Lom svetla

Lom je ohýbanie svetla pri prechode z jedného prostredia do druhého. Ohnutie nastáva preto, lebo svetlo sa šíri rôznymi rýchlosťami v rôznych materiáloch.

Prečo sa svetlo ohýba?

Svetlo sa šíri rôznymi rýchlosťami v rôznych materiáloch. Keď prechádza pod uhlom z jedného prostredia do druhého, zmena rýchlosti spôsobí zmenu smeru — to je lom svetla.

Svetlo sa ohýba smerom ku kolmici, keď vstupuje do hustejšieho prostredia (vzduch → sklo).

Snellov zákon

n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2

n = index lomu (bezrozmerné), θ = uhol od kolmice.

Index lomu

Index lomu $n$ materiálu popisuje, koľkokrát je rýchlosť svetla v ňom menšia ako vo vákuu:

$n = \frac{c}{v} \quad \text{kde } c = 3 \times 10^8 \text{ m/s}$

Materiál	Index lomu
Vákuum	1,00
Vzduch	1,00
Voda	1,33
Sklo	~1,50
Diamant	2,42

Smer ohybu

Do hustejšieho prostredia (väčšie $n$ ): svetlo sa ohýba ku kolmici ( $\theta_2 < \theta_1$ )
Do redšieho prostredia (menšie $n$ ): svetlo sa ohýba od kolmice ( $\theta_2 > \theta_1$ )

Poznámka Slamka v pohári s vodou vyzerá ohnutá — to je lom svetla na rozhraní voda–vzduch.

Svetlo prechádza zo vzduchu (n=1,0) do skla (n=1,5) pod uhlom θ₁ = 30°. Nájdi θ₂.

$1{,}0 \times \sin 30° = 1{,}5 \times \sin\theta_2$

$\sin\theta_2 = \frac{0{,}5}{1{,}5} = 0{,}333 \implies \theta_2 \approx 19{,}5°$

Prax: Slamka vyzerá ohnutá v pohári s vodou

Vsuň rovnú slamku do pohára s vodou a pozri sa zboku — zdá sa, že je na hladine vody zalomená. Svetlo z ponorenej časti prechádza z vody (n = 1,33) do vzduchu (n = 1,00) a ohýba sa od kolmice, takže tvoje oko sleduje lúč zdanlivo priamo — ale na nesprávnom mieste.

Prax: Bazén vyzerá plytšie, ako je

Bazén hlboký 2 m sa pri pohľade zhora zvyčajne zdá hlboký len asi 1,5 m. Svetlo z dna prechádza z vody do vzduchu a ohýba sa od kolmice — dno bazéna tak vyzerá bližšie k hladine, ako v skutočnosti je.

Prax: Fatamorgána na rozpálenej ceste

V horúce letné dni sa cesta pred tebou zdá mokrá a lesklá — to je fatamorgána. Vzduch pri rozpálenom asfalte je oveľa redší ako chladnejší vzduch nad ním. Svetlo z oblohy sa postupne ohýba (láme) pri prechode vrstvami vzduchu s rôznymi teplotami, až sa nakoniec zakrivuje nahor do oka — vzniká ilúzia kaluže na ceste.

Tip Kde vidíš lom svetla v každodennom živote? Slamky v nápojoch, bazény, ktoré vyzerajú plytšie, fatamorgány na horúcich cestách — to všetko je lom svetla!

Cvičné príklady

Ohýba sa svetlo ku kolmici alebo od nej, keď prechádza z vody do vzduchu?

Zobraziť odpoveď

Od kolmice, pretože vzduch je redší (menší n).

Prečo diamanty tak krásne iskria?

Zobraziť odpoveď

Diamant má veľmi vysoký index lomu (2,42), čo spôsobuje silný ohyb a úplný vnútorný odraz, ktorý rozkladá a odráža svetlo.