Fizyka w gimnazjum – optyka




Pobierz 111.56 Kb.
NazwaFizyka w gimnazjum – optyka
Data konwersji15.10.2012
Rozmiar111.56 Kb.
TypDokumentacja
FIZYKA W GIMNAZJUM – OPTYKA


opracowanie p. Elżbieta Gaca


Światło jako część widma elektromagnetycznego określił Maxwell. Wszystkie fale wchodzące w skład widma mają charakter elektromagnetyczny i rozchodzą się w próżni z tą samą prędkością. Różnią się jedynie długością fali. Najdłuższe fale (o najmniejszej częstotliwości) służą do przesyłania audycji radiowych na duże odległości, krótsze fale są wykorzystywane w komunikacji telewizyjnej i satelitarnej. Wąski zakres stosunkowo krótkich fal elektromagnetycznych wykorzystują nasze oczy i dzięki temu możemy widzieć.






Światło jest falą elektromagnetyczną, której długość leży w obszarze pomiędzy 0,38-0,76*10 -6m. i porusza się w próżni z prędkością równą c=299792 km/s, (niezależnie od długości fali – barwy).


Potwierdzeniem falowej natury promieniowania świetlnego są zjawiska dyfrakcji (ugięcia) i interferencji światła.


Zjawisko dyfrakcji można zaobserwować przy przejściu światła przez wąskie szczeliny lub przeszkody.


Interferencję światła, można uzyskać przez rozdwojenie wiązki promieni pochodzących z jednego źródła i wytworzenie między nimi różnicy dróg, wskutek czego do określonego punktu powierzchni oświetlonej docierają fale świetlne o jednakowej długości i różnicy faz. Po raz pierwszy uzyskał tą metodą interferencję światła Young przez ugięcie fal na dwóch szczelinach.





Załamanie światła


Światło przechodząc przez granicę dwóch ośrodków ulega załamaniu.

Gdy światło przechodzi z jednego ośrodka do drugiego nie zmienia swojej częstotliwości, zmienia się długość światła.









Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania, zwany współczynnikiem załamania n ośrodka drugiego względem pierwszego, jest równy stosunkowi prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku pierwszym do prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku drugim.

W obu ośrodkach
promień fali padającej, promień fali załamanej i prosta prostopadła (normalna) do granicy ośrodków leżą w jednej płaszczyźnie.


Odbicie światła


Ś
wiatło przy odbiciu zachowuje się tak samo jak fale mechaniczne.


Kąt padania jest równy kątowi odbicia.


Promień fali padającej, promień fali odbitej i prosta prostopadła (normalna) płaszczyzny odbijającej leżą w jednej płaszczyźnie.


ZWIERCIADŁĄ


Zwierciadło jest to wypolerowana powierzchnia metalu, szkła (lustra) lub wody.

Zwierciadła dzielimy na:

  • płaskie, np. lustro

  • kuliste (wklęsłe i wypukłe)



W zwierciadle płaskim powstaje obraz pozorny, to znaczy, że powstał w wyniku przecięcia się przedłużeń promieni odbitych.

Przyjmijmy:

x - odległość przedmiotu od zwierciadła

y - odległość obrazu od zwierciadła





Promień równoległy do osi po odbiciu przechodzi przez ognisko.

Promień przechodzący przez ognisko po odbiciu jest równoległy do osi.


ZWIERCIADŁA SFERYCZNE


Jeżeli wypolerujemy wewnętrzną powierzchnię zwierciadła, to otrzymamy zwierciadło sferyczne wklęsłe. Jeśli wypolerujemy zewnętrzną powierzchnię, to uzyskamy zwierciadło sferyczne wypukłe.





O – środek krzywizny zwierciadła

r – promień krzywizny

w – wierzchołek

w0 – tzw. główna oś optyczna zwierciadła





Promień krzywizny r zwierciadła pokrywa się z normalną (tzn. prostą prostopadłą do płaszczyzny zwierciadła).





Twierdzenie 1.

Wiązka promieni biegnąca równolegle do głównej osi optycznej po odbiciu od płaszczyzny zwierciadła skupia się w jednym punkcie, leżącym na głównej osi optycznej zwanej ogniskiem F


F – ognisko

f – ogniskowa


r = 2 f


Twierdzenie 2.

Jeśli promień świetlny przechodzi przez ognisko F, to po odbiciu od zwierciadła biegnie równolegle do osi optycznej




Twierdzenie 3.




Jeżeli promień świetlny pada w wierzchołek zwierciadła, to po odbiciu biegnie symetrycznie względem osi optycznej.


ZWIERCIADŁA WYPUKŁE


Jeżeli promień świetlny biegnie równolegle do osi optycznej, to po odbiciu biegnie tak, że przedłużenie promienia odbitego przechodzi przez ognisko z drugiej strony.





Jeżeli promień przechodzi przez ognisko F, to po odbiciu biegnie równolegle do osi optycznej zwierciadła.


KONSTRUKCJA OBRAZÓW W ZWIERCIADŁACH SFERYCZNYCH WKLĘSŁYCH


x – odległość przedmiotu od zwierciadła

y – odległość obrazu od zwierciadła


OBRAZY

I. dla x >2f lub x > r


  1. obraz rzeczywisty (przecięły się promienie odbite)

  2. pomniejszony p < 1

  3. odwrócony

  4. f < y < 2f



II. x = 2f to y = 2f


  1. rzeczywisty

  2. tych samych rozmiarów

  3. p = 1



III. f < x < 2f to y > 2f

  1. obraz rzeczywisty

  2. powiększony

  3. p > 1




      1. x = f to y = nieskończoność

Obraz nie powstaje.








