Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki."— Zapis prezentacji:

1 Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie

2 DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH W KŁODAWIE ID grupy: 97/92_mf_g2 Kompetencja: MATEMATYCZNO - FIZYCZNA Temat projektowy: ŚWIATŁO – PROMIENIE I FALE Semestr/rok szkolny: CZWARTY; 2011/2012

3 ŚWIATŁO – PROMIENIE I FALE

4 ŚWIATŁO – FALA CZY CZĄSTKA? Dotychczas uważano, że choć światło ma jednocześnie naturę falową (fale świetlne) i cząsteczkową (fotony), fundamentalne prawa mechaniki kwantowej uniemożliwiają obserwowanie obu sposobów zachowania się światła jednocześnie. Jednak podczas niedawnego eksperymentu to właśnie zaobserwowano. Jeśli przepuszczamy światło przez dwie umieszczone obok siebie szczeliny, powstaje wzór interferencyjny, przypominający nakładanie się na siebie fal w stawie. Jeśli by jednak starać się śledzić poszczególne fotony, aby sprawdzić, który z nich przeszedł przez którą szczelinę, wzór interferencyjny się zaciera.

5 DUALNA NATURA ŚWIATŁA?

6 PRÓBA ROZSTRZYGNIĘCIA HISTORYCZNEGO SPORU NEWTONA Z HUYGENSEM Jednym z koronnych argumentów Huygensa było przenikanie się dwu wiązek światła - nie mógł przyjąć do wiadomości, że cząsteczki światła (według Newtona) przenikają się wzajemnie i nie powoduje to żadnych zaburzeń. Natomiast możliwe było wzajemne przenikanie fal. Przez analogię między rozchodzeniem się dźwięku i światła, Huygens doszedł do wniosku, że do rozchodzenia się światła potrzebny jest ośrodek, w którym będą występować lokalne zagęszczenia i rozrzedzenia światła (jak dźwięk rozchodzący się w powietrzu). Powietrze nie mogło być tym ośrodkiem, ponieważ światło rozchodziło się w próżni, dlatego przyjął, że przestrzeń między Ziemią, a Słońcem wypełnia pewien ośrodek, który nazwał eterem kosmicznym.

7 PRÓBA ROZSTRZYGNIĘCIA HISTORYCZNEGO SPORU NEWTONA Z HUYGENSEM Hipoteza o podobieństwie fal dźwiękowych i światła okazała się bardzo użyteczna, wyjaśnił za jej pomocą zjawiska odbicia i załamania światła. Również z jego teorii wynika zupełnie inny fakt, niż głosił Newton - prędkość światła w wodzie lub szkle jest mniejsza niż prędkość światła w powietrzu. Teoria Newtona tłumaczyła wszystkie znane wówczas zjawiska optyczne, tak więc o teorii Huygensa zapomniano. Teoria korpuskularna Newtona panowała aż do początku XIX wieku, kiedy to zaobserwowano dyfrakcję i interferencję światła. Oba te zjawiska świadczą o falowej naturze światła. Do łask wróciła więc teoria falowa światła Huygensa, chociaż problem eteru kosmicznego nadal pozostał.

8 Teoria korpuskularnaTeoria Huygensa

9 STRUKTURA ŚWIATŁA Wielki duński fizyk Niels Bohr zaproponował rozwiązanie, które pogodziło obie teorie. Stwierdził on po prostu, że światło ma charakter dualny, korpuskularno-falowy. W żadnym eksperymencie nie obserwujemy obu tych charakterów jednocześnie. Niekiedy światło objawia się jako fala, kiedy indziej jako cząsteczka. Żeby zrozumieć światło, musimy brać pod uwagę oba jego charaktery. Ani teoria cząsteczkowa (fotonowa), ani falowa rozpatrywane osobno nie są prawidłowe. Dopiero po ich połączeniu dostajemy pełną, właściwą teorię. Niels Bohr stwierdził po prostu, że światło jest zarówno falą jak i cząsteczką. W świecie dużych rozmiarów, w którym żyjemy, nie znajdujemy żadnych odpowiedników. Możemy wyobrazić sobie cząsteczkę. Możemy wyobrazić sobie falę. Nie da rady wyobrazić sobie czegoś co jest jednocześnie falą i cząsteczką. Mimo to światło ma właśnie taki charakter. Musimy to zaakceptować.

