Dział fale elektromagnetyczne. Optyka
Zasada Fermata - światło biegnie między dwoma dowolnymi punktami po takiej drodze, aby czas potrzebny na jej przebycie był jak najkrótszy albo najdłuższy.
Promieniowanie jest to wysyłanie przez źródło fal elektromagnetycznych w ujęciu falowym lub strumienia fotonów w ujściu korpuskularnym.
Fala elektromagnetyczna to rozchodzące się w przestrzeni zaburzenia puk elektromagnetycznego i magnetycznego.
Optyka to nauka o świecie i jego oddziaływaniach z materią.
Światło wywołuje doznania odbierane przez zmysł wzroku. Światło przenosi energię od źródła do odbiorcy.
Źródłami światła są ciała, które wysyłają czyli emitują światło. Można rozróżnić światła naturalne i sztuczne.
Światło ma dwoistą naturę zarówno falową jak i korpuskularną. Jest więc równocześnie falą elektromagnetyczną oraz strumieniem cząsteczek zwanych fotonami.
Foton to cząsteczka będąca kwantem(porcją) energii promieniowania świetlnego.
Światło obejmuje niewielki zakres widma fal elektromagnetycznych: od 380 nm do 770 nm.
Prędkość światła oraz wszystkich innych fal elektromagnetycznych w próżni jest wielkością stałą i wynosi 299 792km/s~300 000 km/s
Ośrodkiem optycznym nazywa się taki ośrodek, w którym rozchodzi się światło.
Promień świetlny jest to linia, wzdłuż której rozchodzi się światło w danym ośrodku optycznym.
Światło rozchodzi się po liniach prostych w ośrodku optycznie jednorodnym(prostoliniowość rozchodzenia się światła)
Jeżeli promień świetlny po przebyciu pewnej drogi przez ośrodki optyczne zostanie skierowany przeciwnie, to wróci tą samą drogą do punktu wyjścia(odwracalność biegu promienia świetlnego).
Prawa optyki:
1. Prawo odbicia; promień padania, promień odbicia i prosta prostopadła(normalna) do powierzchni odbijającej w punkcie padania leżą w jednej płaszczyźnie, przy czym kąt odbicia jest równy kątowi padania.
Kąt padania jest to kąt pomiędzy promieniem padającym a prostą prostopadła.
Kąt odbicia to kąt pomiędzy prostą prostopadłą a promieniem odbitym.
2.Prawo załamania; promień padania, promień załamania oraz prosta prostopadła (normalna) do powierzchni granicznej leżą w jednej płaszczyźnie. Wielkości kąta padania i kąta załamania zależą od prędkości rozchodzenia się światła w ośrodkach.
Kat padania jest większy od kąta załamania, jeżeli światło przechodzi z ośrodka optycznie rzadszego (o większej prędkości v1) do ośrodka optycznie gęstszego (o mniejszej prędkości v2). W odwrotnej sytuacji kąt załamania jest większy od kąta padania.
Kąt załamania jest to kąt zawarty pomiędzy prostą prostopadłą a promieniem załamanym.
Z prawem załamania związane jest pojęcie współczynnika załamania n ośrodka drugiego względem pierwszego, który wyraża się wzorem n=v1/v2
Zwierciadło jest to gładka powierzchnia, która prawie w całości odbija padające na nią światło. Rozróżnia się między innymi zwierciadła płaskie oraz kuliste. Zwierciadła kuliste dzieli się na wklęsłe i wypukłe.
Każdy obraz przedmiotu ma 3 cechy. Może być rzeczywisty lub pozorny, prosty lub odwrócony oraz powiększonym pomniejszony lub tej samej wielkości.
Ogniskiem zwierciadła kulistego wklęsłego F nazywa się punkt przecięcia promieni odbitych od zwierciadła, które przed odbiciem padały na zwierciadło równolegle do osi optycznej.
Oś optyczna (główna) zwierciadła jest prostą łączącą środek czaszy zwierciadła ze środkiem kuli,z której ta czasza została wycięta.
Środek kuli jest to środek krzywizny zwierciadła, a jej promień to promień krzywizny.
Ogniskowa zwierciadła f jest odległością ogniska od zwierciadła. Ogniskową wyraża się w metrach.
Za pomocą zwierciadła kulistego wklęsłego można otrzymać różne obrazy w zależności od odległości przedmiotu x od zwierciadła.
Równanie zwierciadła kulistego wklęsłego- odległość x przedmiotu od zwierciadła oraz odległość y obrazu od zwierciadła pozostają w ścisłym związku. 1/f=1/x+1/y przy czym =~r/2
Powiększenie obrazu p -iloraz wysokości obrazu h2 do wysokości przedmiotu h1. p=h2/h1=y/x
Ognisko pozorne w zwierciadle kulistym wypukłym -punkt przecięcia przedłużeń promieni odbitych, które przed odbiciem padały na zwierciadło równolegle do osi optycznej.
Pryzmat jest to bryła szklana w kształcie graniastosłupa o podstawie trójkąta. Promień świetlny ulega w pryzmacie dwukrotnemu załamaniu. Pryzmat powoduje rozszczepienie światła białego na barwne widmo. Każdej barwie widmo odpowiada inna długość fali (od 380nm dla fioletu do 770 nm dla czerwieni.
Soczewką nazywa się bryłę organiczną dwiema przezroczystymi powierzchniami kulistymi lub jedną kulistą i jedną płaską. Soczewki dzielą się na skupiające i rozpraszające.
Ogniskiem w soczewce skupiającej nazywa się punkt, w którym wszystkie promienie równoległe do osi optycznej po przejściu przez soczewkę.
Oś optyczna (główna)soczewki jest to prosta przechodząca przez środki krzywizn powierzchni ograniczających oraz środek soczewki S.
Ogniskowa soczewki f jest to odległość ogniska F od soczewki. Ogniskową wyraża się w metrach. Rodzaj obrazu powstającego przy użyciu soczewki skupiającej zależy od odległości z przedmiotu do soczewki. Istnieje ścisła zależność pomiędzy odległością przedmiotu od soczewki x a odległością obrazu od soczewki y, wyrażająca się wzorem, zwanym równaniem soczewki; 1/x+1/y=1/f
Ogniskiem pozornym soczewki rozpraszającej nazywa się punkt przecięcia się przedłużeń promieni załamanych, które przed przejściem przez soczewkę były równoległe do osi optycznej soczewki.Ogniskowa, będąca odległością ogniska pozornego od środka S soczewki, ma wartość ujemną.
Zdolnością skupiającą(zbierającą)Z nazywa się odwrotność jej ogniskowej. Jednostką zdolności skupiającej jest dioptria (1D) 1D=1/m
Soczewka ma zdolność zbierającą równą jednej dioptrii, jeżeli jej ogniskowa wynosi 1 metr.