Fale elektromagnetyczne
Fale elektromagnetyczne to rozchodzące się w przestrzeni zaburzenia pól elektrycznego i magnetycznego.
Wszystkie fale elektromagnetyczne są falami poprzecznymi i rozchodzą się w próżni z tą samą szybkością - 300 000 km/h ,lecz różnią się częstotliwościami. W zależności od częstotliwości, fale te mają różne własności. Wszystkie jednak ulegają takim zjawiskom falowym jak: odbicie, załamanie, rozproszenie, dyfrakcja i interferencja.
λ -długości fali, f -częstotliwość, T- okres
Światło białe -mieszanina wszystkich długości fali zawartych w świetle widzialnym niosącym pewne ilości energii.
Rodzaje fal:
- fale radiowe
- mikrofale - są wykorzystywane w kuchenkach mikrofalowych i radarach
- podczerwone - ma zastosowanie w technice cywilnej i wojskowej, wykorzystuje się je również w noktowizji, fotografowaniu w ciemnościach, spawaniu z użyciem wiązki laserowej.
- nadfioletowe - zabija bakterie, wykorzystywane jest do sterylizacji sal operacyjnych i różnych innych pomieszczeń. W kryminalistyce.
- promieniowanie X-(rentgenowskie) wykorzystuje się w medycynie do wykonywania prześwietleń, a także do badania struktury materiałowej różnych konstrukcji.
- promieniowanie gamma - stosuje się w medycynie do sterylizacji narzędzi chirurgicznych ubrań, w przemyśle spożywczym w celu przedłużenia terminu ważności oraz w radioterapii do leczenia nowotworów.
Odbiór drgań elektrycznych
Odbiór drgań elektrycznych- obwód złożony z kondensatora i cewki
Nadajnik-urządzenie wysyłające falę elektromagnetyczną
Odbiornik - urządzenie pozwalające wychwytywać rozchodzące się w przestrzeni fale elektromagnetyczne
Fala nośna - fala elektromagnetyczna o stałej częstotliwości, wytwarzana przez nadajnik fal elektromagnetycznych
Częstotliwość nośna - Częstotliwość fali nośnej
Fala modulowana - fala nośna z nałożoną na siebie falą o częstotliwości odpowiadającej częstotliwości fali akustycznej
Demodulator - urządzenie w odbiorniku, pozwalające oddzielić drgania modulujące o częstotliwości fali akustycznej do fali nośnej
Optyka
Optyka - nauka o świetle i jego oddziaływaniach z materią
Źródło światła - każde ciało wytwarzające promieniowanie widzialne kosztem innej energii i wysyłające je w przestrzeń
Szybkość światła - fale elektromagnetyczne w różnych ośrodkach materialnych rozchodzą się z różną szybkością. W próżni ich szybkość jest największa i jest to w ogóle
największa szybkość, z jaką możliwy jest ruch. Oznaczana jest ona literą c i w przybliżeniu wynosi: c= 3 x 108 m/s
Załamanie fali Gdy fala elektromagnetyczna przechodzi z jednego ośrodka do drugiego, to nie zmienia się jej częstotliwość, ale zmianie ulega prędkość jej rozchodzenia się. Zmienia się więc także długość fali.
Oddziaływanie fal z materią- Fale elektromagnetyczne przenoszą energię i mogą oddziaływać z materią. Jak się okazuje, fale o dużej częstotliwości mają większą energię niż fale
o małych częstotliwościach. Fale o dużej częstotliwości, a tym samym o małej długości fali, są na ogół bardziej przenikliwe.
Widmo fal elektromagnetycznych -jest to uporządkowanie fal elektromagnetycznych ze względu na ich częstotliwość lub długość. Fale elektromagnetyczne, mające różne częstotliwości, mają również różne własności. Fale o podobnych własnościach tworzą w widmie umowne zakresy.