10 CZYM JEST ŚWIATŁO? – POTOCZNIE ŚWIATŁO WIDZIALNE Światło widzialne – to część promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje siatkówka oka człowieka w procesie widzenia. Dla człowieka promieniowanie to zawiera się w przybliżeniu w zakresie długości fal nm (co najmniej), dla różnych zwierząt zakres ten bywa nieco odmienny lecz o zbliżonych wartościach.

11 SPEKTRUM PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO Zakres promieniowania widzialnego

12 PRĘDKOŚĆ ŚWIATŁA Światło porusza się w próżni zawsze z taką samą prędkością zwaną prędkością światła. Jej wartość oznaczana jako c jest jedną z podstawowych stałych fizycznych i wynosi m/s. Prędkość światła w innych ośrodkach jest mniejsza i zależy od współczynnika załamania danego ośrodka.

13 CZYM JEST ŚWIATŁO? – W NAUCE W nauce pojęcie światła jest jednak szersze (używa się pojęcia promieniowanie optyczne), gdyż nie tylko światło widzialne, ale i sąsiednie zakresy, czyli ultrafiolet i podczerwień można obserwować i mierzyć korzystając z podobnego zestawu przyrządów, a wyniki tych badań można opracowywać korzystając z tych samych praw fizyki.

14 PROMIENIOWANIE OPTYCZNE Część widma elektromagnetycznego o długościach fali z przedziału od 100 nm do 1 mm nazywamy promieniowaniem optycznym. Promieniowanie optyczne dzieli się na promieniowanie widzialne (światło) oraz niewidzialne - promieniowanie nadfioletowe i podczerwone. Promieniowanie optyczne promieniowanie widzialne (światło) niewidzialne nadfioletowe podczerwone

15 NADFIOLETOWE promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali krótszej niż światło widzialne i dłuższej niż promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie X) Długość fal 10nm nm WIDZIALNE część promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje siatkówka oka człowieka w procesie widzenia. Długości fal 380nm nm PODCZERWONE promieniowanie elektromagnetyczne o długości fal pomiędzy światłem widzialnym a falami radiowymi. Długość fal 780nm - 1 mm PROMIENIOWANIE OPTYCZNE

16 OPTYKA Optyka to dział fizyki, zajmujący się badaniem natury światła, prawami opisującymi jego emisję, rozchodzenie się, oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię. Działy optyki: - optyka geometryczna - optyka falowa - optyka kwantowa

17 OPTYKA GEOMETRYCZNA Optyka geometryczna – najstarsza i podstawowa do dziś część optyki. Podstawowym pojęciem optyki geometrycznej jest promień świetlny, czyli nieskończenie cienka wiązka światła (odpowiednik prostej w geometrii). Rozchodzenie się światła opisywane jest tu jako bieg promieni, bez wnikania w samą naturę światła. Zgodnie z założeniami optyki geometrycznej, światło rozchodzi się w ośrodkach jednorodnych po liniach prostych, na granicy ośrodków ulega odbicie światła lub załamaniu.

18 OPTYKA FALOWA Optyka falowa – dział optyki, w którym uwzględniona jest falowa natura światła. W ramach optyki falowej badane są takie zjawiska jak: - interferencja - dyfrakcja - polaryzacja Z falowego punktu widzenia, światło jest falą elektromagnetyczną, zatem oczywiste jest, że fundamentem optyki falowej są równania Maxwella opisujące zjawiska elektromagnetyczne.

19 OPTYKA GEOMETRYCZNA A OPTYKA FALOWA Optyka falowa stanowi podstawę teoretyczną dla optyki geometrycznej, wyjaśnia prawa optyki geometrycznej i wskazuje ograniczenia jej stosowania. Prawa optyki geometrycznej są prawdziwe tylko dla odległości znacznie większych od długości fali. Jednocześnie optyka geometryczna wraz ze swymi prostymi prawami i pojęciami stanowi silne narzędzie umożliwiające proste opisanie przebiegu wielu zjawisk i działania przyrządów optycznych.

