Optika.doc Fizika

Optika Šviesai atispindint nuo neskaidrių lygių paviršių( veidrodinis atspindys) galioja atspindžio dėsniai: • krintantis ir atispindėjęs spindulys bei statmuo veidrodžio paviršiui spindulio kritimo taške yra vienoje plokštumoje; • atspindžio kampas lygus spindulio kritimo kampui. Nuo neskaidrių nelygių paviršių šviesa atsispindi visomis kryptimis – vyksta sklaidusis atspindys. Kai šviesa pereina dviejų skaidrių terpių ribą, pasikeičia spindulio kryptis. Reiškinys vadinamas šviesos lūžimu. Šviesos lūžimo dėsnis: • krintantysis spindulys, lūžęs spindulys ir per kritimo tašką nubrėžtas statmuo terpes skiriančiam paviršiui yra vienoje plokštumoje. • kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis toms terpėms yra pastovus dydis:

Čia n1,n2- pirmos ir antros terpės absoliutinis lūžio rodiklis; n- tų dviejų terpių santykinis rodiklis. Absoliutinis lūžio rodiklis parodo, kiek kartų šviesos greitis c vakuume yra didesnis už šviesos greitį v atitinkamoje terpėje. Pavyzdžiui, pirmos terpės absoliutinis lūžio rodiklis

Šviesai pereinant iš terpės, kurios lūžio rodiklis yra didesnis, į terpę su mažesniu lūžio rodikliu lūžio kampas yra didesnis už kritimo kampą. Esant tam tikram kritimo kampui α0, lūžio kampas lygus 900, ir šviesa nukreipta į antrąją terpę, nes atsispindi nuo terpės skiriamojo paviršiaus visišku atspindžiu. Kampas α0 vadinamas ribiniu visiško atspindžio kampu. Jis priklauso nuo terpių santykinio lūžio rodiklio.

. Skaidrus kūnas, apribotas dviejų sferinių paviršių, vadinamas lęšiu. Lęšiai yra glaudžiamieji ir sklaidomieji. Spinduliai, lygiagretūs su pagrindine optine ašimi, perėję glaudžiamąjį lęšį, susikerta taške, vadinamame pagrindiniu židiniu. Tokie spinduliai, perėję lęšį, sklinda praskleidžiančiu spindulių pluoštu, ir tik šių spindulių tęsiniai susikerta taške, priešais lęšį. Sklaidomojo lęšio židinio nuotolis yra neigiamas (F<0), o glaudžiamojo- teigiamas (F>0). Daikto nuotolis nuo lęšio žymimas d, atvaizdo - f, lęšio židinio nuotolis F. Lęšio formulė užrašoma taip:

Čia f yra teigiamas, kai atvaizdas yra realus. Jei atvaizdas menamas, f rašomas su minuso ženklu. Lęšio tiesiniu didinimu vadinamas atvaizdo ir daikto linijinių matmenų santykis:

. Šviesa yra elektromagnetinės bangos. Kvantas – šviesos šaltinio energijos porcija.

Čia ε – kvantų energija, λ – bangos ilgis, h – Planko konstanta, [h]=6,62*10-34 J*s. Fotonas egzistuoja tik judėdamas šviesos greičiu. Fotonas neturi rimties masės. Joks kūnas negali judėti greičiu, didesniu už šviesos greitį tuštumoje.

Čia n – absoliutinis lūžio rodiklis, v – šviesos greitis medžiagoje. Erdvinis kampas – erdvės dalis, kuria riboja kūginis paviršius.

Čia Ω – erdvės kampas, [Ω] = 1 sr, S – rutulio paviršiaus plotas, R – rutulio spindulys. Šaltinio šviesos stiprumas - dydis apibūdinantis spinduliavimo galią vieno steradiano erdviniame kampe. Φ = I Ω. Čia Φ – šviesos srautas, [Φ] = 1 lm, I – šviesos stipris.

Čia E – apšviestumas, [E] = 1 lx, S – plotas.