V. x < f to y < 0


  1. obraz pozorny (przecinają się przedłużenia promieni odbitych)

  2. obraz prosty

  3. p > 1




x

y

Charakter obrazu

p

x > 2f

f < y < 2f

Odwrócony, rzeczywisty

p < 1

x = 2f

y = 2f

Odwrócony, rzeczywisty

p = 1

x < 2f

y > 2f

Odwrócony, rzeczywisty

p > 1

x = f

y = nieskończoność

---------------

-------------

x < f

y < 0

Prosty, pozorny

p > 1



Obraz

  1. pozorny – przecinają się przedłużenia promieni odbitych

  2. prosty

  3. pomniejszony





Obraz

  1. pozorny – przecinają się przedłużenia promieni odbitych

  2. prosty

  3. pomniejszony






p – powiększenie p =


RÓWNANIE ZWIERCIADŁA SFERYCZNEGO





gdzie: f – ogniskowa zwierciadła

x – odległość przedmiotu od zwierciadła

y – odległość obrazu od zwierciadła


SOCZEWKI








W soczewce po dwukrotnym załamaniu światło przechodzi przez ognisko.

Soczewki mają 2 ogniska




Symbol soczewki skupiającej




Rozpraszającej


Konstrukcja obrazów w soczewkach skupiających

I.




.

Są spełnione te same twierdzenia o biegu promieni świetlnych co w soczewkach.


  1. Obraz rzeczywisty (powstaje w wyniku przecięcia się promieni załamanych.)

  2. Pomniejszony p < 1

  3. Odwrócony

  4. x > 2f to f < y < 2f





II.


1. x = 2f to y = 2f

  1. obraz rzeczywisty

  2. tych samych rozmiarów p = 1






III.


1. f < x < 2f to y > 2f

2. obraz rzeczywisty

  1. p > 1






.


IV.


x = f to y = nieskończoność








V,


1. x < f to y < 0

2. obraz pozorny – powstaje na przecięciu się promieni załamanych

3. p > 1






x

y

Charakterystyka obrazu

p

x > 2f

f < y < 2f

Obraz rzeczywisty, odwrócony

p < 1

x = 2f

y = 2f

Obraz rzeczywisty, odwrócony

p = 1

f < x < 2f

y > 2f

Obraz rzeczywisty, odwrócony

p > 1

x = f

y = nieskończoność

----------------

------------------

x < f

y < 0

Obraz pozorny, prosty

p > 1



Porównaj tabele obrazów zwierciadeł sferycznych wklęsłych i soczewek skupiających.


Twierdzenie.

Promień świetlny przechodzący przez środek soczewki nie zmienia swojego kierunku rozchodzenia się.


PLASZCZYZNA OGNISKOWA


Promienie równoległe do osi soczewki przecinają się w ognisku.




Na soczewkę padają również promienie świetlne pod dowolnym kątem – one nie skupiają się w ognisku, lecz tzw. płaszczyźnie ogniskowej, która zawiera punkt zwany ogniskiem.




Promienie 1 i 2 tworzą wiązkę promieni równoległych, więc po załamaniu przetną się w jednym punkcie A, leżącym w płaszczyźnie ogniskowej.


KONSTRUKCJA promienia załamanego dla promienia padającego pod dowolnym kątem.

  1. do promienia 1 rysujemy promień równoległy 2 taki, aby przechodził przez środek soczewki..

  2. Promień załamany do promienia 1 nie zmienia kierunku rozchodzenia się.

  3. promień 2 przecina płaszczyznę ogniskową w tym samym punkcie A, w którym przecina ją promień 1. (płaszczyznę ogniskowa jest równoległa do soczewki i przechodzi przez ognisko f.



Zadanie.


Znajdź ogniska soczewki, wiedząc jak biegną przez nią promienie padające i załamane. (patrz rysunki)





Szukam ogniska F1




Szukam ogniska F2









Dodaj dokument na swoim blogu lub stronie

Powiązany:

Fizyka w gimnazjum – optyka iconFizyka 204 Optyka geometryczna

Fizyka w gimnazjum – optyka iconZagadnienia na kolokwium zaliczeniowe wykładu "Fizyka III optyka"

Fizyka w gimnazjum – optyka iconWim fizyka II. Zadania na 1 kolokwium – drgania, fale, optyka geometryczna

Fizyka w gimnazjum – optyka iconLista 5 – Fotometria, optyka falowa, mechanika relatywistyczna, fizyka współczesna

Fizyka w gimnazjum – optyka iconAdam Obstarczyk 1te optyka Optyka

Fizyka w gimnazjum – optyka iconFizyka Techniczna IV sem. Fizyka stosowana – Fizyka I Technika Konwersji Energii

Fizyka w gimnazjum – optyka iconTok a : Fizyka doświadczalna, Fizyka teoretyczna, Fizyka komputerowa

Fizyka w gimnazjum – optyka iconGimnazjum – fizyka – klasa I temat: kinematyka

Fizyka w gimnazjum – optyka iconRozkład materiału fizyka I astronomia kl. 3 Gimnazjum

Fizyka w gimnazjum – optyka iconPojęcia optyka. Optyka

Umieść przycisk na swojej stronie:
Rozprawki


Baza danych jest chroniona prawami autorskimi ©pldocs.org 2014
stosuje się do zarządzania
Rozprawki
Dom