2 Optické spektrum. Zalomení a odraz paprsku, útlum a disperze
2.1 Úvod

Světlo jako elektromagnetickou vlnu lze popsat kombinací časově proměnných vektorů E (elektrické pole) a H (magnetické pole), šířících se v prostoru podle Maxwellových rovnic, které prezentoval James Clerk Maxwell ve druhé polovině 19. století.

Světlo lze charakterizovat pomocí několika spektrálních veličin, jakou je např. frekvence, υ:

(001) , kde ω je úhlová frekvence; nebo vlnová délka λ:

(002) , kde c je rychlost světla ve vakuu.

c je univerzální fyzikální konstanta pro rychlost světla ve vakuu, její hodnota je 299 792 458 m/s.

Obvykle se používá aproximovaná hodnota c = 3·108 m/s.

V každém optickém prostředí kromě vakua závisí fázová rychlost světla, v (rychlost, při které se pohybuje hřeben vln neboli fáze), na indexu lomu, n, přenosového media [2] :

(003) , kde n lze definovat následující rovnicí:

(004) , kde εr je relativní elektrická permitivita a μr je magnetická permeabilita látky [3]. Index lomu je funkcí vlnové délky.

Vztah mezi elektrickými, magnetickými veličinami a rychlostí šíření světla v přenosovém mediu lze popsat následující rovnicí:

(005)

Dualita částice a vlnění: každá elementární částice nebo kvantová entita vykazuje vlastnosti nejen částice, ale také vlny. Elektromagnetické záření se šíří v souladu s vlnovou rovnicí, ale může být vyzářené nebo pohlcené pouze jako diskrétní kvant: foton, a takto se světlo chová zároveň jako vlna a částice současně.

Energie fotonu, E, je úměrná jeho frekvenci a lze ji vypočítat s použitím Planckova–Einsteinova vztahu, známého také jako Planckova rovnice [4]:

(006)

kde h je Planckova konstanta, = 6,62·10–34 Js nebo 4,1356·10–15 eVs.

Konstanta: hc = 1,24 eVμm.

Hodnota relativní permitivity křemíku (oxidu křemičitého: SiO2) je εr = 3,9; relativní magnetická permeabilita pro SiO2 je μr = 0,53. Na základě těchto veličin lze vypočítat index lomu křemíkového skla.

ŘEŠENÍ

Index lomu oxidu křemičitého (SiO2) je: (007)