26. Optyka geometryczna.
26.1 Fale wietlne. Czstotliwo fal wietlnych. Bezwzgldny wspóczynnik zaamania.
26.1.1 Fale wietlne.
Wysya je kade ciao wiecce, którego energii jest dostatecznie dua, aby nasze oko mogo je zaobserwowa.
Podzia fal wietlnych :
podczerwie;
widmo widzialne (
);
nadfiolet;
W orodkach jednorodnych fale wietlne rozchodz si prostoliniowo.
Oznaczenia
- dugo fali.
26.1.2 Czstotliwo.
Czstotliwo : 
Oznaczenia
- dugo fali; C - prdko wiata; - czstotliwo.
26.1.3 Bezwzgldny wspóczynnik zaamania.
Dla wiata stosujemy bezwzgldny wspóczynnik zaamania : 
Oznaczenia
n - bezwzgldny wspóczynnik zaamania; C - prdko wiata; V - prdko wiata w danym orodku.
26.2 Zasada Fermata.
wiato biegnie w taki sposób, e czas przebycia danej drogi jest najkrótszy
26.3 Zwierciada.
Zwierciado - idealnie gadka powierzchnia odbijajca promienie wietlne. Zwierciada paski odbijaj promienie selektywnie (dwa róne promienie równolege po odbiciu nadal s równolege), wszystkie inne rozpraszaj. Przy odbiciach prawo odbicia jest zachowane (kt odbicia = kt padania).
W zwierciadach paskich otrzymujemy obraz pozorny, prosty, tej samej wielkoci co przedmiot. Aby w caoci przejrze si w zwierciadle paskim, jego wysoko musi by równa conajmniej poowie przedmiotu.
Zwierciada kuliste to cz wypolerowanej sfery. Jeeli jest to cz wewntrzna, to zwierciado nazywamy wklse, a jak zewntrzna - to wypuke :
W poowie drogi pomidzy wierzchokiem a rodkiem krzywizny znajduje si ognisko zwierciada (F). Odlego midzy ogniskiem a wierzchokiem to ogniskowa (f).
26.4 Powikszenie.
Jest to stosunek wysokoci obrazu do wysokoci przedmiotu : 
Oznaczenia
p - powikszenie; h' - wysoko obrazu; h - wysoko przedmiotu; Y - odlego obrazu od wierzchoka zwierciada; X - odlego przedmiotu od wierzchoka zwierciada.
26.5 Równanie zwierciada.
Równanie zwierciada : 
Oznaczenia
Y - odlego obrazu od wierzchoka zwierciada; X - odlego przedmiotu od wierzchoka zwierciada; R - promie krzywizny zwierciada (odlego wierzchoek-rodek zwierciada); f - ogniskowa zwierciada (zob.pkt.26.3).
26.6 Prawo Snelliusa.
Prawo Snelliusa : 
n1(2) - bezwzgldny wspóczynnik zaamania pierwszego (drugiego) orodka (zob.pkt.26.1.3);
26.7 Cakowite wewntrzne odbicie.
Gdy kt " 90o (90o - kt graniczny), to nastpi cakowite wewntrzne odbicie. Warunkiem tego jest równie to, e orodek, w którym wiato si rozchodzi jest gstszy od orodka, od którego si odbija.
Zjawisko to jest wykorzystane m. in. w wiatowodach.
26.8 Soczewki.
Soczewka jest to ciao przezroczyste ograniczone z conajmniej jednej strony powierzchni sferyczn.
Rodzaje soczewek:
dwuwypuke;
dwuwklse;
paskowypuke;
paskowklse
Oznaczenia soczewek na rysunku :
Ogniskowa - odlego midzy ogniskiem a rodkiem soczewki.
Akomodacja - przystosowanie ukadu optycznego do obserwowania przedmiotu z bliska lub z daleka.
26.9 Równanie soczewki.
Równanie soczewki : 
Oznaczenia
Y - odlego obrazu od rodka soczewki; X - odlego przedmiotu od rodka soczewki; f - ogniskowa soczewki.
26.10 Zdolno skupiajca soczewek.
Zdolno skupiajca jest to odwrotno ogniskowej :
Aberacja sferyczna - rozmyte ognisko (wada duych soczewek). Z tego powodu uywa si ukadów soczewek. Soczewki musz by sklejone klejem o bezwzgldnym wspóczynniku zaamania soczewki. Sumowanie dioptrii : 
, 
.
