Jaký je fyzikální proces, při kterém zrcadlo odráží světelné paprsky?

Peter N. Saeta, odborný asistent fyziky na Harvey Mudd College, odpovídá:

„Oscilující elektrické pole v přicházející světelné vlně vytváří sílu na náboje uvnitř zrcadla. Většina nábojů je buď příliš těžká (což platí pro jádra atomů), nebo příliš pevně vázaná (což platí pro většinu elektronů), než aby mohla v reakci na toto pole výrazně vibrovat. Poměrně volně vázané vazebné elektrony spolu s volnými elektrony přítomnými v kovech se však mohou v reakci na tyto elektrické síly pohybovat. Tyto elektrony kmitají na stejné frekvenci jako dopadající světlo, což dává vzniknout odražené vlně.

„Protože je v zrcadle velké množství elektronů, které všechny kmitají na frekvenci dopadajícího světla, je odraz od zrcadla ve skutečnosti skupinovou záležitostí. Všechny elektrony tančí na stejnou hudbu, jejíž rytmus udává dopadající světelná vlna. Tato koordinace způsobuje, že odražená vlna svírá s povrchem zrcadla stejný úhel jako dopadající paprsek.

„Typické zrcadlo se skládá z kusu skla, které bylo potaženo vrstvou kovu. Sklo samo o sobě odráží jen malou část světla, ale vrstva kovu odrazivost výrazně zvyšuje. Kdyby byl kov dokonale vodivý, odrážel by všechno světlo, ale vodivost skutečných kovů není dokonalá. Tato nedokonalost vede k určité absorpci světla v kovu. Například leštěný stříbrný povrch odráží přibližně 93 % dopadajícího viditelného světla, což je na poměry kovů velmi dobré. Zajímavé je, že pokud je vrstva kovu velmi tenká – pouze několik set atomů silná – pak velká část světla uniká skrz kov a vychází zadní stranou. Pokud správně nastavíte tloušťku kovové vrstvy, můžete vyrobit rozdělovač paprsků, který rozdělí dopadající paprsek světla na dvě stejné části, přičemž jen malá část světla se ztratí v samotné kovové vrstvě.

„Jakkoli dobrá je odrazivost stříbrného zrcadla, s dielektrickými zrcadly to jde mnohem lépe. Tyto reflektory se skládají ze střídajících se vrstev dvou průhledných materiálů, které mají různé indexy lomu. Dielektrická zrcadla mohou mít odrazivost 99,999 % nebo lepší při vlnové délce, pro kterou jsou určena. V těchto zrcadlech se odráží v podstatě veškeré dopadající světlo a prakticky žádné se v zrcadle nepohlcuje ani jím neprochází.“

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.