I. Wprowadzenie teoretyczne:

1. Światło

Światłem potocznie nazywa się widzialną część promieniowania elektromagnetycznego, czyli promieniowanie widzialne odbierane przez siatkówkę oka ludzkiego np. światłocień. Częstotliwość fali świetlnej dopowiadająca danemu rodzajowi (barwie) jest stała, natomiast długość zależy od prędkości rozchodzenia się w danym ośrodku.

Światło porusza się w próżni zawsze ze stałą prędkością. Jej wartość oznaczana jako c jest jedną z podstawowych stałych fizycznych i wynosi 299 792 458 m/s. Prędkość światła w innych ośrodkach jest mniejsza i zależy od współczynnika załamania danego ośrodka.

Prędkość światła w próżni wynosi 300 000 000m/s.

2. Dualizm korpuskularno-falowy - pojęcie oznaczające podwójne: korpuskularne i falowe podłoże niektórych zjawisk fizycznych np. światło w niektórych zjawiskach można opisać jako falę a w innych jako cząsteczki (fotony).

Zjawiska świadczące o własnościach światła:
korpuskularnych	falowych
emisja absorpcja zjawisko fotoelektryczne zjawisko Comptona	interferencja dyfrakcja polaryzacja załamanie rozszczepienie

Absorpcja to w optyce proces pochłaniania energii fali przez ciało. W procesie absorpcji (także emisji) światło zachowuje się jak cząstka elementarna i może być pochłaniane tylko w porcjach zależnych od częstotliwości światła.

Efekt fotoelektryczny, zjawisko fotoelektryczne - zjawisko fizyczne polegające na emisji elektronów z powierzchni przedmiotu (tzw. efekt zewnętrzny) lub na przeniesieniu nośników ładunku elektrycznego pomiędzy pasmami energetycznymi (tzw. efekt wewnętrzny), po naświetleniu jej promieniowaniem elektromagnetycznym (na przykład światłem widzialnym) o odpowiedniej częstotliwości, zależnej od rodzaju przedmiotu.

Zjawisko Comptona, rozpraszanie komptonowskie - zjawisko rozpraszania fotonów promieni X, czyli kwantów promieniowania o dużej energii, na swobodnych lub słabo związanych elektronach w wyniku którego promieniowanie elektromagnetyczne zwiększa długość fali (traci energię).

3. Fala

Falę stanowi rozchodzące się w ośrodku zaburzenie, zmiany jakiejś wielkości (powtarzające się wielokrotnie i cyklicznie zmieniające swoje wychylenie). Fala pojawia się w ośrodkach, których punkty są ze sobą powiązane. Dzięki owemu powiązaniu zmiany w jednym miejscu przechodzą na kolejne punkty ośrodka.

Fale przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii. W przypadku fal mechanicznych cząsteczki ośrodka, w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół położenia równowagi.

4. Długość, częstotliwość, okres fali:

Długość fali- mierzona wzdłuż promienia fali odległość między dwoma punktami, których wychylenie jest takie samo zarówno co do wartości jak i znaku

Okres fali- czas potrzebny na przesunięcie się czoła fali na odległość równą długości fali

Częstotliwość fali- Częstotliwość równa jest ilości drgań, jakie wykonują punkty ośrodka w ciągu jednostki czasu (najczęściej 1s). Częstotliwość drgań jest ściśle związana z okresem ponieważ jest jego odwrotnością:

5. Interferencja fal - jest to nakładanie się fal o jednakowych częstotliwościach pochodzących z kilku źródeł.

Interferencja może mieć charakter konstruktywny (fale wzmacniają się), gdy spotykają się w fazach zgodnych.

Interferencja ma charakter destruktywny (fale osłabiają się), gdy spotkają się w fazach przeciwnych.

6. Dyfrakcja (ugięcie) - jest to zmiana kierunku rozchodzenia się fali spowodowana przeszkodą (wąski otwór, szczelina, ostra krawędź); taka przeszkoda, po dojściu do niej fali płaskiej, staje się źródłem fali kolistej (kulistej) rozchodzącej się we wszystkich kierunkach za przeszkodą.

7. Fale spójne - fale o identycznej długości i częstotliwości, mające stałą różnicę faz (dzięki czemu w wyniku interferencji dają stałe prążki interferencyjne).

Najpowszechniej stosowanym źródłem światła spójnego (koherentnego) jest laser.

8. Laser - (ang. Ligot amplification by stimulated emission of radiation - wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję promieniowania); urządzenie służące do wytwarzania silnych wiązek promieniowania monochromatycznego w zakresie światła widzialnego.

Cechy światła laserowego:

- rozbieżność (równoległość) wiązki,

- pasmo spektralne,

- gęstość mocy

- spójność (koherencja).

W ujęciu tradycyjnym Koherencja to miara stałości różnicy faz dwóch fal, gdy zachodzi w dwóch punktach przestrzeni to jest to koherencja przestrzenna f(P1,P2), gdy w jednym punkcie przestrzeni w pewnym czasie to jest to koherencja czasowa f(Pt1, t1 + τ).

9. Siatka dyfrakcyjna - układ równych, równoległych i jednakowo rozmieszczonych szczelin.

Jest to przezroczysta lub półprzezroczysta płytka - kryształowa, szklana lub z tworzywa sztucznego. Na jedną ze stron płytki zostaje naniesiona seria równoległych nieprzezroczystych linii, o stałym i odpowiednio małym rozstawie - od kilkunastu linii na milimetr aż do tysiąca w przypadku dobrych siatek. Działanie siatki dyfrakcyjnej polega na wykorzystaniu zjawiska dyfrakcji i interferencji światła do uzyskania jego widma. W tym celu pomiędzy źródłem światła a białym ekranem umieszcza się siatkę dyfrakcyjną. Na ekranie uzyskuje się w ten sposób widmo światła.

Stała siatki - odległość między dwiema sąsiednimi szczelinami. Im mniejsza jest wartość jest stałej siatki, tym większy jest kąt ugięcia fali o określonej długości.

---