Čia E – apšviestumas statmenais spinduliais, R – atstumas iki šviesos šaltinio. E = E0 cosα. Čia E0 – apšviestumas statmenais spinduliais, cosα – spindulių kritimo kampas. Jungtinė apšviestumo formulė:

Čia R1 – atstumas iki šviesos šaltinio. Interferencija – bangų sudėtis. Šviesos interferencijos maksimumas: δ=kλ. Čia δ – optinių kelių skirtumas, λ – bangos ilgis, k – bet koks sveikasis skaičius. Šviesos interferencijos minimumas:

Holografija – daikto erdvinio vaizdo užrašymo ir atgaminimo metodas, pagristas šviesos interferencija. Šviesos difrakcija – šviesos sklidimo užlinkimas už kliūties. Difrakcinė gardelė – optinis prietaisas skirtas tirti šviesos sudėčiai ir matuoti bangų ilgiams. Kai šviesa krinta į gardelę, maksimumų padėtį nusako lygtis ; čia d - gardelės konstanta, m - maksimumo eilės numeris, λ - šviesos bangos ilgis. Poliarizuota šviesa – šviesa, kurioje elektrinio lauko virpesiai vyksta vienoje plokštumoje. Spektras – vaivorykštės spalvų juosta. Dispersija – baltos šviesos skaidymas į spektrą. Balta spalva yra sudėtinė, sudaryta iš spektro spalvų. Infraraudonieji spinduliai – nematomi šiluminiai spinduliai , kurių ilgių diapazonas yra nuo 760 nm iki 3*103 μm. Šie spinduliai sklinda nuo visų kūnų, kurių temperatūra aukštesnė už aplinkos.

Ultravioletiniai spinduliai – nematomi spinduliai, kurių ilgių diapazonas yra nuo 10 iki 400 nm. Spektroskopas – prietaisas skirtas spektrams vizualiai tirti. Ištisinis spektras – spektras, sudarytas iš tolygiai besikeičiančių spalvų. Juos gauname išskaidę šviesą, kurią skleidžia visi įkaitę kietieji ir skystieji kūnai. Linijinis spektras – spektras, sudarytas iš atskirų spalvotų linijų tarp , kurių yra juodas fonas. Tai praretintų dujų, garų, išgarintų kietųjų kūnų ar skysčių spektrai. Juostinis spektras – spalvotos juostos atskiros juodo fono. Tai paretintų dujų ar garų molekulinių struktūrų spektrai. Absorbcijos spektras – ištisinis spektras, perkirstas tamsiomis linijomis. Kirchhofo dėsnis – dujos sugeria tokius spindulius, kokios pačios skleidžia, kai švyti. Doplerio efektas – ne tik garso, bet ir šviesos bangų ilgis kinta dėl šaltinio ir stebėtojo judėjimo vienas kito atžvilgiu. Rentgeno spinduliai – labai trumpos elektromagnetinės bangos, kurių bangos ilgių intervalas yra nuo 10-3 iki 10 nm. Rentgeno spinduliai prasiskverbia pro šviesai neskaidrias medžiagas. Fotoefektas – elektronų išsilaisvinimas iš medžiagos veikiant šviesai. Pirmasis fotoefekto dėsnis – soties fotosrovės stiprumas yra tiesiog proporcingas krintančiam šviesos srautui. Antrasis fotoefekto dėsnis – didžiausias fotoelektronų greitis nepriklauso nuo apšviestumo – jis priklauso tik nuo spindulių dažnio ir elektrodo medžiagos.

Čia e – elektrono krūvis, m – elektrono masė, Ust – stabdymo įtampa ( įtampa, kuriai esant nevyksta fotoefektas ). Einšteino lygtis:

Čia h – Planko konstanta, υ – šviesos dažnis, Ai – išsilaisvinimo darbas.

Čia υ0 – fotoefekto raudonoji riba ( mažiausias dažnis, kurio spinduliai dar sukelia metale fotoefektą ). Radioaktyvumas – savaiminis spinduliavimas. α spinduliai – teigiamą krūvį turinčių greitai skriejančių dalelių srautas. β spinduliai – elektronai, judantys greičiais, artimais šviesos greičiui. γ spinduliai – labai trumpos elektromagnetinės bangos. Planetinis atomo modelis: • • didžioji atomo tūrio dalis – tuštuma;

•

• beveik visa atomo masė ir visas jo teigimas krūvis sukoncentruoti atomo branduolyje; • • elektronai skrieja apie branduolį uždaromis trajektorijomis, panašiai kaip planetos apie Saulę. Boro postulatai: • • elektronai gali skrieti apie atomo branduolį tik tam tikromis – stacionariomis – orbitomis. Kiekvieną stacionarią orbitą atitinka tam tikra atomo energijos vertė. Stacionarios būsenos atomai nespinduliuoja energijos. • • Elektronui peršokant iš vienos stacionarios orbitos į kitą, kitaip sakant, atomui pereinant iš energijos Em būsenos į mažesnės energijos En būseną, išspinduliuojamas energijos kvantas ( fotonas ). Kvanto energija lygi energijos verčių, atitinkančių tas būsenas, skirtumui.

Čia υ – išspinduliuotų bangų dažnis.

Čia λ – išspinduliuotos bangų ilgis. Lazeris – koherentinių šviesos bangų šaltinis.