18_optyka_new.pdf

(1978 KB) Pobierz
18_optyka_new [tryb zgodności]
Optyka
1
Barwa ś wiatła a długo ść fali
Fotoreceptory na siatkówce oka: pręciki i czopki.
Pręciki rejestrują zmiany jasności, a dzięki
czopkom moŜemy rozróŜnić kolory.
W oku znajdują się trzy rodzaje czopków, które są
wraŜliwe na trzy podstawowe barwy widmowe:
czerwon ą , zielon ą i niebiesk ą .
Względnaczułośćokaludzkiego
Światło rozchodzi się w próŜni z prędkością c .
W ośrodkach materialnych prędkość światła jest
mniejsza (v) . Światło to fala elektromagnetyczna.
Bezwzględny współczynnik
załamania :
n
=
c
v
Współczynnik
załamania
Ośrodek
Stosunek długości fali w dwóch ośrodkach:
l
2
=
v
2
/
n
=
v
2
=
n
1
powietrze
woda
alkoholetylowy
kwarc,topiony
szkłozwykłe
polietylen
szafir
diament
1.003
1.33
1.36
1.46
1.52
1.52
1.77
2.42
l
v
/
n
v
n
1
1
1
2
Częstotliwość fali
n nie zmienia się na granicy
dwóch ośrodków.
2
1
8420411.008.png
OPTYKA GEOMETRYCZNA
Odbicie i załamanie ś wiatła
JeŜeli światło pada na granicę dwóch ośrodków to ulega zarówno odbiciu na
powierzchni granicznej jak i załamaniu przy przejściu do drugiego ośrodka.
Prawo odbicia: Promień padający, promień
odbity i normalna do powierzchni granicznej
wystawiona w punkcie padania promienia leŜą w
jednej płaszczyźnie i kąt padania równa się
kątowi odbicia α 1 = α 2 .
sin
α
=
v
1
=
n
2
=
n
Prawo załamania (prawo Snelliusa): Stosunek sinusa kata
padania do sinusa kąta załamania jest równy stosunkowi
bezwzględnego współczynnika załamania ośrodka
drugiego n 2 do bezwzględnego współczynnika załamania
ośrodka pierwszego n 1 , czyli współczynnikowi
wzgl ę dnemu załamania światła ośrodka drugiego
względem pierwszego.
sin
β
v
n
2
1
2
1
n
1
sin 1
α
=
const
3
.
wyprowadzenia:
Zasada Fermata : Światło biegnący z jednego punktu do drugiego przebywa drogę, na której
przebycie trzeba zuŜyć w porównaniu z innymi, sąsiednimi drogami, minimum albo maksimum
czasu.
l
=
a
2
+
x
2
+
b
2
+
(
d
-
x
)
2
długość drogi promienia
d
l
=
0
d
l
=
1
(
a
2
+
x
2
)
-
/
1
2
2
x
+
1
[
b
2
+
(
d
-
x
)
2
]
-
1
/
2
2
d
-
x
)(
-
1
=
0
d
x
d
x
2
2
x
=
d
-
x
sin
a
=
sin
a
a =
a
a
2
+
x
2
b
2
+
(
d
-
x
)
2
1
2
1
2
t
=
l
1
+
l
2
=
n
1
l
+
n
2
l
2
=
l
l
=
n
l
+
n
l
długośćdrogioptycznej
v
v
c
c
1
1
2
2
1
2
l
=
n
l
+
n
l
=
n
a
2
+
x
2
+
n
b
2
+
(
d
-
x
)
2
1
1
2
2
1
2
d
l
=
0
d
l
=
1
n
(
a
2
+
x
2
)
-
1
2
2
x
+
1
n
[
b
2
+
(
d
-
x
)
2
]
-
1
2
2
d
-
x
)(
-
1
=
0
d
x
d
x
2
1
2
2
n
x
=
n
d
-
x
n
sin
a
=
n
sin
4
b
1
2
2
2
2
2
1
2
a
+
x
b
+
(
d
-
x
)
2
,
1
8420411.009.png 8420411.010.png
Zastosowania :
Soczewki i zwierciadła
Prawa odbicia i załamania stosują się równieŜ do kulistych powierzchni odbijających (zwierciadeł
kulistych) i kulistych powierzchni załamujących (soczewek).
Soczewkami nazywamy ciała przeźroczyste ograniczone dwoma powierzchniami o promieniach
krzywizn R 1 i R 2 . Soczewki mają współczynnik załamania n róŜny od współczynnika załamania
otoczenia n 0
soczewkaskupiająca
soczewkarozpraszająca
1
=
n
-
1
1
+
1
1
+
1
=
1
h
'
y
P
=
=
- powiększenie
f
n
R
R
x
y
f
h
x
o
1
2
5
ogniskowa : f > 0 ã soczewka skupiaj ą ca, f < 0 ã soczewka rozpraszaj ą ca
Przyrz ą dy optyczne
lupa
mikroskop
teleskop
6
3
8420411.011.png
Całkowite wewn ę trzne odbicie
Gdy światło przechodzi z ośrodka
optycznie gęstszego do ośrodka
optycznie rzadszego, dla kąta
krytycznego
sin
a
c
=
sin
a
=
1
sin
90
°
c
n
Zastosowanie:
Światłowody
Urządzeniaoptyczne
(aparatyfoto.,lornetki)
7
Dyspersja ś wiatła
Prędkość fali przechodzącej przez ośrodek zaleŜy od częstotliwości światła.
Zjawisko to nazywamy dyspersją światła.
Światło białe, złoŜone z fal o wszystkich długościach z zakresu widzialnego, ulega
rozszczepieniu
Dla większości materiałów obserwujemy, Ŝe wraz ze wzrostem częstotliwości fali świetlnej
maleje jej prędkość czyli rośnie współczynnik załamania
8
4
a c zachodzi całkowite
wewnętrzne odbicie.
8420411.001.png 8420411.002.png 8420411.003.png 8420411.004.png
OPTYKA FALOWA
Warunki stosowalno ś ci optyki geometrycznej
Pojęciem promienia świetlnego (optyka geometryczna) nie moŜemy posłuŜyć się przy
opisie ugięcia światła.
Ugięcie staje się coraz bardziej wyraźne gdy szczelina staje się coraz węŜsza ( a /
l
maleje).
W tym zjawisku ujawnia się falowa natura światła.
Warunkiem stosowalności optyki geometrycznej jest aby wymiary liniowe wszystkich
obiektów (soczewek, pryzmatów, szczelin itp.) były o wiele większe od długości fali.
9
Zasada Huygensa
Zasada Huygensa mówi, Ŝe
wszystkie punkty czoła fali
moŜna uwaŜać za źródła
nowych fal kulistych.
PołoŜenie czoła fali po
czasie t będzie dane przez
powierzchnię styczną do
tych fal kulistych.
Interferencja, do ś wiadczenie Younga
Doświadczenie Younga (w 1801 r.)
wykazało istnienie takiej interferencji dla
światła. Był to pierwszy eksperyment
wskazujący na falowy charakter światła.
Na ekranie obserwujemy miejsca ciemne
powstające w wyniku wygaszania się
interferujących fal i jasne powstające w
wyniku ich wzajemnego wzmocnienia.
Warunkiem stabilności obrazu interferencyjnego jest stałość w czasie róŜnicy faz fal
wychodzących ze źródeł S 1 i S 2 . Mówimy, Ŝe te źródła są koherentne czyli spójne .
10
5
ll
l
8420411.005.png 8420411.006.png 8420411.007.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin