Optika Optika vadinama fizikos šaka, nagrinėjanti šviesos ...jurcyvi/2.1.1 Geometrine optika 2011...

Optika

Optika vadinama fizikos šaka, nagrinėjanti šviesos savybes.

Optikos mokslas skirstomas į tris šakas:

1. Geometrinė optika,

2. Banginė optika,

3. Kvantinė optika.

=2

Isaac Newton (1642Isaac Newton (1642--1727)1727)

AnglAnglųų mokslininkas I. Niutonas apibendrindamas mokslininkas I. Niutonas apibendrindamas visas turimas visas turimas žžinias apie inias apie ššviesviesąą, paskelb, paskelbėė hipotezhipotezęę, , pagal kuripagal kuriąą ššvievieččiantis kiantis kūūnas skleidnas skleidžžia labai maia labai mažžas as ššviesos daleles viesos daleles –– „„korpuskuleskorpuskules““, lekian, lekianččias labai ias labai dideliu greidideliu greiččiu. Pagal iu. Pagal ššiiąą teorijteorijąą, , ššviesa yra viesa yra ššvievieččianianččio kio kūūno ino iššmestmestųų korpuskulikorpuskuliųų srautas.srautas.

Kristian Kristian HuygensHuygens (Heigensas) 1629(Heigensas) 1629——16951695

1678 teigė, kad šviesa yra bangos.

Svarbiausias T. Jungo nuopelnas - šviesos interferencijos reiškinioatradimas bei difrakcijos reiškinio paaiškinimas remiantis bangineteorija. Interferencijos terminą sugalvojo būtent Jungas. Pirmasis jisišmatavo ir šviesos bangos ilgį.

Thomas Young (1773-1829)

Maksvelas padarė išvadą, kad šviesa yra tam tikraelektromagnetinių bangų rūšis.

Dvi fizikos sritys - optika ir elektromagnetizmas - buvosujungtos tarpusavyje.

1855 – 1865 m. Džeimsas Klarkas Maksvelas

SdtDSdjldH

SSl

l

Sl

SdtBldE

dVSdDVS

0S

SdB

tDjHrot l

tBErot

Ddiv

0Bdiv

EjHBED

,, 00

Elektromagnetinės bangos

Elektromagnetinės bangos sklidimo greitis yra lygus šviesos greičiui.(Vakuume arba medžiagoje).

H. Hercas pirmasis gavo elektromagnetines bangas laboratorijoje, kuriųbuvimą teoriškai nuspėjo R. Maksvelas.

Hercas parodė, kad elektromagnetinėms bangoms taikomi tie patysdėsniai, kaip ir šviesos bangoms. Šis atradimas patvirtinoelektromagnetinę šviesos teoriją.

1887 1887 m. m. Heinrich HertzHeinrich Hertz

Bangų charakteristikos

1. Svyravimo periodas T – laikas, per kurį įvyksta pilnas vienetinis svyravimas.

2. Svyravimo dažnis – svyravimų skaičius per laiko vienetą(SI sistemoje - s-1 ), matuojamas Hercais Hz. (1 Hz – 1 svyravimas per 1 s).

3. Svyravimo amplitudė A – didžiausias nuokrypis nuo pusiausvyros padėties.

4. Svyravimo fazė – dydis, apibūdinantis svyruojančio taško padėtį ir kryptį konkrečiu laiko momentu.

5. Bangos ilgis – bangos fronto nueitas kelias per periodą.

6. Bangos sklidimo greitis v – bangos fronto nueitas kelias per laiko vienetą.

7. Ciklinis bangos skaičius k - bangos ilgių skaičius, telpantis 2 ilgio atkarpoje

Bangos ilgis - bangos fronto nueitas kelias per periodą.

Bangos ilgis aplinkoje priklauso nuo bangos dažnio ir bangossklidimo greičio.Kadangi greitis priklauso nuo aplinkos, toje pačioje aplinkoje bangos ilgis priklauso tik nuo dažnio

m

A

m

VVT

V – sklidimo greitis,v – sklidimo dažnis.