20 OPTYKA KWANTOWA Optyka kwantowa – dział optyki, w ramach którego analizowane są zjawiska, w których światło musi być opisywane jako cząstka (foton) mająca cechy ciał fizycznych (energia, pęd).

21 PRAWA OPTYKI GEOMETRYCZNEJ 1. PRAWO ZAŁAMANIA ŚWIATŁA 2. PRAWO ODBICIA ŚWIATŁA 3. CAŁKOWITE ODBICIE WEWNĘTRZNE

22 PRAWO ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Bezwzględny współczynnik załamania danego ośrodka jest równy stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości w danym ośrodku.

23 ZADANIE Promień świetlny pada na powierzchnię cieczy pod kątem 45°. Oblicz kąt załamania się światła wiedząc, że współczynnik załamania światła dla cieczy wynosi.

24 ROZWIĄZANIE

25

26 PRAWO ODBICIA ŚWIATŁA

27 ZADANIE

28 CAŁKOWITE WEWNĘTRZNE ODBICIE Całkowite wewnętrzne odbicie to zjawisko fizyczne zachodzące dla fal (najbardziej znane dla światła) występujące na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania. Polega ono na tym, że światło padające na granicę od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż kąt graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz ulega całkowitemu odbiciu.

29 CAŁKOWITE ODBICIE WEWNĘTRZNE Całkowite wewnętrzne odbicie zachodzi wówczas, gdy promień świetlny, przechodząc z ośrodka gęstszego optycznie do rzadszego optycznie (np. ze szkła do powietrza), pada na granicę tych ośrodków pod kątem większym od kąta granicznego. Promień odbija się wówczas od granicy i wraca do ośrodka, z którego wyszedł (dla kąta padania promień biegnie dokładnie wzdłuż granicy ośrodków).

30 CAŁKOWITE WEWNĘTRZNE ODBICIE Całkowite wewnętrzne odbicie Całkowite wewnętrzne odbicie w bloku pleksi

31 ZADANIE Oblicz graniczny kąt padania światła, z wody do powietrza, aby zachodziło zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia.

32 ROZWIĄZANIE

33 ROZWIĄZANIE - ODPOWIEDŹ Z tablic odnajdujemy, że kąt "alfa" wynosi 48,6 stopni. Jak pokazano na powyższym rysunku, przy takim kącie padania, promień załamany porusza się równolegle do powierzchni wody. Promień załamania jest największy z możliwych. Jeśli kąt padania będzie większy niż 48,6 stopnia, promień nie będzie załamywany, ale całkowicie odbijany. Najmniejszy kąt padania przy którym ono się pojawia nazwano kątem krytycznym.

34 ZASTOSOWANIE ZJAWISKA CAŁKOWITEGO WEWNĘTRZNEGO ODBICIA Światłowody (promień uwięziony): medycyna, telefonia, Urządzenia optyczne, w których najczęściej stosowane są pryzmaty prostokątne równoramienne do zmiany biegu promieni (lornetka, refraktometr), Iluminacja fontann, świecąca struga wody, Światła odblaskowe, Jubilerstwo

35 ŚWIATŁOWODY Najbardziej spektakularnym, a jednocześnie najpraktyczniejszym wykorzystaniem zjawiska całkowitego odbicia wewnętrznego, jest przesyłanie impulsów światła w tzw. światłowodach.

36 ŚWIATŁOWODY Ośrodek transmisyjny światłowodu stanowi włókno szklane, wykonane najczęściej z domieszkowanego dwutlenku krzemu (o przekroju kołowym) otoczone płaszczem wykonanym z czystego szkła (SiO2), który pokryty jest osłoną (buforem). Dla promieni świetlnych o częstotliwości w zakresie bliskim podczerwieni współczynnik załamania światła w płaszczu jest mniejszy niż w rdzeniu, co powoduje całkowite wewnętrzne odbicie promienia i prowadzenie go wzdłuż osi włókna. Zewnętrzną warstwę światłowodu stanowi tzw. bufor wykonany zazwyczaj z akrylonu poprawiający elastyczność światłowodu i zabezpieczający go przed uszkodzeniami. Jest on tylko osłoną i nie ma wpływu na właściwości transmisyjne światłowodu.

