Optyka- wzory, prawa
Prawo odbicia
Kąt odbicia jest równy kątowi padania, a promień padający, promień odbity i normalna leżą na jednej płaszczyźnie
Wyprowadzenie prawa odbicia (geometrycznie):
Kąt α, to kąt padania, kąt β to kąt odbicia.Odcinki AD i BC muszą być przebyte w tym samym czasie, stąd:
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 ośrodkówWyprowadzenie 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
Wyprowadzenie prawa załamania
Światło pokonuje drogę BC w ośrodku pierwszym w tym samym czasie, co drogę AD w drugim ośrodku.
Całkowite wewnętrzne odbicie
Symulację fizyczną całkowitego wewnętrznego odbicia zobaczysz pod adresem:(link umieszczono za zgodą autora sumulacji)
Prawo odbicia i załamania
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 Brewstera
Kąt Brewstera, jest to taki kąt padania, przy którym promień odbity tworzy z promieniem załamanym kąt 90stopni
Kąt Brewstera związany jest ze współczynnikiem załamania materiału odbijającego wzorem
Wzór na sinus kąta ugięcia prążka n-rzędu (siatka dyfrakcyjan)
Przejście wiązki monochromatycznej przez pryzmat
Kąt odchylenia promienia
Dla niewielkich kątów padania, kąt odchylenia promienia przechodzącego przez pryzmat jest równy
Konstrukcja obrazu punktu w zwierciadle płaskim
Konstrukcja obrazu przedmiotu w zwierciadle płaskim
Symulację konstrukcji obrazu w zwierciadle płaskim zobaczysz pod adresem:(link umieszczono za zgodą autora sumulacji)
Konstrukcja obrazu w zwierciadle płaskim
Cechy obrazu powstającego w zwierciadłach płaskich
- pozorny, obrazy powstają na przedłużeniu promieni odbitych, rysowanych za powierzchnią zwierciadła
- prosty- obraz nie jest odwrócony
- tej samej wysokości, wielkości
- symetryczny
Konstrukcja obrazów w zwierciadłach wklęsłych
Symulację fizyczną konstrukcji obrazu w zwierciadle wklęsłym zobaczysz pod adresem:(link umieszczono za zgodą autora sumulacji)
Konstrukcja obrazu w zwierciadle wklęsłym
Cechy uzyskanego obrazu
- powiększony
- odwrócony
- rzeczywisty
Konstrukcja obrazów w zwierciadłach wypukłych
Cechy obrazu
- pomniejszony
- prosty (nieodwrócony)
- pozorny, obraz powstaje po przecięciu przedłużonych promieni odbitych, po przeciwnej stronie zwierciadła niż przedmiot
Równanie zwierciadła
Równanie soczewki
Własności soczewek
Zdolność skupiająca soczewki
Zdolność skupiająca soczewki jest równa odwrotności ogniskowej
Jedna dioptria jest zdolnością skupiającą soczewki o ogniskowej 1 metr.
Jeżeli mamy układ złożony z kilku soczewek, to zdolność skupiająca układu jest sumą zdolności skupiających poszczególnych soczewek.
Przejście wiązki równoległej przez soczewkę
-skupiającą
-rozpraszającą
Powstawanie obrazów w soczewce
-skupiającej
-rozpraszającej
Lupa
Lupa, to najprostszy przyrząd optyczny zbudowany z soczewki skupiającej o krótkiej ogniskowej. Uzyskane obrazy są kilkukrotnie powiększone, pozorne i proste
Mikroskop
Mikroskop, to przyrząd służący do oglądania małych, niewidocznych gołym okiem przedmiotów. Daje powiększenia większe niż lupa. Składa się z układu soczewek: obiektywu i okularu. Obiektyw wytwarza obraz rzeczywisty, powiększony i obrócony. Okular pełni rolę lupy i powiększa obraz utworzony przez obiektyw. Powstaje obraz pozorny, powiększony i prosty.
Zdolność skupiająca (zdolność zbierająca, moc optyczna)
Zdolność skupiająca (zdolność zbierająca, moc optyczna), to wielkość definiowana dla pojedynczych soczewek i dla układu optycznego, oznaczająca odwrotność ogniskowej soczewki lub układu. Jednostką zdolności skupiającej jest dioptria (1D). Soczewki skupiające maja zdolność skupiającą dodatnią, a rozpraszające- ujemną.
Strumień świetlny
Strumień świetlny, to energia promieniowania świetlnego przechodząca w jednostce czasu przez powierzchnię. Jednostką strumienia świetlnego jest lumen (lm)
Oświetlenie (natężenie oświetlenia)
Oświetlenie (natężenie oświetlenia), jest to stosunek padającego prostopadle na powierzchnię strumienia świetlnego do pola tej powierzchni
Oświetlenie powierzchni kulistej
Oświetlenie powierzchni kulistej prostopadłej do promieni wysyłanych przez punktowe źródło światła, jest wprost proporcjonalne do światłości i odwrotni proporcjonalne do kwadratu odległości powierzchni od źródła.
Oświetlenie powierzchni nieprostopadłej
