1

Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) Nazwa szkoły: Zespół Szkół Publicznych Golczewo ID grupy: 98/51_MF_G2 Opiekun: Magdalena Lisak Kompetencja: Matematyczno- fizyczna Temat projektowy: Ciekawa Optyka Semestr 5, 2011/2012 r szkl 2

Optyka

Optyka – dział fizyki zajmujący się badaniem zjawisk związanych ze światłem. Światło – fala elektromagnetyczna o zakresie długości od ok.400nm do780nm. 4

Źródła światła Źródłem światła nazywamy każde ciało lub substancję, która wysyła promieniowanie odbierane przez zmysł wzroku. Źródła światła dzielimy na sztuczne, to znaczy te, które wytworzył człowiek, i na naturalne. Do sztucznych źródeł zaliczamy np. żarówkę czy laser, a do naturalnych np. Słońce lub błyskawicę.

Odbicie światła- zjawisko zmiany kierunku rozprzestrzeniania się promieni świetlnych zachodzące na granicy dwóch ośrodków, przy czym gdy co najmniej jeden z nich jest przezroczysty.

Prawo odbicia Gdy światło pada na granicę dwóch ośrodków, to ulega odbiciu zgodnie z prawem odbicia, które mówi, że jeśli kąt padania i kąt odbicia leżą w jednej płaszczyźnie, to kąt padania jest równy kątowi odbicia: α=β. Dzięki zjawisku odbicia widzimy nasze otoczenie. Wszystkie przedmioty odbijają światło, które trafia do naszych oczu z informacją o wyglądzie tych ciał.

Odbicie drzew w jeziorze

Odbicie kaczki w Naszym jeziorze

Rozproszenie światła Rozproszenie światła – zjawisko polegające na odbiciu światła w różnych kierunkach od nierównej powierzchni.

Rodzaje zwierciadeł : * Ze względu na kształt powierzchni, zwierciadła dzieli się na a) płaskie b) wklęsłe (skupiające) c) wypukłe (rozpraszające) * Ze względu na rodzaj krzywizny zwierciadła wklęsłe i wypukłe dzieli się na: a) sferyczne/kuliste b) cylindryczne c) paraboliczne d) hiperboliczne (hiperboloidalne) e) inne (o powierzchni opisanej równaniami wyższego rzędu lub nieregularnej)

Zwierciadło płaskie- W zwierciadle płaskim obraz obiektu konstruuje się poprzez wykonanie odbicia symetrycznego względem płaszczyzny zwierciadła. Jest to obraz pozorny, nieodwrócony i tej samej wielkości.

Zastosowanie zwierciadeł płaskich : Zastosowanie zwierciadeł płaskich : * lustra i lusterka powszechnego użytku (ścienne, łazienkowe, kieszonkowe, dekoracyjne itp.) * lustra fenickie * w lustrzankach jako element kierujący światło do wizjera, podnoszony na czas robienia zdjęcia, * w laserach jako elementy ograniczające wnękę rezonansową jako elementy zmieniające bieg światła w urządzeniach optycznych

Zwierciadła wklęsłe- to zwierciadła skupiające W zwierciadle kulistym wklęsłym otrzymuje się obrazy rzeczywiste zawsze odwrócone: tej samej wielkości, powiększone lub pomniejszone. Rodzaj obrazu zależy od odległości przedmiotu od zwierciadła. Zwierciadła wklęsłe używane są:  - w reflektorach, lampach  - latarkach elektrycznych - lusterkach w samochodzie 

Obraz Sebastiana w zwierciadle wklęsłym

Zwierciadła wypukłe - to zwierciadła rozpraszające W zwierciadle kulistym wypukłym, powstają obrazy pozorne, mniejsze od przedmiotu i nie odwrócone, czyli proste. Zwierciadła wypukłe używane są: - jako lusterka samochodowe  - lustra przy drogach 

Obraz Sebastiana w zwierciadle wypukłym

Zwierciadło paraboliczne- ma krzywiznę będącą fragmentem paraboloidy obrotowej. Bieg promieni w zwierciadle parabolicznym jest zasadniczo taki sam jak w przypadku zwierciadła sferycznego, z tą różnicą, że wszystkie promienie świetlne równoległe do osi symetrii zwierciadła skupiane są w jednym punkcie, bez względu na odległość od osi.

