Wstęp do optyki - sciąga

1 Treść prawa odbicia światła: Światło odbija się od powierzchni ciała zawsze w takim kierunku, że kąt padania światła alfa jest równy kątowi dobicia Beta ( alfa= beta). Kąty te leżą w tej samej płaszczyźnie wraz z prostopadłą do powierzchni ciała (normalną) w ptk padania światła. {Rys. Przedstawia odbicie wiązki promieni równoległych, które padają na powierzchnie zwierciadła płaskiego.) (rys.2 przedstawia rozproszenie światła na nierównej powierzchni. Po odbiciu wiązka promieni odbitych przestaje być wiązką promieni równoległych) 2. Rys. przedstawia powstawanie obrazu pozornego w zwierciadle płaskim. Obraz pozorny palącej się świecy w rzeczywistości nie istnieje. Do oka wpada wiązka promieni rozbieżnych. Obraz powstaje w wyniku przecięcia się przedłużeń promieni odbitych. Jest to złudzenie4Jeżeli podmiot AB uniesiemy w odległości większej niż podwójna ogniskowa (x>2f) to otrzymamy obraz A'B' rzeczywisty, odwrócony, pomniejszony. Promień światła 1 biegnie równolegle do osi optycznej, a po przejściu przez soczewkę przechodzi przez ognisko. Promień 2 przechodząc przez optyczny środek soczewki S nie ulega załamaniu. Promień 3 biegnie przez ognisko f a po przejściu przez soczewkę załamuje się i biegnie równolegle do osi optycznej 3.Zjawisko załamania się światła polega na zmianie rozchodzenia się światłą kiedy światło przechodzi z jednego ośrodka do drugiego np. z powietrza do wody lub do szkła. Spowodowane jest tym, że w każdym przezroczystym ośrodku światło rozchodzi się z inną prędkością np. rys. Rys. przedstawia załamanie światła kiedy przechodzi z powietrza do wody. Kiedy światło pada prostopadle na powierzchnie wody (alfa=0) wtedy nie załamuje się Przejściu światła przez szybę towarzyszy zjawisko dwukrotnego załamania się światła na wejściu i na wyjściu. 5Jeżeli podmiot AB umieścimy pomiędzy ogniskiem f a 2f (x>fx<2f) to otrzymamy obraz odwrócony, rzeczywisty, powiększony. Promień światła 1 biegnie równolegle do osi optycznej załamuje się w soczewce i za soczewką przechodzi przez ognisko. Promień 2 biegnie prosto i nie załamuje się przechodzi przez środek optyczny soczewki S12Reakcja syntezy jąder atomowych. Jądra izotopu wodoru (deuter) 2/1 H i (try +) 3/1 H łączą się w bardzo wys. Tem. 108 K w wyniku czego powstaje nowe jądro helu 4/2 He
6Rodzaje soczewek:a) obustronnie wypukłab) b)obustronnie wklęsłac) płasko – wypukład) klęsło – wypukłae) płasko – wklęsłaF- ognisko- to miejsce w którym przecinają się promienie światła po przejściu przez soczewkęS- środek optyczny soczewkif- ogniskowa – odległość od ogniska (F) do środka soczewki (s) wyrażona w metrachWzór na zdolność zbierającą soczewki podawana dioptriach: D = 1/f1dioptria – soczewka o ogniskowej f = 0,5m soczewka o zdolności zbierającejD = 2 dioptrieOś optyczna – linia przechodząca przez środek optyczny soczewki (s). przejście światła przez soczewkę obustronnie wklęsłą i konstrukcja ogniska pozornego F w punkcie przedłużeń promieni 7Pryzmat to szklany graniastosłup o podstawie trójkąta. Światło białe przechodzące przez pryzmat ulega dwa razy załamaniu ( na wejściu i na wyjściu).Po przejściu światła białego przez pryzmat obserwujemy nie tylko zmianę kierunku, ale również rozszczepienie światła na barwy od czerwieni przez zieleń do fioletu. Dowodzi to że światło białe jest mieszaniną wszystkich barw. Jest to spowodowane tym, że światło o różnych barwach rozchodzi się w ciałach przezroczystych z różnymi prędkościami, dlatego każda barwa światła inaczej. Najbardziej ulega załamaniu barwa fioletowa 8Światło zachowuje się raz jakby było strumieniem cząstek, które nazwano fotonami (tak jest w zjawisku fotoelektrycznym) a innym razem światło pokazuje inną naturę, zachowuje się jakby fala. Tak jest w zjawisku dyfrakcji i interferencji. W 1801r Thomas Young skierował strumień światła jednobarwnego na dwie bardzo małe szczeliny blisko siebie. Za tymi szczelinami tył ekran. Na ekranie powstał obraz, który składał się z jasnych i ciemnych prążków a nie jak spodziewał się Young dwóch plamek światła. Świadczy to o naturze falowej światła. Fale światła tak jak fale na wodzie nakładały się na siebie w wyniku czego dochodziło do wzmocnień ( jasny prążek) i wygaszeń (ciemne prążki) 9Kiedy światło pada na powierzchnię metalowej płytki. Z płytki wybijane są elektrony Aby to zjawisko mogło nastąpić częstotliwość fali światła musi być dostatecznie duża. Jest ona różna dla różnych metali. Światło padające na płytkę traktujemy jako światło składające się z pojedynczych cząsteczek, które nazywano fotonami. Energia padającego na płytkę fotonu zużyta na wyrzucenie elektronów czyli pracę wyjścia W oraz jeżeli jest większa na podanie elektronowi prędkości. Zjawisko to wyjaśnił Albert Einstein. Zjawisko fotoelektryczne można opisać równaniem E = W + mV2 /2 E = hV E- energia fotonu W- praca wyjścia mV2 / 2 – energia kinetyczna elektronu
10Śnieg jest biały ponieważ światło białe, które pada na śnieg jest w całym zakresie widma ciągłego odbijanie śniegu. Sadza jest czarna ponieważ pochłania z padającego na nią światła białego cały zakres widma światła białego. Trawa jest zielona ponieważ kiedy światło białe pada na trawę to trawa z całego zakresu widma odbija tę część widma która odpowiada barwie zielonej a resztę widma pochłania 11Jak rozumiesz wzór E = mc2, według A. Einsteina masa ciała m jest miary całkowitej energii ciała E. Jeżeli energia ciała wzrasta np. poprzez wzrost prędkości ciała lub wzrost jego temp. Wzrasta wtedy masa ciała za pomocą tego wzoru można wyjaśnić efekt niedoboru masy podczas syntezy termojądrowej lub rozszczepienia jąder atomowych c- prędkość światła. Niedobór masy – wyjaśnienie np. jądra helu. Jądro helu 4/2 He składa się z 2 protonów i 2 neutronów. Kiedy wykonując pracę W rozbijemy jądro helu na osobne składniki tzn. 2 protony i 2 neutrony to okazuje się że masa protonów i neutronów po rozbiciu osobno jest większa od masy jąder przed rozszczepieniem. Praca W którą wykonaliśmy jest równa energii wiązania jąder. Ma tu zastosowanie wzór E = mc2. Kosztem wykonanej pracy na pokonanie energii wiązania neuklonów w jądrze wzrasta jego masa. 12. Reakcja syntezy jąder atomowych. Jądra izotopu wodoru (deuter) 2/1H (tryt) 3/1H łączą się w bardzo wysokiej temp. 10-8K w wyniku czego powstaje nowe jądro helu 2/4He neutron oraz energia. Reakcja tego typu zachodzi na słońcu i w gwiazdach.