37 ZASTOSOWANIE ŚWIATŁOWODÓW Światłowody są używane w ozdobnych lampkach stołowych oraz do wyświetlania informacji na desce rozdzielczej samochodu przy użyciu tylko jednej żarówki. Ważnym zastosowaniem optyki światłowodowej są endoskopy - urządzenia pozwalające bezoperacyjnie oglądać narządy wewnętrzne człowieka (np. płuca, przewód pokarmowy, żołądek) oraz większe naczynia krwionośne. Część włókien endoskopu służy do oświetlenia pola widzenia, a reszta do obserwacji (światło po odbiciu wraca innym światłowodem). Aby obraz nie był zdeformowany włókna w endoskopach nie mogą się przeplatać. Dentyści używają światłowodów w lampach, które służą do oświetlania najbardziej ukrytych miejsc w jamie ustnej.

38 JUBILERSTWO Całkowite wewnętrzne odbicie wykorzystywane jest przy szlifowaniu szlachetnych kamieni np. diamentów. Wyszlifowany diament (brylant), jest obrabiany w ten sposób, aby w kamieniu całkowicie załamywało się 80% promieni. Promienie padające od wewnątrz pod kątami większymi od kąta granicznego (ok. 24,5° - zależnie od barwy światła) ulegają całkowitemu wewnętrznemu odbiciu i wychodzą (po załamaniu) na zewnątrz. Stąd mieniący się blask brylantu.

39 IDEALNY SZLIF BRYLANTU

40 BRYLANTY

41 ROZSZCZEPIENIE ŚWIATŁA BIAŁEGO Rozszczepienie światła białego zachodzi na skutek różnic prędkości rozchodzenia się poszczególnych świateł barwnych w ciałach przezroczystych. W próżni wszystkie światła, niezależnie od barwy, rozchodzą się z taką samą prędkością. W ciałach przezroczystych najszybciej rozchodzi się światło czerwone, najwolniej fioletowe. Oznacza to, że współczynnik załamania dla danej barwy nie jest stały, lecz zależy od długości λ danej fali świetlnej. Zależność n(λ) nosi nazwę dyspersji światła.

42 CO TO JEST PRYZMAT? Jest to bryła z materiału przezroczystego o co najmniej dwóch ścianach płaskich nachylonych do siebie pod kątem (tzn. kątem łamiącym pryzmatu). Używany w optyce do zmiany kierunku biegu fal świetlnych, a poprzez to, że zmiana kierunku zależy od długości fali, jest używany do analizy widmowej światła. Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia pozwala użyć pryzmatu jako idealnego elementu odbijającego światło. Pryzmaty wykorzystywane są w produkcji wielu urządzeń optycznych, np.: lornetek, peryskopów.

43 ZADANIE Dlaczego światło białe ulega rozszczepieniu w pryzmacie? Odpowiedź: Promienie światła białego są w rzeczywistości mieszaniną promieni różnych barw. Różnią się one prędkościami w szkle i powietrzu. Po dwukrotnym załamaniu i to z innym kątem padania przy przejściu z powietrza do szkła, a innym przy przejściu ze szkła do powietrza ich drogi się rozchodzą przy pierwszym załamaniu ale już nie schodzą przy drugim.

44 TĘCZA Tęcze to jedne z najbardziej imponujących zjawisk występujących w naszych szerokościach geograficznych. Widoczne są w formie wielokolorowych świetlnych łuków na niebie. Najczęściej możemy zostać obserwatorami tego zjawiska tuż po obfitej ulewie, ewentualnie burzy, kiedy to Słońce zaczyna oświetlać pozostałe na niebie chmury. Po raz pierwszy, efekt powstawania tęczy został opisany przez Kartezjusza w 1637 roku.

45 KARTEZJUSZ POWIEDZIAŁ Gdy promienie świetlne załamują się we wnętrzu kropelki wody, obserwuje się maksymalne skupienie światła wychodzącego z kropli już po odbiciu i załamaniu pod krytycznym kątem wynoszącym około 40°. Źródło: wikimedia commons

46 KSZTAŁT TĘCZY Zatem możemy wnioskować, że tęcza jest to okrąg o takiej właśnie rozwartości kątowej, co łatwe jest do zauważenia przy obserwacji nieba – mamy wrażenie, że tęcza jest to jedynie łuk wznoszący się nad horyzontem. Dodatkowo, dzięki prawom optyki, możemy uzasadnić, że geometryczne centrum tęczy przypada na obszar pod horyzontem.