Obraz Sebastiana w zwierciadle kulistym

PRAWO ODBICIA ŚWIATŁA: Promień odbity leży w płaszczyźnie padania, przy czym kąt odbicia jest równy kątowi padania. PRAWO ZAŁAMANIA ŚWIATŁA: Promień załamany leży w płaszczyźnie padania. Gdy światło przechodzi z ośrodka optycznie rzadszego do ośrodka optycznie gęstszego kąt załamania jest mniejszy niż kąt padania. W przypadku przechodzenia światła z ośrodka optycznie gęstszego do ośrodka optycznie rzadszego kąt załamania jest większy od kąta padania.

Przejście światła przez dwa ośrodki o różnych gęstościach

Załamanie światła

Całkowite wewnętrzne odbicie: Zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego zachodzi, gdy promień świetlny przechodzi z ośrodka gęstszego optycznie (mniejsza prędkość , większa wartość współczynnika załamania) do rzadszego optycznie (większa prędkość, mniejsza wartość współczynnik).  To zjawisko zostało wykorzystane w światłowodach (szklane włókna, zbudowane z rdzenia i z płaszcza). Światłowody wykorzystywane są przede wszystkim w różnego rodzaju kablach w telekomunikacji.

Nasze prace i przyrządy własnej produkcji hi hi hi

Postrzegamy otoczenie przez peryskopy

Kalejdoskop Kalejdoskop - urządzenie optyczne (zabawka), w którym dzięki wielokrotnym odbiciom obrazów różnokolorowych szkiełek, w odpowiednio rozmieszczonych zwierciadłach, obserwuje się różnobarwne, symetryczne figury, zmieniające się przy obracaniu kalejdoskopu, wywołującym przemieszczanie się szkiełek.

Co zobaczymy….?

Ale piękna niespodzianka….

Czyż nie warte uznania…

Czym jeszcze zajmuje się optyka ...

Pryzmat Rozszczepienie światła spowodowane jest różną prędkością rozchodzenia się promieni świetlnych o różnych barwach. Różna prędkość rozchodzenia się światła owocuje oczywiście różnym współczynnikiem załamania światła i różnym kątem załamania. Kąt jaki tworzą płaszczyzny boczne pryzmatu nazywa się kątem łamiącym pryzmat. Po przejściu przez pryzmat wiązka światła ulega odchyleniu od pierwotnego kierunku o kąt, zwany kątem odchylenia.

Rozszczepienie światła

Soczewki 34

Soczewką - nazywamy ciało przezroczyste ograniczone z obu stron powierzchniami kulistymi lub z jednej strony ograniczone powierzchnią kulistą a z drugiej powierzchnia płaską. Rozróżniamy soczewki skupiające i soczewki rozpraszające. Ogniskiem rzeczywistym F nazywamy punkt, w którym przecinają się promienie (po położone po obu jej stronach w równych od niej odległościach. przejściu przez soczewkę) biegnące równolegle do głównej osi optycznej soczewki, w niewielkiej od niej odległości. Ogniskowa f jest to odległość ogniska F od środka soczewki. Każda soczewka skupiająca ma dwa ogniska rzeczywiste

Dwuwypukła Soczewki dwuwypukłe mają dwie powierzchnie sferyczne. Jeśli promienie obu powierzchni są sobie równe, mówimy o symetrycznej soczewce dwuwypukłej; jeśli są różne, to mamy do czynienia z niesymetryczną soczewką dwuwypukłą. Soczewka dwuwypukła jest soczewką skupiającą. 37

Płasko wypukła Jest to soczewka która również należy do soczewek skupiających. Obrazy w soczewce skupiającej mogą być rzeczywiste i pozorne, proste i odwrócone, powiększone i pomniejszone. 38

Wklęsło wypukła Jest to jedna z soczewek skupiających. Jeśli chodzi o osoby, które mają wady wzroku, soczewki skupiające i rozpraszające stosuje się u krótkowidzów jak i dalekowidzów. 39

Płasko wklęsła Soczewki nie muszą być też wypukłe. W wielu sytuacjach używa się soczewek wklęsłych, które w powietrzu rozpraszają światło. Soczewki wklęsłe rozpraszają promienie świetlne: I też mają ognisko, tylko pozorne położone po tej stronie soczewki z której padają promienie: 40

Dwuwklęsła Jest ona również soczewką rozpraszającą. Uwaga! To że soczewka wypukła skupia promienie, a wklęsła rozprasza nie jest regułą bezwzględną. Jeśliby soczewkę wypukłą zanurzyć do cieczy o współczynniku załamania większym niż współczynnik załamania szkła, z którego wykonano soczewkę, to stanie się ona soczewką rozpraszającą. Jest ona również soczewką rozpraszającą. 41

Obrazy w soczewkach Nasze miasto Golczewo

Obrazy w soczewkach Nasze miasto Golczewo

Nasze oko - budowa

Jakie obrazy widzimy?