Oznaczenia
D - zdolno skupiajca soczewek; f - ogniskowa soczewki (zob.pkt.26.8); nS(O) - bezwzgldny wspóczynnik zaamania soczewki (otoczenia);
r1,r2 - promienie krzywizn soczewki (dla soczewki paskowklsej lub paskowypukej jeden z promieni = ")
26.11 Pryzmat. Przejcie wiata monochromatycznego i biaego przez pryzmat.
Pryzmat jest to ciao przezroczyste ograniczone z dwóch stron dwiema powierzchniami równolegymi i dwiema powierzchniami przycinajcymi si pod pewnym ktem, zwanym ktem amicym pryzmatu.
Oznaczenia
- kt amicy pryzmatu.
26.11.1 Przejcie wiata monochromatycznego przez pryzmat.
wiatem monochromatycznym nazywamy wiato o jednej czstotliwoci.
Jak wida, wiato zaamuje si 2 razy.
Kt odchylenia : 
Oznaczenia
- kt amicy pryzmatu; n- bezwzgldny wspóczynnik zaamania pryzmatu; - kt odchylenia.
26.11.2 Przejcie wiata biaego przez pryzmat.
wiato po przejciu przez pryzmat rozszczepia si na barwy skadowe. Dla kadej dugoci fali inny jest kt zaamania. Najwikszy jest on dla barwy fioletowej, a najmniejszy dla barwy czerwonej. Im wiksza dugo fali (mniejsza czstotliwo), tym wspóczynnik zaamania jest mniejszy. Wszystkie skadowe : czerwona, pomaraczowa, óta, zielona, niebieska, fioletowa, tworz widmo wiata biaego (widmo cige).
Oznaczenia
- kt amicy pryzmatu; cz(f) - kt odchylenia barwy czerwonej (fioletowej).
26.12 Oko jako ukad optyczny.
Akomodacja - przystosowanie ukadu optycznego do obserwowania przedmiotu z bliska lub z daleka.
Na siatkówce s dwa rodzaje komórek : prciki (odpowiadaj za widzenie w ogóle) i czopki (odpowiadaj za barwy). Najwicej czopków jest na osi oka (tzw. plamka óta). S trzy rodzaje czopków, kady czuy na inn barw : czerwon, zielon i ót. Wraenie rónych barw jest spowodowane niejednakowym pobudzeniem receptorów.
Bezwzgldne wspóczynniki zaamania :
Rogówka |
n=1,376 |
Soczewka |
n=1,395 |
ciako wodniste |
n=1,336 |
ciako szkliste |
n=1,336 |
Obraz otrzymany na siatkówce jest rzeczywisty, pomniejszony, odwrócony.
Choroby wzroku :
daltonizm - nie rozrónianie barw, czciowy, gdy uszkodzony jest jeden lub dwa rodzaje czopków.
nadwzroczno (dalekowidzenie) - frakcja ukadu jest za saba w stosunku do dugoci gaki ocznej. Do korekcji uywamy soczewek skupiajcych.
krótkowzroczno - frakcja ukadu jest za silna w stosunku do dugoci gaki ocznej. T wad wyrównujemy soczewkami rozpraszajcymi.
astygmatyzm - niejednokrotne zaamanie si promieni wietlnych w paszczynie pionowej i poziomej. Korekcja poprzez soczewki cylindryczne.
Oznaczenia
n- bezwzgldny wspóczynnik zaamania.
26.13 Interferencja fal wietlnych - dowiadczenie Younga. Warunek wzmocnienia dla wiata.
26.13.1 Interferencja fal wietlnych - dowiadczenie Younga.
Dowiadczenie Younga :
Young przepuci biae wiato przez siatk dyfrakcyjn.
Na ekranie otrzyma prki interferencyjne :
„Tcza” to wzmocnienie, a nie owietlona na przestrze pomidzy prkami to wygaszenie. Najmniej ugina si fala fioletowa, a najbardziej czerwona - odwrotnie ni w pryzmacie.
26.13.2 Warunek wzmocnienia dla wiata.
Warunek wzmocnienia dla wiata : 
Oznaczenia
n- bezwzgldny wspóczynnik zaamania siatki dyfrakcyjnej; d - odlego midzy szczelinami siatki dyfrakcyjnej; - dugo fali.
