Podstawy fizyki wykład 8 Dr Piotr Sitarek Katedra Fizyki Doświadczalnej, W11, PWr
Optyka geometryczna Polaryzacja Odbicie zwierciadła Załamanie soczewki Optyka falowa Interferencja Dyfrakcja światła D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 2, PWN, Warszawa 2003. K.Sierański, P.Sitarek, K.Jezierski, Repetytorium. Wzory i prawa z objaśnieniami, Oficyna Wydawnicza Scripta, 2002. K.Sierański, K.Jezierski, B.Kołodka, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. 1, Oficyna Wydawnicza Scripta, 2005.
Światło fala elektromagnetyczna składowa elektryczna składowa magnetyczna
względna intensywność Optyka Światło zakres widzialny długość fali, nm
Fala elektromagnetyczna składowa elektryczna składowa magnetyczna
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
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.
Natężenie fali świetlnej I
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:
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.
Polaryzacja Płaszczyznę, w której leżą wektory E, nazywamy płaszczyzną drgań fali (wtedy mówimy, że fala jest spolaryzowana liniowo w kierunku y). płaszczyzna drgań
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.
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
Natężenie światła przechodzącego przez polaryzator
Prawo odbicia światła Optyka
Zasada Fermata Optyka
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.
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.
Zwierciadło sferyczne Optyka
Zwierciadło sferyczne wklęsłe (r, f > 0)
Zwierciadło sferyczne wypukłe (r, f < 0)
Załamanie światła Optyka
Załamanie światła prawo Snella Optyka
Całkowite wewnętrzne odbicie Optyka
Polaryzacja światła przez odbicie prawo Brewstera
Współczynnik załamania l = 589 nm
Rozszczepienie światła powietrze, n 1 szkło, n 1 szkło, n 2 powietrze, n 2
Rozszczepienie światła - tęcza Optyka
Rozszczepienie światła pryzmat Optyka
Rozszczepienie światła pryzmat Kąt minimalnego odchylenia
Soczewki Optyka
Wzór soczewkowy Optyka
Wzór soczewkowy Optyka
Soczewka skupiająca jako lupa Optyka
Mikroskop Optyka
Luneta astronomiczna Keplera Optyka
Fotometria Optyka
Fotometria światłość źródła Optyka
Fotometria natężenie oświetlenia Optyka
Fotometria Optyka
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.
Dyfrakcja ugięcie Optyka
Doświadczenie interferencyjne Younga
Doświadczenie interferencyjne Younga
Interferometr Michelsona Optyka
Dyfrakcja ugięcie Optyka
Siatka dyfrakcyjna rys. MPasternak
Dziękuję za uwagę!