1

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła



robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

1

T: Zjawisko odbicia światła

OPTYKA GEOMETRYCZNA (O1G)

Zjawisko odbicia i rozproszenia światła (prawo odbicia)

Zwierciadło płaskie

Zwierciadło kuliste – wklęsłe i wypukłe (powstawanie obrazów)

2

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

2

1. Optyka geometryczna

W ośrodkach jednorodnych (np. w próżni) światło porusza się

W ośrodkach jednorodnych (np. w próżni) światło porusza się

po liniach prostych.

po liniach prostych.

Jeżeli światło napotyka na swej drodze przedmiot wówczas odbija się

Jeżeli światło napotyka na swej drodze przedmiot wówczas odbija się

od niego.

od niego.

Jeżeli światło na swej drodze napotyka ciało nieprzezroczyste, na ekranie

Jeżeli światło na swej drodze napotyka ciało nieprzezroczyste, na ekranie

powstaje cień tego ciała.

powstaje cień tego ciała.

OPTYKA

OPTYKA

– jest nauką o świetle (z greckiego

– jest nauką o świetle (z greckiego

optikos

optikos

–

–

wzrokowy)

wzrokowy)

Optyka geometryczna

Optyka geometryczna

– zajmuje się rozchodzeniem się promieni

– zajmuje się rozchodzeniem się promieni

świetlnych w ośrodkach jednorodnych

świetlnych w ośrodkach jednorodnych

3

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

3

2. Odbicie światła

α

O

Promień odbity

Promień

padający

N

Kąt padania

() jest to kąt zawarty między promieniem

padającym a prostą prostopadłą (N - normalna) do powierzchni
odbijającej w punkcie padania (O).

„

Kąt odbicia jest równy kątowi

padania.

Promień padający,

promień odbity i prostopadła do
powierzchni odbijającej
przechodząca przez punkt padania
leżą w jednej płaszczyźnie”

α’

Prawo odbicia
światła







'

Prawo odbicia
światła







'

4

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

4

2. Odbicie światła c.d.

Prawo odbicia światła jest spełnione zawsze – jednak nie wszystkie

powierzchnie są gładkie więc równoległa wiązka promieni
padających obija się pod różnymi kątami (rozproszenie światła)

Przedmioty, które nie są źródłami światła,

Przedmioty, które nie są źródłami światła,

widzimy dlatego, że padające na nie

widzimy dlatego, że padające na nie

światło zostaje

światło zostaje

rozproszone

rozproszone

i część

i część

promieni świetlnych dociera do naszych

promieni świetlnych dociera do naszych

oczu.

oczu.

5

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

5

3. Zwierciadła

Zwierciadła

to ciała o gładkich

(wypolerowanych)
powierzchniach odbijające
światło

Ze względu na kształt

zwierciadła dzielimy na:

a) Płaskie

b) Kuliste (wklęsłe i

wypukłe)

3.1. Zwierciadła płaskie

W

zwierciadłach płaskich

powierzchnia odbijająca jest płaska.

Zwierciadła te nie zniekształcają obrazu i nie zmieniają jego wielkości.

O – przedmiot

O – przedmiot

I – obraz

I – obraz

Powstały obraz jest

Powstały obraz jest

pozorny i

pozorny i

symetryczny

symetryczny

względem

względem

powierzchni

powierzchni

zwierciadła

zwierciadła

6

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

6

3.2. Zwierciadła kuliste

Zwierciadła, których powierzchnia jest częścią powierzchni kuli,

nazywa się

zwierciadłami kulistymi

•

Zwierciadło wklęsłe – gdy promienie światła padają na

Zwierciadło wklęsłe – gdy promienie światła padają na

wewnętrzną powierzchnię kuli,

wewnętrzną powierzchnię kuli,

•

Zwierciadło wypukłe – gdy promienie światła padają na

Zwierciadło wypukłe – gdy promienie światła padają na

zewnętrzną powierzchnię kuli.

zewnętrzną powierzchnię kuli.

