Światło i optyka

Prezentacja na lekcję

fizyki

Paula Błaszczyńska

Klasa III b

Światło to:



Potocznie nazywa się tak widzialną część promieniowania

elektromagnetycznego, czyli promieniowanie widzialne

odbierane przez siatkówkę oka ludzkiego np. w określeniu

światłocień. Precyzyjne ustalenie zakresu długości fal

elektromagnetycznych nie jest tutaj możliwe, gdyż wzrok

każdego człowieka charakteryzuje się nieco inną

wrażliwością, stąd za wartości graniczne przyjmuje się

maksymalnie 380-780 nm, choć często podaje się mniejsze

zakresy (szczególnie od strony fal najdłuższych) aż do

zakresu 400-700 nm.



W nauce pojęcie światła jest jednak szersze (używa się

pojęcia promieniowanie optyczne), gdyż nie tylko światło

widzialne, ale i sąsiednie zakresy, czyli ultrafiolet i

podczerwień można obserwować i mierzyć korzystając z

podobnego zestawu przyrządów, a wyniki tych badań

można opracowywać korzystając z tych samych praw fizyki.

Źródła światła

Przedmioty, które widzimy,

mogą same wysyłać światło

lub odbijać światło

padające na nie. Te, które

same emitują światło

nazywamy źródłami

światła. Dla ludzi

najważniejszym źródłem

światła jest Słońce bez

którego nie istniałoby życie

na ziemi. Źródła światła

dzielimy na naturalne oraz

sztuczne.

Sztuczne źródła światła

Sztuczne oświetlenie jest

wynikiem dążenia ludzi

do uniezależnienia się

od ograniczeń

narzucanych im przez

naturę. Chcąc

przedłużyć swoją

działalność na godziny

wieczorne i nocne

zaczęto posługiwać się

różnymi dostępnymi

źródłami światła.

Soczewki

Soczewka jest najprostszym urządzeniem optycznym. Jest zrobiona z

przezroczystego materiału (szkło, tworzywa sztuczne, żele, a nawet z

wody). Jednak, aby taka właśnie bryła mogła być soczewką jej

powierzchnie ograniczające (zamykające materiał, z którego jest

wykonana w całość) muszą być "koliste" - (mają kształt wycinka sfery,

walca lub innej bryły obrotowej powstałej z obrotu paraboli, hiperboli),

albo też jedna z powierzchni może być płaska.

Soczewki znalazły swoje zastosowanie w: mikroskopach, lunetach,

lornetkach, lupach, okularach leczniczych, soczewkach kontaktowych,

spektrofotometrach, aparatach fotograficznych, kamerach filmowych

itd..

Typy soczewek skupiających

Soczewki o dwóch powierzchniach "kolistych"

nazywamy dwustronnie wypukłymi - soczewki te

mają taką własność skupiania promieniowania, np.

światła.

Typy soczewek rozpraszających

Soczewki mające powierzchnie o kształcie wklęsłym,

nazywamy dwustronnie wklęsłymi. Gdy jedna z

powierzchni ograniczających soczewkę jest wklęsła, a

druga wypukła, to otrzymujemy soczewkę wklęsło -

wypukłą.

Sposoby otrzymywania obrazu

za pomocą soczewek

Obraz rzeczywisty

powstaje w punktach przecięcia

się rzeczywistych promieni i można otrzymać go na

ekranie.

Obraz pozorny

powstaje w punktach przecięcia się

przedłużeń rzeczywistych promieni i nie można

otrzymać go na ekranie.

Podczas konstrukcji obrazu, ze wszystkich promieni

wydobywających się ze źródła, najlepiej wziąć te,

których bieg jesteśmy w stanie przewidzieć.

Niech x oznacza odległość przemiotu od soczewki

Niech y oznacza odległość obrazu od soczewki

x>2f

Jeżeli przedmiot znajduje się przed

soczewką skupiającą w odległości

większej od podwójnej ogniskowej x>2f,

powstaje obraz rzeczywisty, odwrócony,

pomniejszony w odległości f<y<2f

x=2f

Jeżeli przedmiot znajduje

się przed soczewką

skupiającą w odległości

podwójnej ogniskowej

x=2f, powstaje obraz

rzeczywisty, odwrócony,

tej samej wielkości w

odległości y=2f

f < x < 2f

Jeżeli przedmiot znajduje się przed soczewką

skupiającą w odległości f<x<2f, powstaje obraz

rzeczywisty, odwrócony, powiększony w odległości

y>2f

x=f

Jeżeli przedmiot znajduje się przed soczewką skupiającą w

odległości x=f, nie powstaje obraz, ponieważ promienie ani

ich przedłużenia nie przetną się, ponieważ są do siebie

równoległe.

0<x<f

Jeżeli przedmiot znajduje się przed soczewką

skupiającą w odległości mniejszej od ogniskowej,

powstaje obraz pozorny, prosty, powiększony, po tej

samej stronie co przedmiot i przypisujemy mu

ujemną odległość soczewki.

