Załamanie światła, pryzmat, soczewki

Załamanie światła, pryzmat, soczewki

Załamanie światła
1. Zjawisko załamania polega na zmianie kierunku rozchodzenia się światła przy przejściu z jednego ośrodka przezroczystego do drugiego.
2. Zmiana kierunku promienia na granicy dwóch ośrodków spowodowana jest tym, że światło w różnych ośrodkach rozchodzi się z różnymi szybkościami.
3. Jeżeli w punkcie, w którym promień świetlny pada na powierzchnię dwa ośrodki, wystawimy prostą n prostopadłą do tej powierzchni, to:
 Kątem padania () nazywamy kąt między promieniem padającym a prostą n,
 Kątem załamania () nazywamy kąt między promieniem załamanym a prostą n.
4. Przy przejściu promienia światła z jednego ośrodka do drugiego rozróżniamy następujące przypadki:
 Jeżeli promień przechodzi z ośrodka, w którym szybkość światła jest większa, do ośrodka, w którym jest ona mniejsza, to wówczas kąt załamania jest mniejszy od kąta padania ( < ).
 Jeżeli kąt padania jest równy zeru, to promień światła przechodzi z jednego ośrodka do drugiego bez zmiany kierunku.
 Jeżeli promień przechodzi z ośrodka, w którym szybkość światła jest mniejsza, do ośrodka, w którym jest ona większa, to wówczas kat załamania jest większy od kąta padania ( < ). Gdy zwiększa się kąt padania to zwiększa się kąt załamania światła.

Przejście światła białego przez pryzmat
1. Przy przejściu światła białego przez pryzmat występuje nie tylko odchylenie światła od jego pierwotnego kierunku rozchodzenia się, ale również jego rozszczepienie, (czyli rozdzielenie) na kilka barw.
2. Światło białe jest mieszaniną barw: czerwonej, pomarańczowej, żółtej, niebieskiej i fioletowej. Szereg barw przechodzących w sposób ciągły jedna w drugą od czerwieni do fioletu nazywamy widmem światła białego.
3. Rozszczepienie światła białego jest spowodowane tym, że światło o różnych barwach rozchodzi się w ciałach przezroczystych z różnymi szybkościami, a więc również załamuje się pod różnymi kątami. Najszybciej rozchodzi się światło czerwone, a najwolniej światło fioletowe. Tylko w próżni prędkość rozchodzenia się światła o różnych barwach ma taką samą wartość.

Soczewki
1. Rozróżniamy soczewki wypukłe (grubsze w środku) i wklęsłe (cieńsze w środku). W powietrzu soczewki wypukłe skupiają, a wklęsłe – rozpraszają światło.
2. Wiązka promieni równoległych do głównej osi optycznej po przejściu przez soczewkę:
 Skupiającą – zostaje skupiona w jednym punkcie, zwanym ogniskiem soczewki.
 Rozpraszającą – staje się wiązką promieni rozbieżnych.
3. Soczewkę charakteryzują:
 Główna oś optyczna – prosta poprowadzona przez środki krzywizn soczewki.
 Dwa ogniska rzeczywiste (w soczewkach skupiających) – położone po przeciwnych stronach soczewki punkty, w których przecinają się po przejściu przez soczewkę promienie padające na nią równolegle do osi optycznej.
 Dwa ogniska pozorne (w soczewkach rozpraszających) – położone po przeciwnych stronach soczewki punkty, w których przecinają się po przejściu przez soczewkę przedłużenia promieni padających na nią równolegle do głównej osi optycznej.
 Ogniskowa (f) – odległość każdego ogniska od środka soczewki.
 Zdolność skupiająca soczewki (Z) – równa odwrotności ogniskowej Z = 1/f wyrażona w dioptriach (D).

Obrazy otrzymywane za pomocą soczewki
1. Za pomocą soczewki możemy otrzymać obraz święcącego lub oświetlonego przedmiotu. W niektórych przypadkach będzie to obraz rzeczywisty, który obserwujemy na umieszczonym w odpowiednim miejscu na ekranie, a w niektórych pozorny.
2. Dla soczewki skupiającej w zależności od odległości x przedmiotu od soczewki o ogniskowej f, rozróżniamy przypadki:
 x > 2f - otrzymujemy obraz rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony.
 x = 2f – otrzymujemy obraz rzeczywisty , odwrócony i powiększony.
 x < f – otrzymujemy obraz pozorny, prosty i powiększony.
3. W przypadku soczewki rozpraszającej, niezależnie od odległości przedmiotu od soczewki, zawsze otrzymujemy obraz pozorny, prosty i pomniejszony.
4. Przyrządy, w których otrzymujemy obrazy rzeczywiste:
 Oko
 Aparat fotograficzny
 Aparat filmowy
 Episkop
 Diaskop
 Rzutnik pisma
5. Przyrządy, w których otrzymujemy obrazy pozorne:
 Lupa
 Mikroskop
 Lornetka
 Luneta astronomiczna
6. Soczewki skupiające:
 Dwuwypukła
 Płaskowypukła
 Wklęsłowypukła
7. Soczewki rozpraszające:
 Dwuwklęsła
 Płaskowklęsła
 Wypukłowklęsła