Światłem nazywamy fale elektromagnetyczne, o długościach, na które reaguje oko ludzkie, tzn nm.

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Światłem nazywamy fale elektromagnetyczne, o długościach, na które reaguje oko ludzkie, tzn nm."

Czesław Laskowski
5 lat temu
Przeglądów:

2 Światłem aywamy fale elektromagetyce, o długościach, a które reaguje oko ludkie, t m. O falowych własościach światła świadcą takie jawiska, jak ugięcie (dyfrakcja) i iterferecja. Dodatkowo jawisko olaryacji światła świadcy o tym, że światło jest falą orecą. Istieją także ewe jawiska, świadcące o koruskularej ature światłą (. Efekt fotoelektrycy).

3 Otyka to auka o świetle, jego wytwaraiu, rochodeiu się w różych ośrodkach ora oddiaływaiu tymi ośrodkami. Model romiei (model rybliżoy), odstawowy model otyki geometrycej Zaletą tego modelu jest rostota i duża efektywość. Model romiei uwględia oddiaływaie światła obiektami makroskoowymi w akresie wystarcającym do oisu diałaia układów otycych, chociaż ewe ograiceia tych układów mogą wymagać uwględieia falowej atury światła. Poieważ w ośrodkach jedorodych światło rochodi się rostoliiowo moża wyacyć ekserymetalie, używając odowiedich resło i otworków, kieruki rochodeia się światła. Kieruki te są rostoadłe do owierchi falowych rochodącej się fali elektromagetycej. Liie w restrei, wyacoe re kieruki rochodeia się światła aywamy romieiami świetlymi. Jeśli otworki ie są byt małe (ie ma ugięcia), to romieie świetle są także torami fotoów, cąstek (koruskuł) rereetujących światło. Preciające się romieie świetle ie reskadają sobie awajem i ie wływają a siebie w żade sosób.

4 Otyka to auka o świetle, jego wytwaraiu, rochodeiu się w różych ośrodkach ora oddiaływaiu tymi ośrodkami. Model falowy (rybliżoy, kładie acisk a falowe asekty światła) Model falowy jest iebędy do oisu oddiaływaia światła obiektami o romiarach rędu długości fali światła 500 m, w tym jawisk iterferecji i dyfrakcji. Daje iterretację koloru (długość fali). Uasadia model romiei i daje iterretację romiei (liie wyacoe re kieruki rostoadłe do owierchi falowych). W rostym ujęciu falę świetlą traktujemy jako falę skalarą (model sred teorii elektromagetycej światła), w bardiej aawasowaym uwględiamy jej orecy i wektorowy charakter (takie odejście jest koiece dla oisu jawisk wiąaych olaryacją światła).

5 Otyka to auka o świetle, jego wytwaraiu, rochodeiu się w różych ośrodkach ora oddiaływaiu tymi ośrodkami. Model koruskulary (koruskuły Newtoa, w ujęciu wsółcesym fotoy) Niebędy do oisu oddiaływaia światła układami atomowymi (o wymiarach rędu m). Eergia ojedycego fotou wyosi hν (gdie h to stała Placka a ν cęstość wiąaej im fali elektromagetycej) a jego ęd = ħk, gdie k to wektor falowy tej fali Pęd moża także wyraić jako = h, gdie λ to długość fali światła). λ Tylko całe fotoy mogą być absorbowae; iacej mówiąc wymiaa eergii omiędy olem elektromagetycym, a układami materialymi odbywa się orcjami eergii (kwatami), których wartość wyosi hν.

6 Zasada Fermata Światło rebiegając miedy dwoma uktami wybiera awse taką drogę, by cas a to użyty był ekstremaly (wykle ajkrótsy). Zasada ta wyjaśia rostoliiowy bieg światła w środku jedorodym bo liia rosta odowiada miimum drogi, a tym samym i miimum casu. Prawa odbicia i ałamaia są kosekwecją te asady.

Prawo odbicia i ałamaia 2 2 2 si V si V 2 2 2 romień adający, odbity i ałamay ora ormala adaia leżą w jedej łascyźie Gdyby romień odbity (ałamay) ie leżał w

kąt adaia jest rówy kątowi odbicia Kąty adaia i odbicia musą być sobie rówe gdyż odwróceie biegu romiei musi rowadić do sytuacji fiycie rówoważej (symetria e

7 Prawo odbicia i ałamaia si V si V romień adający, odbity i ałamay ora ormala adaia leżą w jedej łascyźie Gdyby romień odbity (ałamay) ie leżał w łascyźie adaia, musiałby, skręcając w lewo lub rawo, wyróżić jede tych kieruków. Tak ie może być e wględu aich rówoważość dla ośrodków iotroowych. kąt adaia jest rówy kątowi odbicia Kąty adaia i odbicia musą być sobie rówe gdyż odwróceie biegu romiei musi rowadić do sytuacji fiycie rówoważej (symetria e wględu a odwróceie casu). stosuek siusów kąta adaia i kąta ałamaia jest wielkością stałą dla daych dwu ośrodków i określoej długości fali; aywamy go wsółcyikiem ałamaia ośrodka 2 wględem.