Światłem - nazywamy promieniowanie z bardzo wąskiego zakresu fal elektromagnetycznych, na które reaguje ludzkie oko. Światło jest dla człowieka głównym źródłem informacji o otaczającym świecie i jest niezbędne do istnienia życiana Ziemi. Długości fal świetlnych mieszczą się w zakresie od 0,4 μm do 0,7 μm. Największą długość ma fala, która wywołuje wrażenie barwy czerwonej, zaś najmniejszą - barwy fioletowej. Głównym źródłem światła jest Słońce.
- Światło przenosi energię. Gdy światło pada na pewne ciało, to energia wewnętrzna tego ciała się zwiększa.
- Światło ma dwoistą naturę: falową i cząsteczkową (korpuskularną). Swoją falową naturę ujawnia w takich zjawiskach jak: dyfrakcja, interferencja czy załamanie, natomiast zjawisko wybijania elektronów z powierzchni metalu czy ugięcie wiązki świetlnej w silnym polu grawitacyjnym dowodzą korpuskularnej natury światła.
- Światło w ośrodkach jednorodnych optycznie rozchodzi się po liniach prostych.
Dyfrakcja
Dyfrakcja - ugięcie fal
Interferencja - nakładanie się fal
Fale spójne - fale o identycznej długości i częstotliwości, mające stałą różnicę faz
Lasery - są sztucznymi źródłami światła. których emitowane światło jest monochromatyczne i spójne.
Promień świetlny
Promień świetlny - jest to linia, wzdłuż której rozchodzi się światło.
Ośrodek optyczny - ośrodek w którym rozchodzi się światło
Ośrodek optycznie jednorodny - ośrodek optyczny mający jednakowe właściwości fizykochemiczne w całej objętości
Optyka geometryczna - zajmuje się rozchodzeniem się światła w układach, w których światło nie napotyka małych przeszkód lub szczelin. Jest działem optyki, w którym nie uwzględnia się dyfrakcji ani interferencji
Prawo odbicia światła
Prawo odbicia światła - Kąt odbicia jest równy kątowi padania. Promień padający, normalna i promień odbity leżą w jednej płaszczyźnie
Normalna - prosta prostopadła do powierzchni
Rozszczepienie światła
Rozszczepienie światła - to jego rozkład na poszczególne barwy składowe w wyniku załamania.
Zwierciadło płaskie
8. Zwierciadło płaskie - jest to gładka wypolerowaną powierzchnią, która prawie w całości odbija padające na nią światło
Obrazy otrzymywane za pomocą zwierciadła płaskiego są:
- pozorne
- tej samej wielkości co przedmiot
- symetryczne względem zwierciadła
- nie odwrócone
Obraz pozorny - obraz powstający w wyniku przedłużeń promieni odbitych lub załamanych
Cechy obrazu pozornego:
- powstaje w wyniku przecięcia przedłużeń promieni odbitych
- nie można go uzyskać na ekranie
Obraz rzeczywisty - obraz powstający w wyniku przecięcia promieni odbitych lub załamanych
Zwierciadło kuliste - nazywamy wypolerowaną pokrytą warstwą odbijającą część powierzchni kulistej
Zwierciadło wklęsłe - nazywamy zwierciadło, w którym promienie odbijają się od wewnętrznej części kulistej
Zastosowanie:
- w dentystyce
- w reflektorach samochodów
- w lampie dentystycznej
- w latarkach
Ognisko - punkt leżący na osi głównej, w którym przecinają się wszystkie promienie odbite od zwierciadła, przed odbiciem biegnące równolegle do osi optycznej
Ogniskowa - jest to odległość ogniska od zwierciadła
Cechy obrazu gdy x jest większy od podwójnej ogniskowej
- odwrócony
- pomniejszony
- rzeczywisty
Załamanie światła
Załamanie światła - zjawisko zmiany kierunku promienia świetlnego na granicy dwóch ośrodków
Kąt załamania - kąt pomiędzy promieniem załamanym a prostą prostopadłą do powierzchni granicznej w miejscu padania
Płytka równoległościenna - płytka ograniczona dwiema równoległymi powierzchniami, wykonana z materiału przepuszczającego światło.
