Optikos teorija

Korpuskulikė šviesos teorija: šviesa yra dalelių srautas. Jos sklinda iš šaltinio į visas puses (medžiagos pernešimas). Banginė teorija: šviesa - bangos, sklindančios ypatingoje hipotetinėje erdvėje - eteryje. Eteris užpildo visą erdvę. Šviesos difrakcija - šviesos užlinkimas už kliūties.Bangos labiau užlinksta praėjusios tokias kliūtis, kurių matmenys mažai skiriasi nuo šviesos bangos ilgio. Bangos paviršius kiekvienu momentu yra ne paprasta antrinių bangų gaubtinė, o tų bangų interferencijos rezultatas (heigenco ir frenelio principas). Kadanfi šviesos bangos ilgis labai mažas, spinduliai nukrypsta nuo tiesaus sklidimo kelio nedideliu kampu. Tiesiaeigio šviesos sklidimo ir kiti geometrinės optikos dėsniai pakankamai tixlūs tiktai tada, kai šviesos sklidimo kelyje esančių kliūčių matmenys yra daug didesni už šviesos bangos ilgį (tačiau jie niekada nebūna absoliučiai tixlūs). Tiktai banginė šviesos teorija gali paaiškinti kodėl optinių prietaisų skiriamoji geba ribota. Dėl difrakcijos smulkių daiktų atvaizdai neryškūs, nes šviesa sklinda ne visiškai tiesiai, bet užlinksta už kliūčių. Dėl to atvaizdas išplinta. Net ir labai didinančiu mikroskopu negalima atšskirti daikto detalių, jeigu jų išplitę vaizdai dengia vienas kitą. Taip būna, kai daiktų tisiniai matmenys mažesni už šviesos bangos ilgį. Šviesos interferencija - šviesos susilpnėjimas arba sustiprėjimas vienam pluoštui dengiant kitą. Nekintamas interferencinis vaizdas susidaro tada, kai bangos yra suderintos: jų ilgiai vienodi, o fazių skirtumas bet kuriame erdvės taške laikui bėgant nekinta (koherentinės bangos). Atskirų šaltinių bangos nekoherentinės būtent dėl to, kad bangų fazių skirtumas nėra pastovus. Todėl maximumų ir minimumų padėtis erdvėje kinta. Plonų plėvelių spalvas galima paaiškinti sudėtimi bangų, iš kurių viena (1) atspindi nuo išorinio, o kita (2) nuo vidinio paviršiaus. Čia vyksta šviesos bangų interferencija - tokia dviejų bangų sudėtis, kai atstojamasis šviesos intensyvumas įvairiuose erdvės taškuose yra nevienodas. Šviesa sustiprėja tada, kai lūžus 2 banga nuo atsispindėjusios 1 bangos atsilieka sveiku bangų ilgių skaičiumi. Jeigu antroji banga atilieka nuo pirmosios pusbangiu arba nelyginiu pusbangių skaičiumi, tai šviesa susilpnėja. Spalvos priklauso nuo šviesos bangų ilgio (arba dažnio). Skirtingų spalvų šviesos srautus atitinka skirtingo ilgio bangos. Jeigu tarp stiklinės plokštelės ir ant jos padėto plokščiai iškilo lęšio (kurio didelis kreivumo spindulys) yra plonas oro sluoksnis, susidaro interferencinis vaizdas - koncentriniai žiedai, vadinami Niutono žiedais. Šviesos, pereinančios iš vienos aplinkos į kitą, bangos ilgis pakinta. Jeigu tarp plokštelės ir lęšio pripildysime vandens ar kito skaidraus skysčio, kurio lūžio rodiklis n - tai interferencinių žiedų spinduliai sumažės. Šviesa yra elektromagnetinės bangos. Šviesa spinduliuojama ir sugeriama kaip dalelių srautas. Interferencijos ir difrakcijos reiškinius galėjo paaiškinti tiktai banginė šviesos teorija, o spinduliavimo ir sugėrimo - korpuskulinė. Dispersija. Lūžio rodiklis nepriklauso nuo spindulių pluošto kritimo kampo, tačiau priklauso nuo jo spalvos (spalva - materialiųjų objektų