8 Wyrowadeie rawa Sella modelu falowego światła. Fale adająca i ałamaa są rereetowae re romieie i rostoadłe do ich owierchie falowe (oieważ fala jest łaska, te owierchie są w recywistości łascyami). Odległość omiędy kolejymi rówoważymi owierchiami falowymi jest rówa długości fali w odowiedich ośrodkach. Na rysuku okaao kąty adaia i ałamaia. a si si si a si oieważ cęstość fali ν w obu ośrodkach musi być jedakowa, a T mamy T v v, gdie v to rędkość fali, T to okres fali. W końcu otrymujemy v v si si v v v c c v

9 Wyrowadeie rawa Sella asady Fermata. Niech ukty A i B będą ustaloe. Posukujemy takiego uktu M (atem takiej wartości x) dla którego cas rejścia światła uktu A do uktu B będie ajkrótsy. Pryjmujemy, że rędkość światła w ośrodku ierwsym (romień adający) jest v a w ośrodku drugim (romień ałamay) v. Cas rejścia re światło drogi AMB wyiesie wówcas: t = AM v + MB v = a2 + x 2 v + c x 2 + b 2 v Cas te ryjmie wartość miimalą dla takiego toru (wyacoego re ukt M a także wartość x), dla którego ochoda dx będie rówa ero. dt siθ v siθ v = 0 siθ siθ = v v =

10 Całkowite wewętre odbicie si si 90 si si 2 gr 2 si gr

11 Rosceieie światła = f() dla toioego kwarcu Dwójłomość Kieruek romieia ie ulega miaie ry rejściu re łytkę. Nastęuje resuięcie romieia BD ABsi( ) AC d AB cos cos BD d si( ) cos d si( ) cos Wielkość resuięcia jest wrost roorcjoala do grubości łytki d ora ależy od wartości kąta adaia romieia i wsółcyika ałamaia.

12 Obray recywiste i oore Obra jest to odtworeie redmiotu re światło. Obra recywisty to obra owstający a jakiejś recywistej owierchi (. ekra kiowy cy kartka aieru), istiejący w określoym miejscu ieależie od obecości obserwatora. Obra oory odbieray jest jedyie re aarat wideia obserwatora (. odbicie widiae drugiej stroy owierchi lustra). Iym rykładem obrau oorego jest miraż (fatamorgaa).

13 Zwierciadła Zwierciadło łaskie obra oory jest awse tej samej wielkości co redmiot, aś odległość obrau jest rówa co do wartości odległości redmiotu o=- Zwierciadło sferyce owierchia wierciadła jest małym wycikiem kuli wklęsłym lub wyukłym. Oś wierciadła sferycego rosta rechodąca re środek wierciadła ora środek krywiy wierciadła Kiedy oświetlamy wierciadło wklęsłe wąską wiąką romiei rówoległą do osi wierciadła (romieie ryosiowe), wtedy o odbiciu romieie rechodą re jede wsóly ukt ołożoy a osi wierciadła. Pukt te, oacay literą F, aywamy ogiskiem wierciadła, aś jego odległość f od środka wierciadła ogiskową wierciadła. W ryadku wierciadła wyukłego romieie ryosiowe o odbiciu robiegają się. Nase ocy odbierają wrażeie, że romieie odbite wychodą uktowego źródła ajdującego się o drugiej stroie wierciadła, w ukcie recięcia redłużeia romiei odbitych. Pukt te jest ogiskiem wierciadła wyukłego, aś jego odległość f od środka wierciadła - ogiskową wierciadła wyukłego. Ogisko wierciadła wklęsłego jest więc ogiskiem recywistym, aś wyukłego ogiskiem oorym. C C C F o < 0 C F F o > 0 F o > 0 <f obra oory, rosty, owięksoy =f - romieie odbite od wierciadła ie reciają się obra ie owstaje f<<2f - obra recywisty, odwrócoy, miejsoy >2f obra recywisty, owięksoy, odwrócoy

14 Zwierciadła arabolice

15 Socewki sferyce Socewką sferycą aywamy ciało rerocyste ograicoe dwoma owierchiami kulistymi. Zależie od achowaia romiei adających a socewkę rówolegle do jej osi otycej roróżiamy socewki skuiające i rorasające

16 Socewki sferyce Powstawaie obraów w socewce skuiającej: obra oory rosty obra recywisty odwrócoy owięksoy obra recywisty odwrócoy omiejsoy

Odległość F F 2 aywamy aberracją odłużą wierciadła.

17 Aberracja odłuża i oreca Promieie biegące dalej od osi wierciadła reciają się bliżej wierchołka wierciadła. Promieie skraje wiąki reciają się w ukcie F wierchołka wierciadła. Odległość F F 2 aywamy aberracją odłużą wierciadła. leżącym bliżej Na ekraie ustawioym w ukcie F 2 owstaje jasy krążek o romieiu F 2 P koło roroseia. F 2 P aberracja oreca. Aberracja sferyca Aberracja chromatyca F F 2 F M aberracja odłuża aberracja oreca f f ( ) f R R 2 f c ( ) c R R 2

Podobne dokumenty

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Zajęcia wyrówawcze z fizyki -Zestaw 5 -Teoria Optyka geometrycza i optyka falowa. Prawo odbicia i prawo załamaia światła, Bieg promiei świetlych w pryzmacie, soczewki i zwierciadła. Zjawisko dyfrakcji