovat barevný svět kolem nás. Nezapomeňte prozkoumat různé typy světelných zdrojů a diskutovat pozorované výsledky.
Odkazy na pomůcky a materiál
Difrakční fólii si můžete objednat na stránkách:
http://udif.cz/objednavka/distribuce-pomucek/, na jedny brýle vám postačí přibližně 6 – 8 cm proužek fólie (podle výšky brýlí).
Šablony na brýle naleznete zde: mrprintables-valentine-heart-glasses-cards
nebo také zde: picklebums_crazyglasses
Aktivita byla podpořena v rámci dotačního programu MŠMT Podpora nadaných žáků základních a středních škol v roce 2020.