26.14 Powikszenie lupy.
Powikszenie : 
Oznaczenia
d - odlego dobrego widzenia (d " 25 cm); f - ogniskowa soczewki (zob.pkt.26.8); P - powikszenie.
26.15 Rodzaje lup.
Rodzaje lup :
prosta - soczewka wypuka lub paskowypuka - maksymalne powikszenie 5 razy;
aplanatyczna - dwie jednakowe soczewki zwrócone wypukociami do siebie;
achromatyczna - soczewka klejona, skorygowane aberacje sferyczna i chromatyczna (wiato po przejciu daje róne obrazy dla rónych barw));
ortoplanatyczna - ukad trzech soczewek - skorygowane aberacje sferyczna, chromatyczna i dystorsja (powstaje w wyniku rónych powiksze rónych czci obrazu z zachowaniem ostroci);
dyfrakcyjna - ?
27. Dualizm korpuskularnofalowy.
27.1 Zdolno emisyjna i zdolno absorbcyjna ciaa.
27.1.1 Zdolno emisyjna ciaa.
Jest to energia wyemitowana przez dane ciao w jednostce czasu przez jednostk powierzchni :
Oznaczenia
e - zdolno emisyjna; E - energia wyemitowana przez ciao; t - czas; S - powierzchnia.
27.1.2 Zdolno absorbcyjna ciaa.
Jest to stosunek energii zaabsorbowanej przez dane ciao do energii padajcej na to ciao :
.Oznaczenia
a - zdolno absorbcyjna; EZ - energia zaabsorbowana przez ciao; E - energia padajca na ciao.
27.2 Prawo Kirchoffa.
Prawo Kirchoffa :
Ciao zaabsorbuje tylko te dugoci fal, które moe wyemitowa.
Oznaczenia
a - zdolno absorbcyjna; e - zdolno emisyjna.
27.3 Ciao doskonale czarne.
Jest to ciao absorbujce ca energi, która na to ciao pada. Moe take emitowa energi w caym zakresie fal elektromagnetycznych. Przykadem ciaa doskonale czarnego jest czarna dziura lub Soce.
27.4 Energia kwarku - wzór Plancka.
Energia kwarku :
Wzór Plancka mówi, jak energi zaabsorbowao dane ciao :
,
Oznaczenia
- czstotliwo; E - energia; h - staa Plancka; n - ilo kwarków zaabsorbowanych przez ciao.
27.5 Prawo Stefana-Boltzmana.
Prawo :
Im bardziej gorce ciao, tym wicej energii emituje z przedziau krótszych dugoci fal.
Korzystajc z prawa Stefana-Boltzmana mona obliczy temperatur gwiazd. Jest ono równie wykorzystane w noktowizorach. Temperatura wyznaczona za pomoc prawa nazywa si temperatur efektywn. Dla fotosfery Soca wynosi ona "6000oK.
Oznaczenia
e - zdolno emisyjna; - staa Boltzmana; T - temperatura ciaa.
27.6 Prawo Wiena.
Prawo Wiena :
Oznaczenia
T - temperatura ciaa; MAX - maxymalna dugo fali; C - wielko staa charakteryzujca dane ciao (dla ciaa doskonale czarnego
).27.7 Zjawisko fotoelektryczne zewntrzne i wzór Einsteina-Milikana.
Polega ono na wybijaniu przez fotony elektronów z powierzchni metalu.
Prawo Einsteina-Milikana:
Aby mogo zaj zjawisko fotoelektryczne zewntrzne, energia padajcego fotonu musi by równa sumie pracy wyjcia elektronu z metalu i energii kinetycznej wybitego elektronu :
.Jeeli elektron wychodzi na powierzchni metalu, ale ju nie ma wicej energii by si od niej oderwa, to mamy doczynienia z granicznym zjawiskiem fotoelektrycznym :
.Zjawisko fotoelektryczne potwierdza kwantow teori wiata. Za odkrycie tego zjawiska w 1911 roku Einstein dosta nagrod Nobla.
Oznaczenia
h - staa Plancka; - czstotliwo; W - praca wyjcia elektronu na powierzchni; EK - energia kinetyczna elektronu po wybiciu go z powierzchni metalu.