Każde zwierciadło kuliste posiada:

Każde zwierciadło kuliste posiada:



Środek krzywizny (S),

Środek krzywizny (S),



Promień krzywizny (r),

Promień krzywizny (r),



Oś główną (optyczną).

Oś główną (optyczną).

7

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

7

3.2A Zwierciadło kuliste wklęsłe

Promienie padające na powierzchnie

Promienie padające na powierzchnie

zwierciadła równolegle do osi optycznej, po

zwierciadła równolegle do osi optycznej, po

odbiciu od jego powierzchni przecinają się w

odbiciu od jego powierzchni przecinają się w

jednym punkcie F (ognisko)

jednym punkcie F (ognisko)

Zastosowanie zwierciadła

Zastosowanie zwierciadła

wklęsłego w latarce (reflektorze).

wklęsłego w latarce (reflektorze).

Źródło światła umieszczone w

Źródło światła umieszczone w

punkcie F

punkcie F

SF – ogniskowa zwierciadła
(f)
SF = OF

y

x

f

1

1

1





S

S

Równanie
zwierciadła

2

r

f 

8

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

8

3.2A Zwierciadło kuliste wklęsłe – powstawanie obrazu

Cechy obrazu
- rzeczywisty,
- odwrócony,
- pomniejszony.

Odległość przedmiotu od

zwierciadła oznaczamy jako „x”

Przedmiot został umieszczony za

punktem O więc

Przedmiot na rysunku został

oznaczony jako strzałka o początku

A i końcu B.

Odcinek AB jest wysokością

przedmiotu i oznaczamy jako h

1

.

1) x > 2f

Po wykonaniu konstrukcji (poprowadzeniu

przynajmniej dwóch promieni z wierzchołka B

przedmiotu) uzyskaliśmy punkt B’, który jest

wierzchołkiem obrazu A’B’ (h

2

).

Powiększenie wyznaczamy poprzez

a)

Porównanie wysokości odcinków

b)

Porównanie odległości obrazu i
przedmiotu

x

y

p

1

2

h

h

p

9

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła



robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

9

3.2A Zwierciadło kuliste wklęsłe – powstawanie obrazu c.d.

Cechy obrazu: rzeczywisty, odwrócony,
rozmiar normalny.

Przedmiot został umieszczony w

punkcie O, więc

Po wykonaniu konstrukcji, widzimy, że

odcinek A’B’ = AB, więc p =1

Przedmiot został umieszczony w

punkcie O, więc

2) x = 2f

Przedmiot został umieszczony

przed punktem O ale za F, więc

3) f < x <

2f

Cechy obrazu
- rzeczywisty,
- odwrócony,
- powiększony.

10

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

10

3.2A Zwierciadło kuliste wklęsłe – powstawanie obrazu c.d.

Jeśli ciało umieścimy w ogniskowej, nie zostanie utworzony żaden

obraz.

4) x < f

Cechy obrazu
- pozorny,
- prosty (nieodwrócony),
- powiększony.

Ostatnią możliwością jest umieszczenie przedmiotu między

ogniskiem a zwierciadłem

11

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

11

3.2B Zwierciadło kuliste wypukłe

Zwierciadło kuliste wypukłe posiada ognisko pozorne. Wiązka promieni

równoległych do osi głównej po odbiciu od powierzchni zwierciadła

staje się wiązką promieni rozbieżnych.

Przykłady zastosowania zwierciadła
wypukłego:

- lusterka wsteczne w samochodach,
- lustra na skrzyżowaniach
- bombka choinkowa

12

(OG) OPTYKA GEOMETRYCZNA

T01 – Zjawisko odbicia światła

 robert.szczotka(at)gmail.com Fizyka i astronomia, Liceum

2010/2011

12

1)
2)

Źródła