Optyka

Żródła światła

Optyka jest nauką o świetle i o jego oddziaływaniu z materią. Światło powstaje na skutek drgań ładunków elektrycznych, np. elektronów w atomach włókna żarówki rozgrzanego przepływem prądu elektrycznego. Światło ma podwójną naturę. Jest jednocześnie falą elektromagnetyczną i strumieniem cząstek, które nazywamy fotonami. W zjawiskach optycznych światło traktujemy jako falę elektromagnetyczną.

Światło jako fala elektromagnetyczna

Drgające ładunki elektryczne wytwarzają w przestrzeni zmienne pole elektryczne, które zgodnie z prawem Maxwella indukuje zmienne pole magnetyczne, a to z kolei indukuje zmienne pole elektryczne itd. Tak więc drgania pola elektrycznego wzbudzają drgania pola magnetycznego i odwrotnie. Drgające pola, które wzajemnie się wzbudzają, nazywamy promieniowaniem elektromagnetycznym . Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodzi się w przestrzeni jak fala o częstotliwości równej częstotliwości...

Prawo odbicia światła

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.

Załamanie światła

Załamanie światła jest spowodowane różną prędkością światła w różnych ośrodkach. Jeśli światło przechodzi z ośrodka rzadszego do gęstszego, gdzie jego prędkość jest mniejsza, to skraca sobie drogę załamując się do normalnej. Z kolei, gdy światło przechodzi z ośrodka gęstszego do rzadszego to załamuje się od normalnej. Bieg promieni świetlnych jest odwracalny i dlatego w przeciwnym kierunku światło biegnie po tej samej drodze. Stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w...

Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia

Zjawisko to zachodzi tylko wtedy, gdy światło przechodzi z ośrodka gęstszego do rzadszego (załamuje się od normalnej). W takim przypadku role kąta padania i kąta załamania odwracają się i dlatego: Zwiększając kąt padania światła do wartości granicznej, dla której kąt załamania jest równy 90° i sinβ = sin90° = 1 otrzymamy następujący związek: Jeśli światło będzie padało pod kątem większym niż kąt graniczny,to nie może już wejść do drugiego ośrodka, gdyż w całości ulegnie...

Dyspersja światła

Dyspersja to zjawisko polegające na rozszczepieniu wiązki światła składającej się z fal o różnych częstotliwościach na wyraźnie oddzielone od siebie fale. Zjawisko to obserwujemy w pryzmacie szklanym, kiedy skierujemy na niego cienką wiązkę światła słonecznego lub światła białego z żarówki. Ponieważ światło słoneczne (światło białe) jest mieszaniną wszystkich barw od fioletowej do czerwonej, to już w pryzmacie, a potem jeszcze raz po wyjściu z niego ulega ono rozszczepieniu na poszczególne...

Dyfrakcja i interferencja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła jest zjawiskiem, w którym światło ujawnia swoje właściwości jako fala poprzeczna. Światło jest falą elektromagnetyczną polegającą na rozchodzeniu się na przemian zmiennych pól elektrycznych i magnetycznych, których linie są do siebie wzajemnie prostopadłe. Wektory natężenia pola elektrycznego E i indukcji magnetycznej B zmieniając się „drgają” przypadkowo w różnych kierunkach, ale zawsze prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali. Gdy wektor E i tym samym wektor B mają...

Obrazy w zwierciadłach sferycznych

Zwierciadła to powierzchnie, które odbijają światło. Zwierciadła sferyczne dzielimy na wklęsłe i wypukłe. Środek zwierciadła S i środek jego krzywizny O (środek powierzchni kulistej, której częścią jest zwierciadło) wyznaczają oś optyczną zwierciadła. Wykorzystując prawo odbicia światła można wykazać, że wszystkie promienie padające na zwierciadło równolegle do osi optycznej, po odbiciu od niego przecinają się w jednym punkcie, który leży na osi optycznej – nazywamy go ogniskiem...

Soczewki

Soczewka to przezroczysta dla światła bryła ograniczona z dwóch stron powierzchniami kulistymi o promieniach krzywizn r 1 i r 2 . Soczewki występują w kilku postaciach: dwuwypukłe, płasko-wypukłe, wklęsło-wypukłe oraz dwuwklęsłe, płasko-wklęsłe i wypukło-wklęsłe. Dla soczewek podobnie jak dla zwierciadeł wyróżniamy oś optyczną, na której leżą środki obu krzywizn ograniczających soczewkę oraz dwa ogniska po każdej stronie soczewki. Dla soczewki ognisko jest miejscem, w którym...