Soczewki rozpraszające

W przypadku soczewki rozpraszającej cechy obrazu zawsze są

identyczne bez względu na odległość przedmiotu od soczewki

(naturalnie wartość np. pomniejszenia ulega zmianie wraz ze

zmianą odległości, jednak cechą obrazu zawsze będzie to, że

jest pomniejszony; p<1) ; Obraz jest pozorny, utworzony

przez przecięcie promienia świetlnego i przedłużenia

promienia świetlnego, zawsze prosty, czyli nieodwrócony,

zawsze pomniejszony; B < 1

Odległość obrazu:obraz powstaje zawsze w odległości f < y < 0

Załamanie światła

Załamanie w fizyce to

zmiana kierunku

rozchodzenia się fali

(refrakcja fali) związana

ze zmianą jej prędkości,

gdy przechodzi do

innego ośrodka. Inna

prędkość powoduje

zmianędługości fali, a

częstotliwość pozostaje

stała.

Odbicie światła

Odbicie — zmiana

kierunku rozchodzenia

się fali na granicy dwóch

ośrodków powodująca,

że pozostaje ona w

ośrodku, w którym się

rozchodzi. Odbicie może

dawać obraz lustrzany

lub być rozmyte,

zachowując tylko

właściwości fali, ale nie

dokładny obraz jej

źródła.

Przejście światła przez pryzmat

   Po przejściu światła białego przez pryzmat obserwujemy nie

tylko odchylenie światła do pierwotnego kierunku, ale również

jego rozszczepienie na barwy. Na ekranie otrzymamy szereg

barw przechodzących w sposób ciągły jedna w drugą: od

czerwonej poprzez pomarańczową, żółtą, zieloną, niebieską aż

do fioletowej. Ten zestaw barw nazywamy widmem ciągłym

światła białego. Taką gamę kolorów, od czerwieni do fioletu

możemy taż zaobserwować, gdy światło słoneczne przenika

przez szklane przedmioty (np. kryształowy flakon) lub przez

krople deszczu (tworząc tęczę).  

Zjawiska świetlne w atmosferze:

Fotometeorami nazywamy zjawiska świetlne

pojawiające się w atmosferze, obserwowalne na

niebie, powstające na skutek zjawisk załamania,

odbicia, interferencji promieni słonecznych

(ewentualnie księżycowych).

Halo

Jest to charakterystyczny

pierścień, pojawiający się

wokół tarczy Słońca lub

Księżyca. Powstaje na sutek

załamania się światła na

kryształkach lodu,

znajdującego się w powietrzu.

Najczęściej występuje w

chmurach typu Cirrus.

Wyróżnia się mały pierścień

halo, o średnicy 22 stopnie i

duży pierścień halo,

występujący rzadziej , o

średnicy 46 stopni. Mały

pierścień halo jest

ciemniejszy, duży zazwyczaj

jest słabo widoczny.

Słup świetlny

Meteory widoczne są jako słupy świetlne przechodzące

przez tarczę księżyca lub Słońca. Obserwowane są

pod i nad tymi ciałami niebieskimi. Często bywają

widziane nad innymi świecącymi punktami. Zalicza

się je do zjawisk halo.

Słońce dolne

Jest to świetlista plama,

widoczna poniżej tarczy

słonecznej. Obraz

przypomina słońce

odbijające się w tafli

wody.

Wieniec

około trzech pierścieni,

otaczających tarcze Słońca

lub Księżyca. Są one

stosunkowo małej

wielkości.

Charakterystyczne dla tego

rodzaju zjawisk jest ich

kolorystyka - pierścień

wewnętrzny ma kolory

pochodne niebieskiego,

zewnętrzny -jest czerwony,

natomiast środkowy - może

przybierać różne barwy.

Wieniec tworzą serie takich

pierścieni, najbliższa tarczy

słonecznej lub księżycowej

jest tzw. aureola.

Iryzacja

Są to zespoły barw,

tworzące się pozornie na

chmurach, często

przybierają postać

smug. Są one

błyszczące, można je

porównać do masy

perłowej, ich odcienie są

często pastelowe.

Tęcza

Jest jednym z najbardziej znanych fotometeorów. Występuje

ona w postaci kolorowych łuków na niebie. Przybiera

barwy od fioletu do czerwieni. Tworzy się poprzez

rozszczepienie promieni świetlnych za pomocą kropelek

wody. Dlatego najczęściej można ją obserwować po

ulewnym deszczu, po burzy, kiedy w atmosferze znajdują

się jeszcze kropelki wody, a jednocześnie świeci słońce.

Jednak mogą ją wywoływać także promienie Księżyca.

Wyróżniamy tęczę główną oraz wtórną, w pierwszej z

nich barwa fioletowa znajduje się wewnątrz łuku, a

barwa czerwona - na zewnątrz, natomiast w drugiej -

sytuacja jest odwrotna. Ciekawym zjawiskiem jest biała

tęcza - pojawiająca się na mgle jako biały łuk, często

obramowany barwami: niebieską - po wewnętrznej

stronie i czerwoną - na zewnątrz.

Widmo Brockenu

Jest to zjawisko występujące w

górach. Pierwszy raz zostało

ono zaobserwowane na

szczycie Brocken w Alpach,

stąd nazwa. Obserwuje je

osoba, która stoi na szczycie

góry. Kiedy słonce oświetla

jego sylwetkę od tyłu, na

chmurze albo mgle tworzy

się jej cień, który przybiera

ogromne rozmiary. Ma się

złudzenie postaci o

nadnaturalnych rozmiarach.

KONIEC

Dziękuję za uwagę!