Odbicie i załamanie światła

Źródło światła

Źródło światła, to każde ciało świecące własnym światłem. Źródła światła można podzielić na naturalne (gwiazdy) i sztuczne (żarówka, świeca). Światło przenosi energię od źródła do ciała, na które pada i rozchodzi się po liniach prostych. Promieniowanie świetlne o jednakowej długości fali nazywamy jednobarwnym lub monochromatycznym. Światło, które zawiera promieniowanie widzialne o wszystkich długościach fal nosi nazwę światła białego.

Promień światła

Promieniem światła nazywamy prostą wyznaczająca kierunek rozchodzenia się światła. Cień przedmiotu, na który pada światło jest skutkiem prostoliniowego rozchodzenia się światła.

Prędkość światła

Prędkość światła w próżni: świtało każdej barwy rozchodzi się z szybkością c=3*10^8m/s, w ośrodkach materialnych szybkość rozchodzenia się światła jest mniejsza. W danym ośrodku z największa szybkością rozchodzi się światło czerwone, z najmniejsza- fioletowe.

Rozproszenie światła

Jeżeli wiązka równoległych promieni światła pada na powierzchnię, która nie jest idealnie gładka to po odbiciu takiej wiązki powstaje wiązka promieni rozbieżnych, jest to rozproszenie światła

Prawo odbicia

Kąt odbicia jest równy kątowi padania, a promień padający, promień odbity i normalna leżą na jednej płaszczyźnie
prawo odbicia

Kąt padania

Kat padani, to kąt między kierunkiem promienia padającego a prostą prostopadłą (normalną) do granicy ośrodków

Kąt odbicia

Kąt odbicia, to kąt między kierunkiem promienia odbitego a prostą prostopadłą (normalną) do granicy ośrodków

Wyprowadzenie prawa odbicia (geometrycznie):

Kąt α (alfa) to kąt padania, kąt β (beta) to kąt odbicia. Odcinki AD i BC muszą być przebyte w tym samym czasie, stąd:
wyprowadzenie prawa odbicia

Współczynnik załamania

Współczynnik załamania ośrodka jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w danym ośrodku w stosunku do prędkości w innym ośrodku

Bezwzględny współczynnik załamania

Bezwzględny współczynnik załamania, to współczynnik załamania światła na granicy dowolnego ośrodka i próżni

Względny współczynnik załamania

Względny współczynnik załamania ośrodka drugiego względem pierwszego jest równy stosunkowi bezwzględnych współczynników załamania tych dwóch ośrodków
Wyprowadzenie zależności

Prawo załamania (prawo Snelliusa)

Ciekawą symulację prawa odbicia i załamania oraz całkowitego wewnętrznego odbicia zobaczysz pod adresem:
(link umieszczono za zgodą autora sumulacji)

Prawo odbicia i załamania
Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla dwóch danych ośrodków wielkością stałą, równą stosunkowi szybkości światła w tych ośrodkach i zwaną względnym współczynnikiem załamania światła ośrodka drugiego względem pierwszego
wzór prawo załamania prawo Snelliusa

Wyprowadzenie prawa załamania

Światło pokonuje drogę BC w ośrodku pierwszym w tym samym czasie, co drogę AD w drugim ośrodku.
odbicie i załamanie światła sciąga na telefon

Całkowite wewnętrzne odbicie

Całkowite wewnętrzne odbicie występuje wtedy, gdy światło z jednego ośrodka nie przedostaje się do drugiego. Warunkiem całkowitego wewnętrznego odbicia jest to, aby kąt padania był większy od kąta granicznego.

Kąt graniczny

Kąt graniczny, to kąt, dla którego kąt załamania wynosi 90°
całkowite wewnętrzne odbicie

Pryzmat

Pryzmat, to bryła wykonana z materiału przezroczystego, ograniczona dwoma nachylonymi do siebie płaszczyznami. Kąt dwuścienny, utworzony przez płaszczyzny pryzmatu nazywamy kątem łamiącym.

Przejście wiązki monochromatycznej przez pryzmat

Kąt odchylenia promienia

Dla niewielkich kątów padania kąt odchylenia promienia przechodzącego przez pryzmat jest równy

Rozszczepienie światła

Rozszczepienie światła, to zjawisko rozdzielenia się fali na składowe o różnej długości.

Rozszczepienie światła jest wynikiem zjawiska fizycznego zwanego dyspersją, które określa zjawiska zachodzące dla fal na skutek zależności prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku od częstotliwości fali.