Wady wzroku : * Krótkowzroczność-krótkowidz widzi ostro przedmioty jedynie z bliska. Dzieje się tak ponieważ soczewka za silnie załamuje światło. Koryguje się tą wadę nosząc soczewek rozpraszające. * Dalekowzroczność-dalekowidz widzi ostro tylko przedmioty odległe. Dzieje się tak ponieważ promienie biegnące od bliskich przedmiotów przecinają się za siatkówką. Koryguje się tą wadę nosząc soczewki skupiające. * Astygmatyzm jest wada polegająca na zniekształceniu widzenia wskutek niesymetryczności rogówki oka. Jeżeli promień krzywizny rogówki oka w płaszczyźnie pionowej jest inny niż w płaszczyźnie poziomej, to promienie świetlne padające na różne części rogówki załamywane są w różnym stopniu. * Daltonizm- zaburzenie poznawania barw * Nadwzroczność

PRZYRZĄDY OPTYCZNE *LUPA – soczewka (lub układ soczewek) skupiająca, służąca do zwiększania kąta widzenia obserwowanych przedmiotów. *LUNETA - przyrząd optyczny do oglądania odległych przedmiotów. Składa się z obiektywu i okularu. *TELESKOP – astronomiczny przyrząd używany do obserwacji ciał niebieskich. *LORNETKA – przyrząd optyczny złożony z dwóch połączonych ze sobą lunet, stosowany do obserwacji dwuocznej. *MIKROSKOP – przyrząd dający powiększenie do 2000 razy obrazów bardzo małych przedmiotów.

Przyrządy optyczne

Zjawisko cienie i półcienia Cień to obszar oświetlonej powierzchni, do którego nie dochodzi światło. Półcień to obszar, do którego światło dochodzi tylko częściowo. W zależności od źródła światła mówi się o cieniu słonecznym, księżycowym i in. W zależności od obiektu przesłaniającego światło mówi się o cieniu np. Księżyca (podczas zaćmienia Słońca cień ten pada na Ziemię), cieniu budynku, człowieka.

Zjawisko cienie i półcienia

Cień kolegów podczas szukania zjawisk optycznych

ZJAWISKA OPTYCZNE W PRZYRODZIE

Wyróżniamy zjawiska : Tęcza Zorza polarna Piorun Zaćmienie słońca i księżyca Pełnia Miraż pustynny Halo

TĘCZA Tęcza jest jednym z efektowniejszych zjawisk optycznych w atmosferze. Jest to układ koncentrycznych łuków o barwach od fioletowej do czerwonej, wywołanych przez światło Słońca lub Księżyca, padające na zespół kropel wody w atmosferze (krople deszczu, mżawki lub mgły).

ZJAWISKO BROCKENU Powstaje w górach, przy niskim położeniu Słońca nad horyzontem, gdy powiększony do nadnaturalnej wielkości cień obserwatora pojawia się na rozpostartych wprost przed nim, albo niżej od niego chmurach warstwowych, zalegających w dolinach (tzw. morze chmur, morze mgieł).

ZORZA POLARNA Linie pola magnetycznego Ziemi wychodzą z obszaru przylegającego do północnego bieguna, opasują kulę ziemską i wchodzą w obszarze południowego bieguna magnetycznego. Cząstka naładowana wpadając w pole magnetyczne Ziemi porusza się ruchem spiralnym wokół linii pola. Zorza polarna powstaje na zasadzie żarówki jarzeniowej.

Miraże 57

W Polsce pojawiają się na Pustyni Błędowskiej oraz na Wyżynie Śląskiej Fatamorgana zjawisko powstania pozornego obrazu odległego przedmiotu w wyniku różnych współczynników załamania światła w warstwach powietrza o różnej temperaturze, a co za tym idzie, gęstości Początkowo fatamorganą nazywano miraże pojawiające się w Cieśninie Mesyńskiej, gdzie są one najefektowniejsze W Polsce pojawiają się na Pustyni Błędowskiej oraz na Wyżynie Śląskiej Miraże dzielą się na 2 rodzaje – miraż dolny i górny.

