FIZYKA OGÓLNA III, Optyka Andrzej Wojtowicz Pokój 337 (naprzeciw baru)

PLAN WYKŁADU Optyka geometryczna. Prawa odbicia i załamania w ujęciu empirycznym. Wyprowadzenie w ramach modelu falowego, korpuskularnego, i w oparciu o zasadę Fermata. Zwierciadła, soczewki, przyrządy optyczne. Optyka falowa Oddziaływanie światła z różnymi ośrodkami w ujęciu falowym (równania Maxwella). Zespolony współczynnik załamania. Prawa odbicia i załamania w ujęciu falowym. Rozpraszanie światła. Polaryzacja. Zjawiska dyfrakcji i interferencji. Spójność światła. Interferometry, przykłady

LITERATURA i materiały pomocnicze Andrzej Wojtowicz: www.phys.uni.torun.pl/~andywojt D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki 4, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003. Richard P. Feynman, Feynmana wykłady z fizyki. Jurgen R. Meyer-Arendt, Wstęp do optyki. Eugene Hecht, Optics. Benjamin Crowell, Optics. http://www.lightandmatter.com.

WYKŁAD 1 Optyka, wprowadzenie Fale elektromagnetyczne, światło Mechanizm widzenia, rola światła Modele światła Odbicie światła od granicy różnych ośrodków; odbicie zwierciadlane i dyfuzyjne Prawo odbicia i załamania światła Wyprowadzenie prawa Snella z modelu falowego Całkowite wewnętrzne odbicie

Widmo fal elektromagnetycznych from: http://www.yorku.ca/eye/spectru.htm Widmo fal elektromagnetycznych

MECHANIZM WIDZENIA; ROLA ŚWIATŁA Źródła światła Rozpraszanie Widzenie, detekcja światła rozproszonego przez oko

MODELE ŚWIATŁA Model promieni Model falowy Model korpuskularny

ODBICIE ŚWIATŁA OD GRANICY OŚRODKÓW ZWIERCIADLANE DYFUZYJNE

PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Płaszczyzna padania

PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Płaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany

PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Płaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo

PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Płaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo Prawo załamania: sinθP/sinθz = n12

PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Płaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo Prawo załamania: sinθP/sinθz = n12 n12 = 1/n21

PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Płaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo Prawo załamania: sinθP/sinθz = n12 n12 = 1/n21; n12·n23 = n13

PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Płaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo Prawo załamania: sinθP/sinθz = n12 n12 = 1/n21; n12·n23 = n13; może n12 = n1/n2 ?

PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGO P· = v1 z·  = v2

PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGO P· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz

PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGO P· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z

PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGO P· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z sinθP/sinθZ = v1/v2

PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGO P· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z sinθP/sinθZ = v1/v2 v2 = c

PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGO P· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z sinθP/sinθZ = v1/v2 v2 = c; n1 = c/v1

PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGO P· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z sinθP/sinθZ = v1/v2 v2 = c; n1 = c/v1; n1·sinθP = n2·sinθZ

n1·sin1 = n2·sin2

n1·sinθ1 = n2·sinθ2

n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2

n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2 a więc dla pewnego θ1 (kąt graniczny)

n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2 a więc dla pewnego θ1 (kąt graniczny) θ2 stanie się równe 90°

θ2 stanie się równe 90° (nie ma promienia załamanego) n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2 a więc dla pewnego θ1 (kąt graniczny) θ2 stanie się równe 90° (nie ma promienia załamanego)

θ2 stanie się równe 90° (nie ma promienia załamanego) n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2 a więc dla pewnego θ1 (kąt graniczny) θ2 stanie się równe 90° (nie ma promienia załamanego) CAŁKOWITE WEWNĘTRZNE ODBICIE

Prawo odbicia i załamania, ile są warte takie prawa? Opis przebiegu zjawiska, możliwość przewidywania, projektowania Ale czy rozumiemy dzięki tym prawom więcej? Optyka geometryczna a falowa Równania Maxwella Jak właściwie przebiega zjawisko odbicia?