27.8 Fotokomórka.
Pierwowzór fotokomórki :
Po nawietleniu katody popyn w obwodzie prd elektryczny. Poniewa midzy anod i katod wystpuje pole elektryczne skierowane przeciwnie do kierunku ruchu elektronów, energia kinetyczna wybitych elektronów musi by wiksza od energii pola elektrycznego. Napicie hamowania :
.Fotokomórka znalaza szeroki zastosowania w alarmach itp. Wynalazc fotokomórki jest Rosjanin Stoletow.
Oznaczenia
h - staa Plancka; - czstotliwo; W - praca wyjcia elektronu na powierzchni; UH - napicie hamowania; e - adunek elementarny.
27.9 Wasnoci fotonu.
jest czsteczk elementarn;
istnieje tylko w ruchu (nie ma masy spoczynkowej);
Masa fotonu w ruchu :
;posiada energi i pd (pd : zob.pkt.27.10, energia : zob.pkt. 27.4);
spin = 0;
w orodkach jednorodnych porusza si prostoliniowo;
w próni i powietrzu porusza si z prdkoci wiata;
moe wybi elektron z metalu, ale w tym procesie musi by pochonity w caoci;
Oznaczenia
m - masa fotonu; h - staa Plancka; - czstotliwo; C - prdko wiata.
27.10 Pd fotonów.
Pd :
Oznaczenia
p - pd fotonu; h - staa Plancka; C - prdko wiata; E - energia fotonu (zob.pkt.27.4); - dugo fali.
27.11 Zjawisko Comptona.
Polega na rozpraszaniu fotonów na elektronach.
Poruszajcy si foton (
) uderza w spoczywajcy elektron. Jest to zderzenie spryste - jest zachowana zasada zachowania energii i pdu. Po zderzeniu elektron zaczyna porusza si, a foton zmienia kierunek biegu i energi (
). Elektron porusza si z prdkoci blisk prdkoci wiata, wic cae zjawisko naley rozpatrywa w sposób relatywistyczny. Nowa czstotliwo fotonu :
.Oznaczenia
h - staa Plancka; C - prdko wiata; - czstotliwo fotonu; R - czstotliwo fotonu po zderzeniu; m0 - masa fotonu; - kt comptonowskiego odbicia.
27.12 Promieniowanie Rentgenowskie. Dugo fali promieniowania rentgenowskiego.
27.12.1 Promieniowanie rentgenowskie.
Promieniowanie rentgenowskie powstaje w wyniku hamowania szybkich elektronów w polu jder atomowych, z których zbudowany jest metal. Promieniowanie to ma bardzo krótk dugo fali :
. Im krótsza dugo fali promieniowania rentgenowskiego, tym bardziej jest ona twarda (przenikliwa, mao uginajca si). Lampa rentgenowska
27.12.2 Dugo fali promieniowania rentgenowskiego.Dugo fali :
Oznaczenia
h - staa Plancka; C - prdko wiata; - dugo fali;
U - rónica potencjaów w lampie rentgenowskiej (obwód z wysokim napiciem); e - adunek elementarny.
27.13 Wasnoci promieniowania retngenowskiego.
Wasnoci :
jest fal elektromagnetyczn;
jest bardzo przenikliwe;
Wywouje reakcj chemiczn (zaczernia klisz, jonizuje otoczenie);
dziaa bakteriobójczo;
ulega absorbcji zgodnie z prawem :
promieniowanie rentgenowskie jest absorbowane bardziej przez pierwiastki cikie (np.koci) ni przez lekkie (np.tkanki). Ta cecha jest wykorzystana w zdjciach rentgenowskich.
Oznaczenia
I - natenie promieniowania rentgenowskiego po przejciu przez przedmiot; I0 - natenie pocztkowe; e - liczba e; - wspóczynnik absorbcji (cecha charakterystyczna danej substancji); d - grubo przedmiotu.
27.14 Fale De Broglie'a.
S to fale zwizane ze strumieniem poruszajcych si czsteczek. Kad czstk poruszajc si mona opisa w sposób falowy.
Dugo fali De Broglie'a : 
Dla sprintera dugo fali De Broglie'a wynosi :
" 10-36 m. Jest to wielko niemierzalna, i dlatego nie opisujemy wolnych czstek w sposób falowy.
