Optyka
1.Fale elektromagnetyczne
to rozchodzące się w przestrzeni zaburzenia pól elektrycznego i magnetycznego.
Wszystkie fale elektromagnetyczne są falami poprzecznymi i rozchodzą się w próżni z tą samą szybkością – 300 000 km/h ,lecz różnią się częstotliwościami. W zależności od częstotliwości, fale te mają różne własności. Wszystkie jednak ulegają takim zjawiskom falowym jak: odbicie, załamanie, rozproszenie, dyfrakcja i interferencja.
λ -długości fali, f –częstotliwość, T- okres
Światło białe –mieszanina wszystkich długości fali zawartych w świetle widzialnym niosącym pewne ilości energii.
Rodzaje fal:
-fale radiowe-
-mikrofale-są wykorzystywane w kuchenkach mikrofalowych i radarach
-podczerwone-ma zastosowanie w technice cywilnej i wojskowej, wykorzystuje się je również w noktowizji, fotografowaniu w ciemnościach, spawaniu z użyciem wiązki laserowej.
-nadfioletowe-zabija bakterie, wykorzystywane jest do sterylizacji sal operacyjnych i różnych innych pomieszczeń. W kryminalistyce.
-promieniowanie X-(rentgenowskie)wykorzystuje się w medycynie do wykonywania prześwietleń, a także do badania struktury materiałowej różnych konstrukcji.
-promieniowanie gamma- stosuje się w medycynie do sterylizacji narzędzi chirurgicznych ubrań, w przemyśle spożywczym w celu przedłużenia terminu ważności oraz w radioterapii do leczenia nowotworów.
2.Odbiór drgań elektrycznych- obwód złożony z kondensatora i cewki
Nadajnik-urządzenie wysyłające falę elektromagnetyczną
Odbiornik –urządzenie pozwalające wychwytywać rozchodzące się w przestrzeni fale elektromagnetyczne
Fala nośna-fala elektromagnetyczna o stałej częstotliwości, wytwarzana przez nadajnik fal elektromagnetycznych
Częstotliwość nośna -Częstotliwość fali nośnej
Fala modulowana- fala nośna z nałożoną na siebie falą o częstotliwości odpowiadającej częstotliwości fali akustycznej
Demodulator- urządzenie w odbiorniku, pozwalające oddzielić drgania modulujące o częstotliwości fali akustycznej do fali nośnej
3.optyka-nauka o świetle i jego oddziaływaniach z materią
Źródło światła-każde ciało wytwarzające promieniowanie widzialne kosztem innej energii i wysyłające je w przestrzeń
Szybkość światła - fale elektromagnetyczne w różnych ośrodkach materialnych rozchodzą się z różną szybkością. W próżni ich szybkość jest największa i jest to w ogóle
największa szybkość, z jaką możliwy jest ruch. Oznaczana jest ona literą
c i w przybliżeniu wynosi: c= 3 x 108 m/s
Załamanie fali Gdy fala elektromagnetyczna przechodzi z jednego ośrodka do
drugiego, to nie zmienia się jej częstotliwość, ale zmianie ulega prędkość jej rozchodzenia się. Zmienia się więc także długość fali.
Oddziaływanie fal z materią- Fale elektromagnetyczne przenoszą energię i mogą oddziaływać z materią. Jak się okazuje, fale o dużej częstotliwości mają większą energię niż fale
o małych częstotliwościach. Fale o dużej częstotliwości, a tym samym o małej
długości fali, są na ogół bardziej przenikliwe.
Widmo fal elektromagnetycznych -jest to uporządkowanie fal elektromagnetycznych ze względu na ich częstotliwość lub długość. Fale
elektromagnetyczne, mające różne częstotliwości, mają również różne własności. Fale o podobnych
własnościach tworzą w widmie umowne zakresy.
Światłem-nazywamy promieniowanie z bardzo wąskiego zakresu fal elektromagnetycznych, na które reaguje ludzkie oko. Światło jest dla człowieka głównym źródłem informacji o otaczającym świecie i jest niezbędne do istnienia życiana Ziemi. Długości fal świetlnych mieszczą się w zakresie od 0,4 μm do 0,7 μm. Największą długość ma fala, która wywołuje wrażenie barwy czerwonej, zaś najmniejszą – barwy fioletowej. Głównym źródłem światła jest Słońce.
-Światło przenosi energię. Gdy światło pada na pewne ciało, to energia wewnętrzna tego ciała się zwiększa.
-Światło ma dwoistą naturę: falową i cząsteczkową (korpuskularną). Swoją falową naturę ujawnia w takich zjawiskach jak: dyfrakcja, interferencja czy załamanie, natomiast zjawisko wybijania elektronów z powierzchni metalu czy ugięcie wiązki świetlnej w silnym polu grawitacyjnym dowodzą korpuskularnej natury światła.
-Światło w ośrodkach jednorodnych optycznie rozchodzi się po liniach prostych.
4. dyfrakcja- ugięcie fal
Interferencja-nakładanie się fal
Fale spójne-fale o identycznej długości i częstotliwości, mające stałą różnicę faz
Lasery-są sztucznymi źródłami światła. których emitowane światło jest monochromatyczne i spójne.
5.Promień świetlny -jest to linia, wzdłuż której rozchodzi się światło.
Ośrodek optyczny- ośrodek w którym rozchodzi się światło
Ośrodek optycznie jednorodny-ośrodek optyczny mający jednakowe właściwości fizykochemiczne w całej objętości
Optyka geometryczna- zajmuje się rozchodzeniem się światła w układach, w których światło nie napotyka małych przeszkód lub szczelin. Jest działem optyki, w którym nie uwzględnia się dyfrakcji ani interferencji
6.Prawo odbicia światła-Kąt odbicia jest równy kątowi padania. Promień padający, normalna i promień odbity leżą w jednej płaszczyźnie
normalna –prosta prostopadła do powierzchni
7.Rozszczepienie światła-to jego rozkład na poszczególne barwy składowe w wyniku załamania.