savybė, suvokiama kaip regėjimo pojūtis). Skirtingų spalvų spinduliai skiriasi lūžimo laipsniu (skirtingi jų lūžimo rodikliai). Lūžio rodiklis priklauso nuo šviesos greičio v medžiagoje. Absoliutinis lūžio rodiklis n=c/v. Mažiausiai lūžtančių raudonų spindulių greitis didžiausias, o violetinių - mažiausias. Tik dėl to prizmė išskaido šviesą. Įvairių spalvų spindulių greitis tuštumoje yra vienodas. Dispersija vadiname šviesos lūžio rodiklio priklausomybę nuo virpesių dažnio (arba bangos ilgio). Poliarizacija. šviesa - skersnės bangos. Tačiau iš įprasto šviesos šaltinio sklindančio bangų pluošto dalelės virpa visomis kryptimis, statmenomis bangų sklidimo krypčiai (natūralioji banga). Turmalinas pasižymi savybe praleisti šviesos bangas su virpesiais tiktai vienoje plokštumoje (poliarizuota šviesa). Šiesą poliarizuoja poliaroidai - celiulioido ar stiklo plokštelė, kurią dengia plona herapatito kristalo plėvelė. Poliaroidų privalumas - didelis poliarizuojančio šviesą paviršiaus plotas. Trūkumas - violetinis atspalvis. Tiesiaeigis šviesos sklidimas. Šviesos sklidimo kryptį nurodo spinduliai - linijos, statmenos bangų paviršiams. Šviesos spinduliu vadinamas ne plonas šviesos pluoštas, bet linija, kuria sklinda šviesos energija. Tiesiaeigio sklidimo dėsnis: vienalytėje aplinkoje šviesa sklinda tiesiai. Mažų matmenų šaltinis meta ryškių kontūrų šešėlį. Kai šaltinio matmenys dideli - šešėliai yra nekontrastingi. Elektromagnetinių bangų energijos srauto tankis apibūdina ir šviesos bangų energiją. Tolstant nuo šaltinio, ji mažėja kaip dydis 1/R2. Šviesos atspindys. Aplinkų riboje spindulio kryptis pakinta. Dalis šviesos grįžta į pirmąją aplinką (šviesos atspindys). Dalis šviesos patenka į antrąją aplinką, kurioje ji sklinda kita kryptimi (šviesa lūžta). Jeigu riba yra paviršius, kurio nelygumai žymiai mažesni už šviesos bangos ilgį - atspindys veidrodinis. Į artimų veidrodiniams paviršių siauru pluoštu krintantys lygiagretūs spinduliai atsispindėję taip pat sklinda siauru pluoštu artimomis kryptimis (veidrodinis atspindys). Kai nelygumai didesni už šviesos bangos ilgį, siauras pluoštas aplinkų riboje išsklaidomas; atsispindėję spinduliai sklinda įvairiomis kryptimis (sklaidusis arba difuzinis atspindys). Krintantysis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir kritimo taške iškeltas statmuo dviejų aplinkų ribai yra vienoje plokštumoje; atspindžio kampas  lygus kritimo kampui . Jeigu šviesos spinduliai sklistų atvirkščia kryptimi, tai atsispindėjęs spindulys taptų krintančiuoju, o krintantysis - atsispindėjusiu (spindulių apgręžiamumas). Taškas S1 bus taško S atvaizdas plokščiajame veidrodyje (menamasis atvaizdas, nes taške S1 susikerta ne patys atsispindėję spinduliai, bet jų tęsiniai. Šviesos energija šio taško nepasiekia. Taškai S ir S1 išsidėstę simetriškai veidrodžio atžvilgiu. Šviesos lūžimas. Pasiekusi dviejų aplinkų ribą, šviesa keičia sklidimo kryptį. Dalis šviesos energijos grįžta atgal į pirmąją aplinką (atsispindi). Jeigu antroji aplinka yra skaidri, dalis šviesos gali praeiti pro aplinkų ribą. Pakinta jos sklidimo kryptis (šviesos lūžimas). Krintantysis spindulys, lūžęs spindulys ir kritimo taške iškeltas statmuo aplinkų ribai yra vienoje