Oznaczenia
h - staa Plancka; - dugo fali; p - pd czsteczki.
27.15 Zasada nieoznaczonoci Heisenberga.
Nie mona jednakowo dokadnie okreli dla ukadów kwantowo - mechanicznych dwóch wielkoci fizycznych, np. pdu i pooenia, energii i czasu itp. Kada z tych wielkoci obarczona jest pewn niedokadnoci, których iloczyn (niedokadnoci) jest okrelony do staej Plancka :
; 
; 
.
Oznaczenia
h - staa Plancka; X - niedokadno pooenia; p - niedokadno pdu; E - niedokadno energii.
27.16 Równanie Schrodinger'a
Jest to równanie ruchu mikroczstki poruszajcej
si z prdkoci znacznie mniejsz od prdkoci
wiata. Zaoenia do równania Schrodingera :
Prawdopodobiestwo znalezienia elektronu w okrelonej objtoci musi mie skoczon liczb.
Czstki poruszaj si z prdkociami duo mniejszymi od prdkoci wiata, i dlatego stosujemy zapis nierelatywistyczny.
Równanie Schrodingera dla jednej zmiennej :
; 
.
Oznaczenia
h - staa Plancka; m - masa; " - pochodna czstkowa;
- funkcja falowa (okrela prawdopodobiestwo znalezienia czstki w danym punkcie); x - pooenie (?); U - energia potencjalna czstki; i - liczba urojona (i2 = -1);
t - czas.
27.17 Zjawisko tunelowe.
Rozwaamy czstk materialn, która napotkaa przeszkod. Energia cakowita czstki jest mniejsza od energii potencjalnej, jak czstka miaaby na szczycie przeszkody. Rozwaajc t czstk jako ukad mechaniczny, czstka nie ma szans przejcia przez przeszkod. Jednak jeli bdziemy czstk rozwaali jako ukad kwantowo mechaniczny, to rozwaamy jej ruch jako proces rozchodzenia si fali. Wtedy czstka ma szans przedosta si przez przeszkod. Przechodzenie czstki przez przeszkod mimo i jej (czstki) energia kinetyczna jest mniejsza od energii potencjalnej, jak czstka miaaby na szczycie przeszkody, nazywa si zjawiskiem tunelowym.
To zjawisko pozwala wytumaczy rozpad jdra atomowego i emisj czstki alfa.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
!!! KOMPENDIUM WIEDZY !!, 26-27, 22.6 Prawo Gaussa dla pola magnetycznego.
,fizyka2, Prawo Gaussa dla pola elektrycznego
Twierdzenia Gaussa dla pola magnetycznego
Kompendium Fizyka, 15-22, 15.2 Prawo powszechnej grawitacji (prawo jedno?ci przyrody.
Kompendium Fizyka, 15-22, 15.2 Prawo powszechnej grawitacji (prawo jedno?ci przyrody.
Prawo Unii Europejskiej dla administracji 22 pazdziernika 2010r, Administracja UKSW Ist, Prawo UE d
36. Prawo Ohma dla obwodu zamkniÄtego, Fizyka - Lekcje
Laborka-25, Labolatoria fizyka-sprawozdania, !!!LABORKI - sprawozdania, Lab, !!!LABORKI - sprawozdan
Prawo Gaussa, fizyka, elektrostyka i magnetyzm, prawo gaussa
Prawo Boyle` - Mariotte`a, Labolatoria fizyka-sprawozdania, !!!LABORKI - sprawozdania, Lab, !!!LABOR
Kompendium Fizyka, 86-96, 25.21 Polaryzacja fal i prawo Mallusa.
PRAWO OHMA DLA PRÄDU PRZEMIENNEGO, Budownictwo, semestr 2, fizyka 2 laboratorium, Sprawdzenie prawa
Prawo Unii Europejskiej dla administracji 22 pazdziernika 2010r, Administracja UKSW Ist, Prawo UE d
Prawo WE dla przedsiebiorstw notatki[1]
22. Tematy zaliczeniowe dla klas III, SZKOLA
Test z zakresu ukÅadĆ³w zasilania silnikĆ³w spalinowych, PRAWO JAZDY, DLA KIEROWCĆW CIÄÅ»ARĆWEK, Trans
wiÄcej podobnych podstron