8. Zwierdziadło płaskie-jest to gładka wypoklerowana powierzchcia, która prawie w całości odbija padające na nią światło
Obarzy otrzymywane za pomocą zwierciadła płaskiego są:
-pozorne
-tej samej wielkości co przedmiot
-symetryczne względem zwierciadła
-nie odwrócone
obraz pozorny-obraz powstający w wyniku przedłużeń promieni odbitych lub załamanych
Cechy obrazu pozornego:
-powstaje w wyniku przecięcia przedłużeń promieni odbitych
- nie można go uzyskać na ekranie
obraz rzeczywisty-obraz powstający w wyniku przecięcia promieni odbitych lub załamanych
Zwierciadło kuliste-nazywamy wypolerowaną pokrytą warstwą odbijającą część powierzchni kulistej
Zwierciadło wklęsłe-nazywamy zwierciadło, w którym promienie odbijają się od wewnętrznej części kulistej
Zastosowanie:
- w dętystyce
-w reflektorach samochodów
-w lampie dentystycznej
-w latarkach
Ognisko – punkt leżący na osi głównej, w którym przecinają się wszystkie promienie odbite od zwierciadła, przed odbiciem biegnące równolegle do osi optycznej
Ogniskowa-jest to odległość ogniska od zwierciadła
Cechy obrazu gdy x jest większy od podwójnej ogniskowej
-odwrócony
-pomniejszony
-rzeczywisty
9.Załamanie światła – zjawisko zmiany kierunku promienia świetlnego na granicy dwóch ośrodków
Kąt załamania-kąt pomiędzy promieniem załamanym a prostą prostopadłą do powierzchni granicznej w miejscu padania
Płytka równoległościenna-płytka ograniczona dwiema równoległymi powierzchniami, wykonana z materiału przepuszczającego światło.
Współczynnik załamania :
V1 ,V2- prędkości rozchodzenia się światła odpowiednio w ośrodkach pierwszym i drugim
n- współczynnik załamania światła w ośrodka drugiego wzglądem pierwszego
Prawo załamania :
Promień padający na granicę dwóch ośrodków, normalna oraz promień załamany leżą w jednej płaszczyźnie. Wielkości kątów padania i załamania względem siebie zależą od prędkości rozchodzenia się światła w ośrodkach.
10.Pryzmat-szklana bryła w kształcie graniastosłupa o podstawie trójkąta
Pryzmat na skutek zachodzącego w nim dwukrotnego załamania- powoduje rozszczepienie światła białego na pojedyncze barwy monochromatyczne ,którym odpowiadają fale elektro magnetyczne, dając na ekranie barwne widmo.
Kąt łamiący pryzmat- kąt pomiędzy dwiema płaszczyznami pryzmatu
11Soczewka-przezroczysta, oszlifowana i wypolerowana bryła ograniczona dwiema powierzchniami o regularnym kształcie: kulistym lub jedną kulistą i jedną płaską.
Soczewka skupiająca-soczewka, która skupia w jednym punkcie padającą na nią wiązkę promieni równoległych do osi optycznej
-Grubsza soczewka lepiej skupia światło, tzn. ma większą zdolność skupiającą. Zauważ, że ogniskowa f grubszej soczewki jest mniejsza niż cienkiej.
Soczewka rozpraszająca- soczewka, która rozprasza padającą na nią wiązkę promieni równoległych
Ognisko soczewki-punkt, w którym skupiają się promienie świetlne po przejściu przez soczewkę lub ich przedłużenia
Ognisko rzeczywiste w soczewce skupiającej- punkt, w którym skupiają się wszystkie promienie równoległe do osi głównej po przejściu przez soczewkę
Ognisko pozorne w soczewce rozpraszającej – punkt w którym przecinają się przedłużenia promieni załamanych, które przed przejściem przez soczewkę były równoległe do osi optycznej.
Zdolność skupiająca soczewki-odwrotność ogniskowej soczewki D = 1 / f
-im mniejsza jest ogniskowa soczewki, tym większą ma ona zdolność skupiającą. Wielkość tę oznaczamy literą D.
Dioptria-zdolność skupiająca soczewki ogniskowej 1m
12.Wady wzroku:
-krótkowzroczność- aby skorygować należy przed soczewką oczną wmieścić soczewkę rozpraszającą
-dalekowzroczność-aby skorygować Nleży przez okiem umieścić soczewkę skupiającą
13.Cień i półcień-to obszar za oświetlonym nieprzezroczystym przedmiotem, do którego światło nie dochodzi, a półcień to obszar, gdzie światło dochodzi częściowo.
Cień powstaje w wyniku oświetlania przedmiotu. Jest to obszar do którego nie docierają promienie świetlne.
Półcień powstaje, gdy źródło światła jest dużo większe niż oświetlany przedmiot.
OPTYKA
λ -długości fali, f –częstotliwość, T- okres
c = 300 000 km/s = 300 000 000 m/s
Współczynnik załamania :
V1 ,V2- prędkości rozchodzenia się światła odpowiednio w ośrodkach pierwszym i drugim
n- współczynnik załamania światła w ośrodka drugiego wzglądem pierwszego
P1-powiększenie
P2- pomniejszenie
x-odległość przedmiotu od soczewki
y- odległość obrazu od soczewki
f- ogniskowa- odległość ogniska od soczewki
F- ognisko
Z- zdolność skupiająca
f- ogniskowa