Miraż dolny Miraż dolny obserwuje się pod horyzontem. Decydującym czynnikiem warunkującym jego powstawanie jest dostatecznie silne nagrzanie dużej powierzchni podłoża (np. piasku na pustyni, asfaltowej szosy, ściany dużego budynku itp.). Promienie świetlne są wówczas zakrzywiane w górę, ku chłodniejszemu, a więc gęstszemu powietrzu. Sytuacja taka ma na przykład miejsce na obszarach pustynnych, gdzie pod wieczór piasek oddaje swe ciepło, ogrzewając warstwę powietrza tuż nad swoją powierzchnią, podczas gdy wyższa warstwa jest już chłodna. Zakrzywione promienie docierają do oka obserwatora pozornie z innego kierunku co wywołuje powstanie obrazu zwierciadlanego. Miraże dolne mogą być odwrócone lub proste. Podobnie powstaje miraż obserwowany na rozgrzanej drodze. Wygląda on jak kałuża wody, w której widzimy odbicie. Jest to efekt pozornych odbić dalekiego krajobrazu lub nieba.

i Miraż górny Miraż górny to zjawisko załamania występujące wielokrotnie w kolejnych warstwach powietrza, powodujące że światło rozchodzi się po linii krzywej. Jeżeli obserwator znajdzie się w miejscu, gdzie dochodzi światło odbite od statku, to na przedłużeniu promieni wpadających do jego oka, zobaczy prosty obraz statku na tle nieba.

ILUZJE OPTYCZNE błędna interpretacja obrazu przez mózg pod wpływem kontrastu, cieni, użycia kolorów, które automatycznie wprowadzają mózg w błędny tok myślenia Złudzenie wynika z mechanizmów działania percepcji, które zazwyczaj pomagają w postrzeganiu W określonych warunkach jednak mogą powodować pozornie tylko prawdziwe wrażenia. 61

ZŁUDZENIE ŚCIANY KAWIARNI Na ilustracji obok wszystkie szare linie są do siebie równoległe Taki wzór został ułożony z kafelków na ścianie pewnej kawiarni (St Michael's Hill, Bristol, Anglia) Zostało to zauważone i opisane (1979) przez prof. Richarda L. Gregory i Priscillę Heard.

Złudzenie Ebbinghausa złudzenie optyczne polegające na błędnej percepcji wielkości kształtów dwa koła tej samej wielkości znajdują się obok siebie, przy czym jedno z nich otoczone jest większymi od siebie kołami, a drugie mniejszymi Złudzenie występuje jedynie w przypadku, gdy figura otoczona jest tymi samymi, lub bardzo podobnymi figurami. Na przykład, jeżeli koło będzie otoczone przez trójkąty lub prostokąty, to nie wystąpi złudzenie percepcji wielkości figury w środku

Złudzenie Hermana Biały kwadrat na ciemnym tle wydaje się być większy niż czarny na jasnym, mimo iż obydwa są tej samej wielkości.Dzieje się tak, ponieważ pole podrażnienia fizjologicznego na siatkówce zajmuje większą powierzchnię, niż wielkość postrzeganego obrazu w rzeczywistości, a to z kolei spowodowane jest tym, że receptory na siatkówce połączone są w grupy.

Figury dwuznaczne Złudzenie Rubina polega na dwuznaczności figury i tła. Szybkie odróżnienie figury od tła jest w normalnych warunkach względnie proste dla mózgu człowieka, jednakże w szczególnych okolicznościach mózg może mieć z tym problem. Postrzeganie danego kształtu zależy to od tego, która z części konturu uznana zostanie przez nasz system percepcji jako część figury. Wpływ na rozstrzygnięcie dwuznaczności może mieć również punkt widzenia obserwatora, jego nastawienie wewnętrzne, czy też sugestia.

Sześcian Neckera Szwajcarski naukowiec, Louis Albert Necker, opublikował w 1832 ryciny przedstawiające sześcian, który zmieniał swoje położenie podczas oglądania. Było to spowodowane tym, że z ilustracji zostały usunięte wszelkie wskazówki dotyczące głębi. Patrząc na sześcian Neckera widzimy układ linii, ale spodziewamy się zobaczyć sześcian. Nasz mózg musi zatem rozwiązać pewną dwuznaczność – musi ustalić, który z rogów sześcianu leży bliżej. Rozwiązanie tego problemu może być odmienne u różnych obserwatorów, jak też może zmieniać się w czasie u jednego obserwatora.

Zjawisko irradiacji jedno ze złudzeń optycznych, sprawiające, że jasne lub błyszczące przedmioty oglądane na ciemnym tle wydają się większe.Zjawisko irradiacji powodowane jest tym, że pole podrażnienia fizjologicznego na siatkówce zajmuje większą powierzchnię, niż wielkość postrzeganego obrazu w rzeczywistości, a to dlatego iż receptory na siatkówce połączone są w grupy.

Wielki świat optyki

Pomiar natężenia światła

To nasza grupa 98/51_mf_g2

Dziękujemy za uwagę

73