47 PODWÓJNA TĘCZA? Często występujące zjawisko podwójnej tęczy to tzw. łuk wtórny. Łuk wtórny jest efektem powielonego wewnętrznego odbicia światła w kropli wody i ponownej koncentracji promieni, ale tym razem pod kątem ok. 50 stopni. W praktyce, obserwator widzi drugi, nieco mniej intensywny łuk.

48 NATĘŻENIE ŚWIATŁA A CZĘSTOTLIWOŚĆ Ilość energii niesionej przez światło jest odbierana przez oko jako natężenie światła, a częstotliwość promieniowania jako barwa.

49 SPEKTRUM BARW ŚWIATŁA WIDZIALNEGO

50 WIDZENIE KOLORÓW Widzenie kolorów umożliwiają czopki, czyli receptory świetlne umiejscowione w oku człowieka.

51 OKO To parzysty narząd receptorowy umożliwiający wykrywanie kierunku padania światła i jego intensywności oraz wraz ze wzrostem złożoności konstrukcji, efektywny proces formowania obrazu, czyli widzenie.

52 JAK OBRAZ DOCIERA DO OKA? Światło wpadające do oka biegnie przez rogówkę, komorę przednią oka, soczewkę i ciało szkliste, by zakończyć swą podróż na siatkówce wywołując wrażenie wzrokowe przekazywane do mózgu za pośrednictwem nerwów łączących się w nerw wzrokowy. Rogówka, wraz z cieczą wodnistą, soczewką i ciałem szklistym, stanowią układ skupiający promienie świetlne tak, by na siatkówce pojawiał się ostry obraz obserwowanego przedmiotu i dawał jak najostrzejsze wrażenie wzrokowe.

53 OBRAZ ODÓCONY Obraz przedmiotu na siatkówce jest odwrócony,,do góry nogami", co wynika z fizycznej budowy oka (soczewka odwraca obraz). W pierwszych dniach życia mózg człowieka uczy się widzieć prawidłowy obraz obracając go by w późniejszym czasie robić to automatycznie. Oznacza to, że niemowlę widzi świat,,postawiony na głowie" i dopiero po pewnym czasie zaczyna widzieć normalnie.

54 DLACZEGO WIDZIMY? Proces widzenia ma charakter elektrochemiczny. Kiedy w siatkówce komórki pręcikowe lub czopki zostają pobudzone światłem, to chemiczna kompozycja pigmentu zmienia się chwilowo. Powoduje to bardzo mały prąd elektryczny, który przechodzi do mózgu poprzez włókna nerwowe. Około sto pręcików jest połączonych z pojedynczym włóknem nerwowym.

55 DLACZEGO WIDZIMY? Pręciki są wysoce światłoczułe i głównie odpowiedzialne za wykrywanie kształtu i ruchu. Nie mogą one jednak rozróżniać kolorów. Z drugiej strony czopki są mniej wrażliwe na światło, ale posiadają zdolność rozróżniania kolorów. Umożliwiają one nam również postrzeganie drobnych szczegółów.

56 DZIAŁANIE KOLORÓW NA PSYCHIKĘ Czerwony postrzegany jest pozytywnie. Podwyższa on ciśnienie krwi, przyspiesza akcję serca i oddychania. Mężczyźni zawsze zwracają szczególną uwagę na kobiety w czerwieni, ponieważ ten właśnie kolor jest najmocniejszy i najdłuższy w spektrum barw widzialnych i wywiera największy wpływ na siatkówkę, a także wzbudza emocje. Błękit natomiast obniża aktywność ciała i stymuluje akcję mózgu. Niebieski to barwa informacyjna, która daje odczucie orzeźwienia, a także zmniejszenia ciężaru. Żółty to kolor ostrzegający, oznaczający niebezpieczeństwo dynamiczne, a jednocześnie zachęca do działania. Wszelkie reklamowe dodatki mają żółte zabarwienie. Kolor ten bowiem nawiązuje kontakt wzrokowy i ma za zadanie promować dany towar. Zielony oznacza wyjście bezpieczeństwa. Daje efekt uspokajający i wyciszający. Może nawet zmniejszać wysiłek wzroku, zwłaszcza jeśli mamy do czynienia z jej bladym odcieniem stosowanym w salach operacyjnych i szczególnie częstym w szpitalach. Biały jest barwą porządkową, ma działanie nużące. Oznacza niewinność, a w Indiach – śmierć. Pomarańcz zwiększa apetyt oraz czyni człowieka niecierpliwym i niestrudzonym. Konsument wybiega po zjedzeniu czegokolwiek pełen energii i chęci działania.

