Podstawy fizyki wykład 8

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Podstawy fizyki wykład 8"

Sylwester Zając
5 lat temu
Przeglądów:

1 Podstawy fizyki wykład 8 Dr Piotr Sitarek Katedra Fizyki Doświadczalnej, W11, PWr

2 Optyka geometryczna Polaryzacja Odbicie zwierciadła Załamanie soczewki Optyka falowa Interferencja Dyfrakcja światła D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 2, PWN, Warszawa K.Sierański, P.Sitarek, K.Jezierski, Repetytorium. Wzory i prawa z objaśnieniami, Oficyna Wydawnicza Scripta, K.Sierański, K.Jezierski, B.Kołodka, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. 1, Oficyna Wydawnicza Scripta, 2005.

3 Światło fala elektromagnetyczna składowa elektryczna składowa magnetyczna

5 względna intensywność Optyka Światło zakres widzialny długość fali, nm

6 Fala elektromagnetyczna składowa elektryczna składowa magnetyczna

7 Wektor Poyntinga Szybkość przepływu energii takiej fali przez jednostkową powierzchnię opisana jest przez wektor S, nazywany wektorem Poyntinga. W układzie SI wymiar S jest W/m 2. Kierunek wektora Poyntinga S fali elektromagnetycznej w każdym punkcie jest kierunkiem rozchodzenia się fali i kierunkiem przepływu energii w tym punkcie. lub

8 Wektor Poyntinga Zwykle używamy uśrednionej w czasie wartości S (którą będziemy zapisywać jako S śr ), nazywaną również natężeniem I fali. Natężenie jest równe śr śr lub śr, kw gdzie śr, kw Energia związana z polem elektrycznym taka sama jak energia związana z polem magnetycznym.

9 Natężenie fali świetlnej I

10 Ciśnienie promieniowania Fale elektromagnetyczne mają zarówno energię, jak i pęd. To oznacza, że oświetlając jakieś ciało, możemy wywierać na nie ciśnienie ciśnienie promieniowania (ciśnienie to jest jednak bardzo małe nie czujemy na przykład błysku lampy, kiedy jesteśmy fotografowani). Skierujmy wiązkę promieniowania elektromagnetycznego, na jakieś ciało i oświetlajmy je przez czas Dt. Załóżmy następnie, że promieniowanie zostało przez to ciało w całości zaabsorbowane (pochłonięte). To oznacza, że w czasie Dt ciało uzyskało od promieniowania energię DU. Zmiana pędu Dp ciała jest związana ze zmianą energii następującą zależnością:

11 Ciśnienie promieniowania Jeżeli promieniowanie zostanie w całości odbite wzdłuż swego pierwotnego kierunku, to zmiana pędu będzie dwukrotnie większa niż podana wyżej, tzn. Żeby znaleźć wyrażenie wiążące siłę wywieraną przez promieniowanie z jego natężeniem I, przyjmiemy, że na drodze promieniowania znajduje się prostopadła płaszczyzna o polu S. W czasie Dt do płaszczyzny tej dociera energia czyli ciśnienie ze strony promieniowania wywierane na powierzchnię jest z zakresu między I c a 2I c.

12 Polaryzacja Płaszczyznę, w której leżą wektory E, nazywamy płaszczyzną drgań fali (wtedy mówimy, że fala jest spolaryzowana liniowo w kierunku y). płaszczyzna drgań

13 Polaryzacja Fale elektromagnetyczne emitowane przez zwykłe źródła światła (takie jak Słońce czy żarówka) są niespolaryzowane; wektor natężenia pola elektrycznego w dowolnym punkcie jest zawsze prostopadły do kierunku rozchodzenia się fal, ale jego kierunek zmienia się przypadkowo.

14 Natężenie światła przechodzącego przez polaryzator I = 1 2 I 0 gdy światło padające jest niespolaryzowane I = I 0 cos 2 θ gdy światło padające jest spolaryzowane

15 Natężenie światła przechodzącego przez polaryzator

16 Prawo odbicia światła Optyka

17 Zasada Fermata Optyka

18 Obraz rzeczywisty i pozorny Zbiór promieni tworzy wiązkę świetlną. Układy optyczne powodują przekształcanie wiązek świetlnych. Pewne układy optyczne mają tę własność, że promienie wychodzące z jednego punktu, po przejściu przez układ przecinają się także w jednym punkcie, który to punkt nazywamy obrazem optycznym punktu, z którego promienie świetlne wyszły. Obraz nazywa się rzeczywistym, jeżeli promienie świetlne po przejściu przez układ rzeczywiście się przecinają. Obraz nazywa się pozornym, gdy w pewnym punkcie przecinają się przedłużenia promieni, prowadzone w stronę przeciwną do biegu promieni świetlnych.

19 Obraz rzeczywisty i pozorny - zwierciadło płaskie Zwierciadło płaskie. Promienie wychodzące z jednego punktu A przedmiotu odbijają się od zwierciadła płaskiego. Obserwatorowi wydaje się, że promienie wychodzą z punktu A. Punkt A jest obrazem pozornym punktu A.

20 Zwierciadło sferyczne Optyka

21 Zwierciadło sferyczne wklęsłe (r, f > 0)

22 Zwierciadło sferyczne wypukłe (r, f < 0)

23 Załamanie światła Optyka

24 Załamanie światła prawo Snella Optyka

25 Całkowite wewnętrzne odbicie Optyka

26 Polaryzacja światła przez odbicie prawo Brewstera

27 Współczynnik załamania l = 589 nm

28 Rozszczepienie światła powietrze, n 1 szkło, n 1 szkło, n 2 powietrze, n 2

29 Rozszczepienie światła - tęcza Optyka

30 Rozszczepienie światła pryzmat Optyka

31 Rozszczepienie światła pryzmat Kąt minimalnego odchylenia

32 Soczewki Optyka

33 Wzór soczewkowy Optyka

34 Wzór soczewkowy Optyka

35 Soczewka skupiająca jako lupa Optyka

36 Mikroskop Optyka

37 Luneta astronomiczna Keplera Optyka

38 Fotometria Optyka

39 Fotometria światłość źródła Optyka

40 Fotometria natężenie oświetlenia Optyka

41 Fotometria Optyka

42 Zasada Huygensa Wszystkie punkty czoła fali zachowują się jak punktowe źródła elementarnych kulistych fal wtórnych. Po czasie t nowe położenie czoła fali jest wyznaczone przez powierzchnię styczną do powierzchni fal wtórnych.

43 Dyfrakcja ugięcie Optyka

44 Doświadczenie interferencyjne Younga

45 Doświadczenie interferencyjne Younga

46 Interferometr Michelsona Optyka

47 Dyfrakcja ugięcie Optyka

48 Siatka dyfrakcyjna rys. MPasternak

49 Dziękuję za uwagę!

Podobne dokumenty

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska Podstawy fizyki Wykład 11 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 3, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa 2003. K.Sierański, K.Jezierski,