Praca z fizyki

Podsumowanie działu:Optyka

Prezentacja by: Jakub Klukowski, Karolina Kaca, Kacper Grzelak

Ogólne znaczenie słowa "optyka"

Jest to nauka zajmująca się światłem i jego oddziaływaniem z materią, zwana - optyką.

Źródła światła

Abyśmy mogli cokolwiek zobaczyć, światło musi dotrzeć do naszego oka i wywołać wrażenie wzrokowe. Światło to może pochodzić bezpośrednio ze źródła światła. Widzimy także przedmioty, od których światło się odbiło.Źródłem światła jest każde ciało emitujące promieniowanie świetlne. Źródła światła mogą być punktowe i rozciągłe.

W ośrodku jednorodnym światło rozchodzi się prostoliniowo. Linię, wzdłuż której rozchodzi się światło, nazywamy promieniem świetlnym. Obszar cienia to obszar, do którego nie dochodzą promienie świetlne przesłonięte przez nieprzezroczysty przedmiot. Z obszaru cienia nie widać źródła światła. Półcień powstaje zawsze, gdy nieprzezroczysty przedmiot jest oświetlany rozciągłym źródłem światła lub gdy przedmiot oświetlany jest kilkoma źródłami punktowymi. Z obszaru półcienia widać częściowo źródło światła.

Cień i półcień

Odbicie światła

Gdy światło pada na granicę dwóch ośrodków, ulega odbiciu.Kąt pomiędzy kierunkiem promienia padającego a prostopadłą do powierzchni w punkcie padania nazywamy kątem padania.Kąt odbicia to kąt pomiędzy prostopadłą do powierzchni w punkcie odbicia światła a kierunkiem promienia odbitego.Prawo odbicia: kąt odbicia jest równy kątowi padania, a promień padający i promień odbity oraz prostopadła do powierzchni zwierciadła leżą w tej samej płaszczyźnie.

Zwierciadło płaskie

Zwierciadła płaskie są płaskimi powierzchniami odbijającymi promienie świetlne, wykonanymi zwykle z metalu lub szkła pokrytego dodatkową warstwą aluminium lub srebra.Obraz utworzony w zwierciadle płaskim jest prosty i pozorny. Obraz prosty oznacza taki, który w stosunku do przedmiotu nie jest odwrócony. Obraz pozorny powstaje za zwierciadłem w miejscu, gdzie przecinają się przedłużenia promieni odbitych. Promienie nie wychodzą naprawdę z tego punktu, ale wydaje się, jakby z niego wychodziły. Obserwator widzi obraz punktu dokładnie w tym miejscu.

Zwierciadło wklęsłe

Zwierciadło kuliste wklęsłe jest zwierciadłem, którego powierzchnia odbijająca jest wewnętrzną częścią kuli.Układ optyczny zwierciadła kulistego (sferycznego) wklęsłego opisują: oś optyczna – prosta przechodząca przez środek krzywizny zwierciadła, czyli przez środek sfery, z którego powstało, łącząca środek krzywizny zwierciadła z jego wierzchołkiem; promień krzywizny zwierciadła – promień kuli, której część wewnętrzna jest powierzchnią odbijającą zwierciadła; ognisko zwierciadła – punkt leżący na osi optycznej, w którym po odbiciu skupiają się promienie padające na zwierciadło równolegle do osi optycznej; ogniskowa – długość odcinka łączącego ognisko z powierzchnią zwierciadła.Ogniskową (f) i promień krzywizny (r) zwierciadła kulistego łączy zależność: f = r/2Jednostką ogniskowej (f) w układzie SI jest metr.Zwierciadła wklęsłe znalazły zastosowanie jako reflektory w lampach samochodowych, latarkach, antenach i teleskopach astronomicznych.

Zwierciadło kuliste

W celu konstrukcji obrazu, między innymi w zwierciadłach, posługujemy się promieniami, których bieg można łatwo przewidzieć. W zwierciadle kulistym wklęsłym będą to: Promień równoległy do osi optycznej, który po odbiciu przechodzi przez ognisko zwierciadła (F). Wynika to z definicji ogniska. Promień biegnący wzdłuż promienia krzywizny zwierciadła, przechodzący przez środek krzywizny zwierciadła O; po odbiciu powraca tym samym torem, którym przybył. Wynika to z tego, że promień kuli jest prostopadły do jej powierzchni. Promień przechodzący przez ognisko zwierciadła (F) po odbiciu opuszcza zwierciadło torem równoległym do osi optycznej. Wynika to z definicji ogniska. Cechy obrazów powstałych w zwierciadle kulistym można analizować ze względu na położenie przedmiotu i położenie obrazu.

Załamanie światła

Zjawisko zmiany kierunku rozchodzenia się światła na granicy dwóch ośrodków przezroczystych nazywamy załamaniem światła.Kąt pomiędzy kierunkiem promienia padającego a prostopadłą do powierzchni granicznej (normalną) w punkcie padania nazywamy kątem padania.Kąt załamania to kąt pomiędzy prostopadłą do powierzchni granicznej (normalną) w punkcie załamania światła a kierunkiem promienia załamanego.Promień padający, prostopadła (normalna) i promień załamany leżą w jednej płaszczyźnie.

Soczewki

Soczewka to ciało przezroczyste ograniczone powierzchniami kulistymi, parabolicznymi lub walcowymi.Soczewki mogą zarówno skupiać, jak i rozpraszać światło. Odpowiednio nazywamy je soczewkami skupiającymi i rozpraszającymi.Soczewki znalazły szerokie zastosowanie w układach optycznych takich przyrządów, jak: obiektyw; lupa; mikroskop optyczny; teleskop soczewkowy; okulary.Ogniskiemsoczewki skupiającej nazywamy punkt, w którym po przejściu przez soczewkę przecinają się wszystkie promienie światła, które padały na nią równoległe do osi optycznej.Ogniskowąsoczewki nazywamy odległość ogniska od środka soczewki .

Otrzymywanie obrazu za pomocą soczewek

W przypadku gdy musimy skonstruować obraz powstający z wykorzystaniem soczewek skupiających, zwykle wybieramy dwa z trzech wymienionych poniżej promieni, których bieg łatwo jest przewidzieć: promień równoległy do osi optycznej – po przejściu przez soczewkę przechodzi przez ognisko; promień przechodzący przez ognisko – po przejściu przez soczewkę wychodzi równoległy do osi optycznej; promień przechodzący przez środek soczewki – po przejściu przez soczewkę nie zmienia kierunku (nie ulega odchyleniu). Cechy obrazu powstałego w soczewkach skupiających zależą od odległości przedmiotu od soczewki i zostały zebrane w tabeli poniżej.Cechy obrazu powstałego w soczewce skupiającej

Pryzmat

Pryzmatem nazywamy każde ciało przezroczyste ograniczone dwoma płaszczyznami przcinającymi się wzdłóż prostej zwanej krawędzią pryzmatu.Kąt dwuścienny jaki tworzy te płaszczyzny nazywany jest łamiącym pryzmatem