57 WADY WZROKU Wzrok jest niestety rzeczą bardzo ułomną i wrażliwą. Choroby wzroku są powszechne, w szczególności we współczesnych społeczeństwie, gdzie przeciętnie kilka godzin dziennie spędza się przez monitorem komputera lub przed telewizorem. Niektóre z wad wzroku są zaś naturalnymi procesami fizjologicznymi związanymi z procesami starzenia się. Najczęstsze wady wzroku to krótkowzroczność, dalekowzroczność i astegmatyzm.

58 KRÓTKOWZROCZNOŚĆ Krótkowzroczność (miopia) jest jedną z najczęściej spotykanych wad wzroku polegającą na tym, że tor optyczny oka nieprawidłowo skupia promienie świetlne. Krótkowzroczność - jest to problem związany z tym, że gałka oczna nie ma idealnie kulistego kształtu, bowiem jest ona w pewnym stopniu wydłużona. Dlatego też promienie świetlne pochodzące od przedmiotów odległych nie zostają skupione dokładnie na siatkówce i rejestrowany obraz jest nieostry.

59 KRÓTKOWZROCZNOŚĆ Obraz na siatkówce w krótkowzroczności jest zamazany, a wrażenie wzrokowe krótkowidza jest nieostre. Żeby dobrze zobaczyć przedmiot krótkowidz przysuwa go bliżej oczu. Taki rodzaj wady koryguje się poprzez zastosowanie dodatkowej soczewki wklęsłej. Soczewka taka poprzez swoje zdolności do rozpraszania promieni świetlnych pozwala soczewce na ich odpowiednie zogniskowanie na siatkówce. Jej moc optyczną podaje się w dioptriach dodając znak minus.

60 NADWZROCZNOŚĆ Nadwzroczność - popularnie: dalekowzroczność to wada wzroku która także dotyczy kształtu gałki ocznej, a mianowicie jest ona w tym wypadku za krótka. Promienie świetlne zostają ogniskowane w miejscu położonym za siatkówką, co prowadzi do rejestracji rozmytego obrazu otoczenia.

61 NADWZROCZNOŚĆ Jest to wada odwrotna do krótkowzroczności - stosunkowo wyraźne jest widzenie z daleka, natomiast zamazany obraz w przypadku patrzenia z bliska. Powoduje to szybkie zmęczenie wzroku przy czytaniu, może prowadzić do powstawania bólu głowy i podrażnień spojówki. Do korekcji nadwzroczności stosuje się okulary korekcyjne lub soczewki kontaktowe. Są to soczewki skupiające. Ich moc optyczną podaje się w dioptriach dodając znak plus.

62 ASTEGMATYZM Astygmatyzm – wada wzroku polegająca na tym, że promienie padające w dwóch prostopadłych płaszczyznach są ogniskowane w różnych punktach. W wyniku tego mechanizmu powstałe obrazy są zniekształcone: poszerzone lub wydłużone. Aby pozbyć się takiej wady wzroku stosuje się dodatkowe soczewki cylindryczne umożliwiające odpowiednie skupienie się promieni słonecznych w wymaganych płaszczyznach.

63 CO TO JEST SOCZEWKA? Jest to proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny).

64 PODZIAŁ SOCZEWEK ZE WZGLĘDU NA RODZAJ ICH WYPUKŁOŚCI

65 WIELKOŚCI OPISUJĄCE SOCZEWKI Soczewki posiadają ogniska (F1; F2), środki krzywizn (O1; O2), ogniskową (f) oraz promienie krzywizn (r1; r2). Płaszczyznę, w której przecinają się promienie tworzące wiązki równoległe, nazywamy płaszczyzną ogniskową soczewki. Punkt przecięcia płaszczyzny ogniskowej z główną osią optyczną soczewki nosi nazwę ogniska (punkt F). Każda soczewka skupiająca ma dwa ogniska rzeczywiste. Ogniskowa f to odległość ogniska od środka soczewki.

