T

v

f

v

⋅

=

=

λ

Dualizm korpuskularno-falowy.

Światło posiada dwoistą naturę.

Może być postrzegane jako strumień cząstek - fotonów, lub też ja-
ko fala elektromagnetyczna.
Foton – kwant energii, cząstka bezmasowa będąca składnikiem światła.
Fale elektromagnetyczne są rozchodzącymi się w przestrzeni zabu-
rzeniami pól elektrycznego i magnetycznego.
Fale elektromagnetyczne można podzielić ze względu na częstotli-
wość lub długość, taki podział nazywa się widmem fal elektroma-
gnetycznych. Obejmuje ono fale radiowe, mikrofale, promieniowa-
nie podczerwone, światło widzialne, promieniowanie nadfioletowe,
promieniowanie rentgenowskie, promieniowania gamma.
Zakresy poszczególnych rodzajów promieniowania nie mają wy-
raźnych i ostrych granic. Niektóre z nich wzajemnie zachodzą na
siebie. Fale elektromagnetyczne wypełniają otaczającą nas prze-
strzeń, my jednak widzimy jedynie fale z małego zakresu widma
tzw. światło widzialne.

Światło jako fala elektromagnetyczna zawiera długości fali z zakre-
su od 380 nm. do 770 nm. Najmniejszą długość fali stanowi barwa
czerwona a największą barwa fioletowa.
Długość fali ¸ jest to odległość, którą pokonuje fala z szybkością v
w ciągu czasu T równego jednemu okresowi, można ją więc wyra-
zić wzorem:

gdzie:
v - prędkość fali
f - częstotliwość fali
T - okres fali

T

v

f

c

⋅

=

=

λ

Szybkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych, a więc i
świetlnych zależy od ośrodka, w którym fale się rozchodzą jak i od
ich częstotliwości.
Wyjątkiem jest próżnia gdzie wszystkie fale elektromagnetyczne
rozchodzą się z prędkością: c = 299 792 km/s.
Jest to największa szybkość, z jaką mogą się rozchodzić fale.
Długość fali o częstotliwości f w próżni można więc wyrazić wzo-
rem:

Prawo odbicia
Kąt padania równy jest kątowi odbicia.

Katem padania nazywamy kąt pomiędzy promieniem padającym na
powierzchnię odbijającą, a normalną (prostą prostopadłą do po-
wierzchni odbijającej), natomiast katem odbicia nazywamy kąt
pomiędzy promieniem odbitym, a normalną.

Odbicie regularne

α

αα

α

ββββ

Odbicie nieregularne (rozproszone)

Całkowite wewnętrzne odbicie
Zjawisko to, zachodzi wówczas, gdy promień świetlny, przecho-
dząc z ośrodka gęstszego optycznie do rzadszego optycznie (np. ze
szkła do powietrza), pada na granicę tych ośrodków pod kątem
większym od kąta granicznego α

gr

. Promień odbija się wówczas od

granicy i wraca do ośrodka, z którego wyszedł (dla kąta padania
α = α

gr

promień biegnie dokładnie wzdłuż granicy ośrodków).

Zjawisko jest wykorzystywane np. w medycynie i w telekomunika-
cji (światłowody).

powietrze

np. szkło

Β=90º

α

gr

Zwierciadło płaskie

W zwierciadle płaskim obraz przedmiotu jest:
- pozorny, czyli został utworzony przez przedłużenia promieni od-
bitych.
- prosty, czyli nie odwrócony.
- tej samej wielkości, (stosunek wysokości przedmiotu do wyso-
kości obrazu, H/h) = 1

Zwierciadło sferyczne wklęsłe

Zwierciadło sferyczne wklęsłe stanowi wewnętrzną powierzchnie
sfery. Kierujemy na nie wiązkę promieni równoległych. Możemy
stwierdzić, że:
- punkt F nazywamy ogniskiem zwierciadła, przecinają się w nim
promienie wiązki równoległej odbite od zwierciadła, leży on w po-
łowie odcinka OA
- odcinek FA nazywamy ogniskową zwierciadła i oznaczamy małą
literą f. Może również powiedzieć, że: f=R/2