plokštumoje; kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis dviems aplinkoms yra pastovus dydis. ( - kritimo kampas,  - lūžio kampas). sin/sin=n. N - santykinis lūžio rodiklis (antrosios aplinkos lūžio rodiklis pirmosios aplinkos atžvilgiu). Lūžio rodiklis lygus šviesos greičių tose aplinkose, kurių riboje lyžta šviesa, santykiui: n=v1/v2. Jeigu lūžio kampas mažesnis už kritimo kampą - šviesos greitis antrojoje aplinkoje yra mažesnis. Aplinkos lūžio rodiklis tuštumos atžvilgiu vadinamas absoliutiniu šios aplinkos lūžio rodikliu. Jis lygus iš tuštumos į aplinką patenkančio spindulio kritimo ir lūžio kampų sinusų santykiui. Aplinka, kurios absoliutinis lūžio rodiklis mažesnis, įprasta vadinti optiškai retesne aplinka. Spindulys prizmėje lūžta du kartus: OA ir OB. Kampas  tarp šių paviršių - prizmės laužiamasis kampas. Spindulių nuokrypio kampas  priklauso nuo prizmės laužiamojo kampo, prizmės medžiagos lūžio rodiklio ir kritimo kampo. Visiškas atspindys. Kai >o, šviesos spindulys negali lūžti. Vadinasi, jis turi visiškai atsispindėti (visiškasis šviesos atspindys). Kritimo kampas o, atitinkantis 900 lūžio kampą, vadinamas ribiniu visiškojo atspindžio kampu. Kai sin=1, tai sino=1/n. taip galima surasti ribinę visiškojo atspindžio kampo o vertę. Visiškas atspindys naudojamas vadinamojoje skaidulinėje optikoje šviesai ir vaizdui perduoti lanksčiu skaidrių gijų pluoštais - šviesolaidžiais. Lęšis. (skaidrus kūnas, turintis du sferinius paviršius). Gali turėti 2 iškiluosius sferinius paviršius (abipus iškilas lęšis), plokščiąjį ir iškiląjį sferinį paviršius (plokščiai iškilas lęšis), iškiląjį ir įgaubtąjį sferinį paviršius (įgaubtai iškilas lęšis). Šie lęšiai per vidurį storesni ir vadinami iškilaisiais lęšiais. (tie, kurie per vidurį plonesni, negu kraštuose - įgaubtieji lęšiai). Lęšis, kurio storis yra nykstamai mažas, palygint su paviršių kreivumo spinduliais bei daikto nuotoliu nuo lęšio - plonasis. Plonojo lęšio taškai A ir B - sferinių segmentų viršūnes - yra arti vienas kito, kad juo laikome vienu tašku (lęšio optinis centras). Per lęšio optinį centrą spinduliuojantis spindulys praktiškai nelūžta. Plonojo lęšio pagrindinė optinė ašis eina per optinį centrą. Bet kuri kita tiesė, einanti per optinį centrą, vadinama šalutine optine ašimi. Iškilieji lęšiai vadinami glaudžiamaisiais. Pagrindiniai optinei ašiai lygiagretūs spinduliai, praėję pro glaudžiamąjį lęšį, susikerta taške, kuris vadinamas pagrindiniu lęšio židiniu (F). lęšis turi du pagrindinius židinius. Vienalytėje aplinkoje jie vienodai nutolę nuo lęšio (lęšio židinio nuotolis). Skirtingus kampus su pagrindine optine ašimi sudarantys lygiagretūs spinduliai, lūžę lęšyje, susikerta skirtinguose taškuose, o tie taškai yra plokštumoje, kuri statmena pagrindinei optinei ašiai ir eina per pagrindinį židinį (židinio plokštuma). Įgaubtieji lęšiai yra sklaidomieji. Lūžę spinduliai sklis skleistiniu pluoštu. Dydis, atvirkščias lęšio židinio nuotoliui, vadinamas lęšio gaubiamąją geba. D=1/F (matuojamas dioptrijomis. Lęšis, kurio židinio nuotolis - 1m turi 1D laužiamąją gebą). Plonojo lęšio formulė. (daikto atstumas d nuo lęšio, atvaizdo atstumas f nuo lęšio ir židinio nuotolis F). 