66 OGNISKOWA Ogniskowa zależy od barwy światła, gdyż różnym barwom odpowiadają na ogół różne wartości współczynnika załamania. Najbardziej załamują się promienie fioletowe, najmniej - czerwone. Ogniskowa dla światła fioletowego jest więc najmniejsza, dla światła czerwonego - największa. Inne barwy mają pośrednie wartości ogniskowych.

67 OGNISKO POZORNE Wiązka światła równoległa do osi optycznej i padająca na soczewkę rozpraszającą (wklęsłą) staje się rozbieżna. Przedłużenia promieni wychodzących z soczewki przecinają się w jednym punkcie F, który nazywamy ogniskiem pozornym soczewki rozpraszającej.

68 PODZIAŁ SOCZEWEK ZE WZGLĘDU NA SPOSÓB ŁAMANIA PROMIENI ŚWIETLNYCH

69 ZDONOŚĆ SKUPIAJĄCA SOCZEWKI Zdolność skupiająca soczewki Z to odwrotność jej ogniskowej wyrażona w metrach. Jednostką zdolności skupiającej jest dioptria (symbol dp lub D). Mówimy, że soczewka posiada zdolność skupiającą równą 1 dioptrii, jeżeli jej ogniskowa wynosi 1 m.

70 OBRAZY W SOCZEWCE SKUPIAJACEJ Obrazy w soczewce skupiającej mogą być rzeczywiste i pozorne, proste i odwrócone, powiększone i pomniejszone. Charakter obrazu zależy od odległości x, w jakiej przedmiot znajduje się przed soczewką. 1) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości x > 2f, to jego obraz jest odwrócony, pomniejszony i rzeczywisty. 2) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości x = 2f, to jego obraz jest odwrócony, tej samej wielkości co przedmiot i rzeczywisty. 3) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości f < x < 2f, to jego obraz jest odwrócony, powiększony i rzeczywisty. 4) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości x = f, to obraz nie powstaje.

71 OBRAZY W SOCZEWCE SKUPIAJACEJ

72 5) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości x < f, to jego obraz jest prosty, powiększony i pozorny. Obraz ten leży po tej samej stronie, po której znajduje się przedmiot.

73 OBRAZY W SOCZEWCE ROZPRASZAJĄCEJ Obrazy w soczewce rozpraszającej są zawsze pozorne, proste i pomniejszone. Wielkość obrazu rośnie, gdy przedmiot zbliżamy do soczewki.

74 RÓWNANIE SOCZEWKI Równanie soczewki jest to równanie określające zależność pomiędzy odległością przedmiotu od soczewki a odległością jego obrazu otrzymanego w tej soczewce. Oznaczenia: x – odległość przedmiotu od soczewki y - odległość obrazu przedmiotu od soczewki f – ogniskowa soczewki (odległość ogniska od środka soczewki)

75 ZASTOSOWANIA SOCZEWEK Soczewki są stosowane w wielu przyrządach optycznych do tworzenia obrazu lub kształtowania wiązki światła: Mikroskopach, lunetach, lornetkach, lupach, okularach leczniczych, soczewkach kontaktowych, spektrofotometrach, aparatach fotograficznych, kamerach filmowych, druku soczewkowym, świetlnych semaforach kolejowych.

76 OBRAZ OGLĄDANY PRZEZ LUPĘ

77 ZADANIE Przedmiot o wysokości 2 cm ustawiono prostopadle do osi optycznej soczewki, w odległości 15 cm od niej. Zdolność skupiająca soczewki wynosi 10 D. Znajdź położenie i wysokość obrazu.

78 ROZWIĄZANIE Dane: X - wysokość przedmiotu - 2 cm Y - wysokość obrazu -? Z - zdolność skupiająca soczewki - 10 D x - odległość przedmiotu - 15 cm y - odległość obrazu - ? Zdolność skupiająca to odwrotność ogniskowej wyrażonej w metrach.

