Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: ZESPÓŁ SZKÓŁ w BACZYNIE ID grupy: 98/9_MF_G2 Kompetencja: MATEMATYKA I FIZYKA. Temat projektowy: Ciekawa Optyka. Semestr/rok szkolny: I I I / 2010/2011.

ZESPÓŁ SZKÓŁ w BACZYNIE ul. Szkolna 1 66-432 Baczyna

OPTYKA Optyka to dział fizyki zajmujący się badaniem zjawisk związanych ze światłem. Źródłami światła są ciała o wysokiej temperaturze, które dzielą się na: naturalne i sztuczne. Światło jest falą elektromagnetyczną o długości od ok. 400nm do 700nm. Kierunek rozchodzenia się światła nazywamy promieniem świetlnym. Światło rozchodzi się prostoliniowo. Cień i półcień są efektem prostoliniowego rozchodzenia się światła.

Zjawisko odbicia światła Światło napotykając granicę dwóch ośrodków może ulec pochłonięciu, odbiciu lub przejść do drugiego ośrodka. Pochłonięcie i odbicie zachodzą, gdy przeszkoda jest dla światła nieprzezroczysta. W przypadku napotkania przeszkody przezroczystej światło na granicy dwóch ośrodków ulega częściowo odbiciu i załamaniu. Prawo odbicia: Kąt odbicia światła jest równy kątowi padania, promień padający, promień odbity i normalna(prosta prostopadła do powierzchni odbijającej) leża w jednej płaszczyźnie. α= α’

Zjawisko załamania światła Światło na granicy dwóch ośrodków przezroczystych ulega odbiciu i załamaniu. Światło przechodząc z jednego ośrodka do drugiego załamuje się, oznacza to że zmienia się jego kierunek rozchodzenia. Wyróżniamy trzy przypadki: Jeżeli światło przechodzi z ośrodka, w którym rozchodzi się szybciej do ośrodka który rozchodzi się z mniejszą szybkością, to załamuje się zawsze tak, że kąt padania jest większy od kąta załamania α>β b. Jeżeli światło przechodzi z ośrodka optycznie gęstszego do rzadszego to światło załamuje się tak że kąt załamania jest większy od konta padania α<β c. Jeżeli światło pada na granicz dwóch ośrodków to przechodzi do drugiego ośrodka bez zmiany kierunku.

Całkowite wewnętrzne odbicie Dla światła przechodzącego z ośrodka, w którym biegnie z mniejsza szybkością do ośrodka w którym biegnie z większa szybkością istnieje taki kąt padania dla którego kąt załamania jest równy 90’. Ten kąt padania nazywamy kątem granicznym. Jeżeli światło biegnie w ośrodku z mniejszą szybkością i pada na granicy dwóch ośrodków pod kątem większym od kąta granicznego, to następuje odbicie promienia padającego. Zachodzi wewnętrzne odbicie światła . Wykorzystanie prawa odbicia w technice Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia zostało wykorzystane w światłowodach. Są to Cienkie elastyczne włókna wykonane ze szkła kwarcowego lub plastiku . Promień świetlny wielokrotnie odbija się od wewnętrznych Ścianek i biegnie wzdłuż włókna. Światłowody ważne są dla telekomunikacji, stosowane w diagnostycznych przyrządach medycznych, oraz lamp.

Światłowody w technice

Zwierciadła Wypolerowane powierzchnie metalowe i powierzchnie szklane posrebrzane z jednej strony nazywamy zwierciadłami. Ze względu na powierzchnię zwierciadła możemy podzielić je na trzy grupy: Płaskie Kuliste (sferyczne) Paraboliczne

Kierunek rozchodzenia się wiązki światła po odbiciu od zwierciadła

Soczewki Bryły przezroczyste dla światła, ograniczenie z dwóch stron powierzchniami, z których, przynajmniej jedna jest powierzchnia kulistą. Rozróżniamy dwie grupy soczewek: Skupiającą Rozpraszająca Równoległa wiązka światła po przejściu przez soczewkę skupiającą skupia się w jednym punkcie, nazywanym ogniskiem soczewki. Ta sama wiązka po przejściu przez soczewkę rozpraszającą staje się wiązką rozbieżną mówimy że taka soczewka ma ognisko pozorne. Równanie soczewki : Zdolność skupiająca soczewki jest równa odwrotności ogniskowej soczewki. Jednostką zdolności skupiającej jest dioptria

Pryzmat Światło białe, przechodząc przez pryzmat, ulega nie tylko odchyleniu ale również ulega rozczepieniu na składniki barwne. Zjawisko to nazywamy rozczepieniem światła. Na ekranie otrzymuje się widmo ciągłe światła białego jest to szereg barw przechodzący w sposób ciągły jedna w drugą od barwy czerwonej po przez pomarańczową, żółtą, zieloną, niebieska, do fioletowej. Rozczepienie światła białego w pryzmacie jest spowodowane tym, ze każdy składnik barwy ma inna szybkość rozchodzenia się w ośrodku przezroczystym, a więc załamuje się pod innym kontem(światło czerwone ma największą szybkość, a więc najmniejszy kont odchylenia . Pryzmat- przezroczysta bryła ograniczona dwiema płaszczyznami o wspólnej krawędzi. Kąt jaki tworzą płaszczyzny boczne pryzmatu, nazywamy kątem łamiącym.

Przyrządy optyczne Najdoskonalszym przyrządem optycznym jest ludzkie oko. Bardzo często stosujemy jeden z najprostszych przyrządów optycznych- lupę, bardziej skomplikowanym przyrządem jest mikroskop

Wielkości charakteryzujące fale Długość fali – λ – odległość na jaką rozchodzi się fala w czasie wykonania jednego drgania. Okres fali – T – czas w którym fala przebędzie drogę równą długości fali. Częstotliwość fali – f – liczba fal przechodzących przez danych punkt na promieniu fali w ciągu jednej sekundy Amplituda fali – A – maksymalne wychylenie z położenia równowagi

Dyfrakcja Jeżeli fala na swojej drodze napotyka małą przeszkodę lub przeszkodę ze szczeliną, to zachodzi zmiana kierunku rozchodzenia się fali, w tym samym ośrodku, oraz zmiana kształtu powierzchni falowej. Jest to zjawisko dyfrakcji(ugięcia) . Przeszkoda zatrzymuje falę, ale szczelina staje się źródłem fali kulistej . Jeżeli szczelina jest większa od długości fali, to za nią środkowa część jest falą płaską , a przy brzegach zachodzi zmiana kierunku rozchodzenia się fali.

Interferencja Zjawisko polegające na nakładaniu się dwóch lub więcej fal. Wynikiem interferencji jest pojawieniem się pola interferencyjnego , czyli obszarów, w których drgania cząsteczek są wzmocnione w porównaniu z drganiami wywołanymi przez jedną falę oraz obszarów, w których nie ma drgań danego ośrodka.

Nasze grupy projektowe Życzymy miłych wakacji