Konstrukcja obrazów w zwierciadle sferycznym wklęsłym
Rodzaj obrazu, jaki otrzymamy zależy od odległości przedmiotu od
zwierciadła.
Położenie przedmiotu: 0<x<f
f – ogniskowa
x – odległość przedmiotu od zwierciadła
y – odległość obrazu od zwierciadła












Otrzymany obraz jest:
- pozorny; powstaje po przeciwnej stronie niż przedmiot;
- prosty;
- powiększony;

Jeśli x=f

Obraz nie powstanie. Promienie świetlne jak i ich przedłużenia bie-
gną równolegle, więc nigdy się nie przetną.

f

x

y

Jeśli: f<x<2f







Otrzymany obraz jest:
- rzeczywisty; powstaje po tej samej stronie niż przedmiot;
- odwrócony
- powiększony;
Jeśli: x=2f

Otrzymany obraz jest:
- rzeczywisty;
- odwrócony
- takich samych rozmiarów;
Jeśli: x>2f

Otrzymany obraz jest:
- rzeczywisty;
- odwrócony;
- pomniejszony;

Równanie zwierciadła:

gdzie:
x - odległość przedmiotu od zwierciadła;
y - odległość obrazu od zwierciadła;
f - ogniskowa

Powiększenie obrazu liczymy ze wzoru:
p= y/x = H/h

h - wysokość przedmiotu
H - wysokość obrazu
p - powiększenie

Zwierciadło sferyczne wypukłe
Zwierciadło sferyczne wypukłe to zewnętrzna powierzchnia sfery.










W przypadku zwierciadła sferycznego dla każdej odległości x
przedmiotu od zwierciadła możemy stwierdzić że otrzymany obraz
będzie:
- pozorny;
- prosty;
- pomniejszony;

Położenie przedmiotu: x<f

Położenie przedmiotu: x=f

Położenie przedmiotu: f<x<2f

Położenie przedmiotu: x=2f

1

2

n

n

n

=

Położenie przedmiotu: x>2f

Prawo załamania
Gdy światło pada na granicę dwóch ośrodków przezroczystych
ulega załamaniu. Przy czym:








α – kąt padania
β – kąt załamania
v

1

– prędkość światła w ośrodku 1

v

2

– prędkość światła w ośrodku 2

Stosunek sinusa kąta padania, do sinusa kąta załamania jest

dla danych ośrodków stały i równy stosunkowi prędkości fali w
ośrodku pierwszym, do prędkości fali w ośrodku drugim.
Kąty padania i załamania leżą w tej samej płaszczyźnie.

n

1

– bezwzględny współczynnik załamania ośrodka 1

n

2

– bezwzględny współczynnik załamania ośrodka 2

n – względny współczynnik załamania ośrodka 2 względem ośrodka 1

normalna

Promień załamujący się na granicy dwóch ośrodków załamuje się
do normalnej (kąt α> kąt β), gdy przechodzi z ośrodka optycznie
rzadszego (o mniejszym wsp. załamania) do ośrodka optycznie
gęstszego (o większym wsp. załamania) i odwrotnie – przechodząc
z ośrodka gęstszego do rzadszego załamuje się od normalnej
(kąt α < kąt β).
Światło załamuje się przy przejściu przez różne ośrodki. Wielkość
kąta załamania, zależy od kąta padania promienia świetlnego i róż-
nicy gęstości obu ośrodków.
W przypadku światła białego każda jego składowa - barwa rozcho-
dzi się w ciałach przezroczystych z inną prędkością, a tym samym
załamuje się w tych ośrodkach pod różnymi katami. Największą
prędkość ma światło czerwone, a najmniejszą fioletowe.
W przypadku przejścia światła białego przez pryzmat zachodzi je-
go rozszczepienie na wszystkie barwy widma

czerwona

630-780 nm

pomarańczowa

590-630 nm

żółta

560-590 nm

zielona

490-560 nm

niebieska

440-490 nm

fioletowa

380-440 nm

czerwony

fioletowy

wiązka światła białego