Didesnį dažnį atitinka mažesnis bangos ilgis,

Didesnį greitį atitinka didesnis bangos ilgis.

VVT

Pereidama iš vienos aplinkos į kitą, banga pakeičia sklidimo greitį ir bangos ilgį.

s, m

A

m

I aplinka II aplinka

Geometrinė optika

Geometrinė optika vadinama fizikos šaka, nagrinėjanti šviesos sklidimo savybes.

Geometrinė optika remiasi 4 pagrindiniais dėsniais:

1. Tiesaus sklidimo dėsnis: vienalytėje terpėje šviesa sklinda tiesiai.

2. Atspindžio dėsnis: kritęs ir atsispindėjęs spindulys yra vienoje plokštumoje su statmeniu į atspindintį paviršių kritimo taške, kritimo kampas yra lygus atspindžio kampui.

3. Spindulių nepriklausomumo sklidimo dėsnis: atskiri spinduliai sklinda nepriklausomai vienas nuo kito.

4. Lūžio dėsnis: lūžęs bangos spindulys yra toje plokštumoje,kurioje yra kritęs spindulys ir tiesė, statmena kritimo paviršiui. Kritimo ir lūžimo kampų sinusų santykis yra lygus santykiniamlūžio rodikliui (Slėnijaus (1621 m.) dėsnis).

1122 sinsin n

Veidrodinis atspindys nuo lygaus paviršiaus

Difuzinis (sklaidusis) atspindys (nuo nelygių paviršių, kuriųmatmenys didesni už bangos ilgį; pasireiškia sklaida)

Veidrodinis Difuzinis (sklaidusis)

Dėl difuzinės sklaidos naktį kelio matomumas yra geresnis.

Kada matomumas geresnis?

Geometrinė optika

Santykinis lūžio rodiklis taip pat yra lygus šviesos greičiųaplinkose santykiui.

Jeigu šviesa krinta iš vakuumo (kurio lūžio rodiklis n=1) į aplinką, aplinkos lūžio rodiklis išreiškiamas ir vadinamas absoliutiniu lūžio rodikliu.

Absoliutinis lūžio rodiklis yra aplinkos charakteristika, parodanti, kiek kartų tojeaplinkoje šviesos greitis yra mažesnis, nei vakuume.

Aplinka, kurios absoliutinis lūžio rodiklis yra didesnis, lyginant su kita, vadinama optiškai tankesne.

Ir atvirkščiai - aplinka, kurios absoliutinis lūžio rodiklis yra mažesnis, lyginant su kita, vadinama optiškai retesnė.

2

1

2

121 sin

sinVVn

22

1

sinsin

Vcn

sinsin11==VV11tt//d d ((geltonasgeltonas trikampistrikampis))

sinsin22==VV22tt//d d ((žžaliasalias trikampistrikampis))

2

1

2

1

sinsin

VV

Medžiaga Lūžio rodikliai

Oras 1

Vanduo 1,33

Stiklas 1,5

Oras optiškai retesnis nei stiklas (noro < nstiklo)

Jei spindulys krenta iš optiškai retesnės aplinkos į tankesnę, tai lūžio kampas (Θ2) sumažėja, lyginant su kritimo kampu (Θ1)

Jei spindulys krenta iš optiškai tankesnės aplinkos į retesnę, tai lūžio kampas (Θ2) padidėja, lyginant su kritimo kampu (Θ1)

Didinant kritimo kampą, didėja ir lūžio kampas. Tam tikro dydžio kampu krintantis spindulys jau nepereina antrąją aplinką, o atsispindi pagal atspindžio dėsnius.

Šis reiškinys vadinamas visišku vidaus atspindžiu, o mažiausias kritimo kampas, kuriam esant gaunamas visiškas vidaus atspindys, vadinamas ribiniu kampu ir.

Visiškas vidaus atspindys yra panaudojamas informacijai perduoti šviesolaidžiais.

1

2sinnn

r n2

n1

Rugsėjo 10 d. „Erdvėlaivis Žemė“ nusileis į KTU. Studentų miestelyje esančiuose rūmuose.

http://mokslofestivalis.eu

RENGINYS VISIEMS