Współczynnik załamania:
- V1 ,V2 - prędkości rozchodzenia się światła odpowiednio w ośrodkach pierwszym i drugim
- n- współczynnik załamania światła w ośrodka drugiego względem pierwszego
Prawo załamania:
Promień padający na granicę dwóch ośrodków, normalna oraz promień załamany leżą w jednej płaszczyźnie. Wielkości kątów padania i załamania względem siebie zależą od prędkości rozchodzenia się światła w ośrodkach.
Pryzmat
Pryzmat - szklana bryła w kształcie graniastosłupa o podstawie trójkąta
Pryzmat na skutek zachodzącego w nim dwukrotnego załamania- powoduje rozszczepienie światła białego na pojedyncze barwy monochromatyczne ,którym odpowiadają fale elektro magnetyczne, dając na ekranie barwne widmo.
Kąt łamiący pryzmat- kąt pomiędzy dwiema płaszczyznami pryzmatu
Soczewka
Soczewka - przezroczysta, oszlifowana i wypolerowana bryła ograniczona dwiema powierzchniami o regularnym kształcie: kulistym lub jedną kulistą i jedną płaską.
Soczewka skupiająca - soczewka, która skupia w jednym punkcie padającą na nią wiązkę promieni równoległych do osi optycznej
Grubsza soczewka lepiej skupia światło, tzn. ma większą zdolność skupiającą. Zauważ, że ogniskowa f grubszej soczewki jest mniejsza niż cienkiej.
Soczewka rozpraszająca- soczewka, która rozprasza padającą na nią wiązkę promieni równoległych
Ognisko soczewki-punkt, w którym skupiają się promienie świetlne po przejściu przez soczewkę lub ich przedłużenia
Ognisko rzeczywiste w soczewce skupiającej- punkt, w którym skupiają się wszystkie promienie równoległe do osi głównej po przejściu przez soczewkę
Ognisko pozorne w soczewce rozpraszającej - punkt w którym przecinają się przedłużenia promieni załamanych, które przed przejściem przez soczewkę były równoległe do osi optycznej.
Zdolność skupiająca soczewki-odwrotność ogniskowej soczewki D = 1 / f
- im mniejsza jest ogniskowa soczewki, tym większą ma ona zdolność skupiającą. Wielkość tę oznaczamy literą D.
Dioptria - zdolność skupiająca soczewki ogniskowej 1m
Wady wzroku
- krótkowzroczność- aby skorygować należy przed soczewką oczną umieścić soczewkę rozpraszającą
- dalekowzroczność - aby skorygować Należy przez okiem umieścić soczewkę skupiającą
13.Cień i półcień-to obszar za oświetlonym nieprzezroczystym przedmiotem, do którego światło nie dochodzi, a półcień to obszar, gdzie światło dochodzi częściowo.
Cień powstaje w wyniku oświetlania przedmiotu. Jest to obszar do którego nie docierają promienie świetlne.
Półcień powstaje, gdy źródło światła jest dużo większe niż oświetlany przedmiot.
OPTYKA
λ -długości fali, f -częstotliwość, T- okres
c = 300 000 km/s = 300 000 000 m/s
Współczynnik załamania:
V1 ,V2- prędkości rozchodzenia się światła odpowiednio w ośrodkach pierwszym i drugim
n - współczynnik załamania światła w ośrodka drugiego względem pierwszego
P1 - powiększenie
P2 - pomniejszenie
x - odległość przedmiotu od soczewki
y - odległość obrazu od soczewki
f - ogniskowa- odległość ogniska od soczewki
F - ognisko
Z- zdolność skupiająca
f- ogniskowa