79 ROZWIĄZANIE Jeśli to z równania soczewki otrzymujemy

80 OPTYKA FALOWA W ramach optyki falowej badane są takie zjawiska jak: - dyfrakcja - interferencja - polaryzacja

81 DYFRAKCJA ŚWIATŁA Dyfrakcja (ugięcie fali) to zmiana kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla wszystkich wielkości przeszkód, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali. Dyfrakcja, jako zjawisko typowe dla ruchu falowego, jest świadectwem falowej natury światła.

82 DYFRAKCJA ŚWIATŁA Jeżeli wiązka fal przechodzi przez szczelinę lub omija obiekt, to zachodzi zjawisko ugięcia. Zgodnie z zasadą Huygensa fala rozchodzi się w ten sposób, że każdy punkt fali staje się nowym źródłem fali kulistej. Za przeszkodą fale nakładają się na siebie zgodnie z zasadą superpozycji. Przy spełnieniu pewnych warunków za przeszkodą pojawiają się obszary wzmocnienia i osłabienia rozchodzących się fal (interferencja). Komputerowo wygenerowana symulacja dyfrakcji, szczelina ma rozmiar 4 długości fali

83 INTERFERENCJA Polega ona na nakładaniu się fal pochodzących z różnych źródeł. Aby powstał stabilny i możliwy do zaobserwowania obraz interferencyjny, to światło pochodzące z tych źródeł musi być spójne. Takie warunki można uzyskać, kierując światło pochodzące z jednego źródła na dwie szczeliny, z których każda będzie stanowiła odrębne źródło światła spójnego. Na skutek interferencji powstają naprzemiennie obszary wzmocnień i wygaszeń fal składowych. Przy czym wzmocnienie fali nastąpi w tych punktach, dla których różnica dróg optycznych dla obu fal delta r = d sinα będzie równa całkowitej wielokrotności długości fali:

84 DYFRAKCJA I INTERFERENCJA Zjawisko dyfrakcji i interferencji jest wykorzystywane do wyznaczania długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej. Siatka dyfrakcyjna to układ wielu szczelin, które można utworzyć, wykonując szereg równoległych rys na szklanej lub plastikowej płytce. Rysy stanowią przeszkodę dla światła, a odstępy między nimi stanowią szczeliny, przez które światło przechodzi, uginając się na nich. Fale ugięte na sąsiednich szczelinach interferują ze sobą. Znając odległość między sąsiednimi szczelinami – d, którą nazywamy stałą siatki, i mierząc kąt ugięcia α, możemy obliczyć długość fali λ.

85 SIATKA DYFRAKCYJNA Fala płaska padająca na siatkę dyfrakcyjną zostaje rozłożona na fale składowe, które widoczne są na ekranie w postaci widma.

86 ZADANIE Siatka dyfrakcyjna o 100 rysach na milimetrze oświetlona została światłem o długości 600 nanometrów. Obliczy kąt ugięcia dla pierwszego prążka interferencyjnego.

87 ROZWIĄZANIEROZWIĄZANIE

88 ZADANIE Siatka dyfrakcyjna o 200 rysach na milimetrze oświetlona została światłem o długości 500 nanometrów. Oblicz kąt ugięcia dla drugiego prążka interferencyjnego.

89 ROZWIĄZANIEROZWIĄZANIE

90 ZADANIE Na siatkę dyfrakcyjną zawierającą N = 400 rys na długości x = 1 mm, pada prostopadle monochromatyczne światło o długości fali λ = 0,6mm. Wyznacz liczbę maksimów dyfrakcyjnych, jakie daje ta siatka.

91 ROZWIĄZANIEROZWIĄZANIE

92 ŹRÓDŁA geometryczna/1412.html geometryczna/1412.html

93 ŹRÓDŁA

94 PRACĘ WYKONALI: Anita Kirszbaum Aleksandra Jeziorska Agata Jabłońska Patrycja Polewska Beata Pietrzak Rafael Perlic Piotr Wojewoda Michał Kaftan Piotr Pluciński Jakub Rosiak

95 Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie


Pobierz ppt "Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki."

Podobne prezentacje


Reklamy Google