1/d+1/f=1/F. jeigu lęšis yra glaudžiamasis, tai jo židinys tikrasis. Sklaidomojo lęšio FA; vminA/h; 2v; hh/2; Ehvh; Emc2; mhv/c2; pmchv/ch/; c/v; hv+E0hv’+E; E0m0c2; p’hv’/c; ppe+p’; ’-2kSin2(/2); kh/m0c; Optika Skaidrus kūnas, turintis du sferinius paviršius, vadinamas lęšiu. Tiesė, einanti per sferinių paviršių centrus, vadinama pagrindine optine ašimi. Bet kuri tiesė, einanti per lęšio optinį centrą, vadinama šalutine optine ašimi. Spinduliai, lygiagretūs pagrindinei optinei ašiai, susikerta taške, kuris vadinamas židiniu. Atstumas, nuo lęšio židinio iki optinio centro, vadinamas židinio nuotoliu. Dydis, atvirkščias lęšio židinio nuotoliui, vadinamas lęšio laužiamąja geba ir žymimas D. D1/F [dioptrija, 1D1/m] Sferinė aberacija židinyje susikerta ne visi lygiagrečiai sklidę spinduliai. Dėl to vaizdas darosi neryškus, miglotas. Norint to išvengti naudojama diafragma arba sudėtinis lęšis – aplanatas. Chromatinė aberacija spindulys lūžta ir atvaizdo pakraščiai būna vaivorykštiniai. Renkama lęšių sistema iš skirtingo stiklo – achromatas. Norint gauti taško atvaizdą, reikia gauti bent dviejų tiesių, išėjusių iš to taško, susikirtimo vietą. Spindulys, einantis per lęšio optinį centrą, krypties nekeičia. Optinei ašiai lygiagretus – nukrypsta tiesiai į jo židinį; einantis per lęšio židinį, nukrypsta lygiagrečiai optinei ašiai. Atstumas nuo daikto iki lęšio yra didesnis už dvigubą židinio nuotolį. Daikto atvaizdas gaunamas tikras, apverstas ir sumažintas. Taip susidaro fotoaparate, žmogaus akyje. Jeigu daiktas yra arčiau lęšio negu dvigubas nuotolis, jis gaunamas tikras, apverstas ir padidintas. 1/F1/f+1/d Lęšio linijinis didinimas: kf/d, k(f-F)/F Mikroskopas Pirmasis lęšis, į kurį žiurime, vadinamas okuliaru, o antrasis – objektyvu. Mikroskopo vamzdis – tubusas. Stebimas daiktas dedamas netoli už objektyvo židinio. Okuliaras nustatomas taip, kad taškas A1 būtų arčiau jo židinio nuotolio. Susidaro menamas, apverstas, padidintas objekto vaizdas. Mikroskopas gali padidinti iki 3000k. smarkiai didinantys pasižymi šviesos disfrakcija. Teleskopas Būna refraktoriai ir reflektoriai. I Stebint teleskopu Ff, nes 1/d darosi nykstamai maža. Teleskopo didinimas kampinis. k/ kuo didesnis kampas, tuo geriau matome. kF1/F2. Teleskopo objektyvo ir okuliaro židiniai sutampa. Stebint teleskopu, į akis patenka tiek kartų daugiau šviesos, kiek kartų objektyvo plotas didesnis už akies vyzdžio plotą. II tai veidrodinis teleskopas. Šviesos pluoštas atsispindi reflektoriuje ir netoli židinio plokštumos sudaro tikrą, apverstą ir sumažintą šviesulio atvaizdą. Nedideliu veidrodėliu atvaizdas pasukamas, nukreipiamas į didinimo lupą – okuliarą ir stebimas. Akis Laužiamoji geba gali keistis. Akomodacija- lęšiuko savybė keisti židinio nuotolį, taikantis prie daikto nuotolio. Susidaro akies tinklainėje. Adaptacija­- prisitaikymas prie šviesos. Tamsoje vyzdys išsiplečia. Konvergencija- akių sugebėjimas pakreipti regėjimo ašis į stebimą objektą. Astigmatizmas – daiktų kontūrai matomi neryškūs, nes šviesos taškas matomas kaip linija, elipsė ar netaisyklingos formos dėmė. Geriausias regėjimo nuotolis L0.25m Skaidrioje vienalytėje terpėje šviesa sklinda tiesiai. Linija, kuria sklinda šviesa, vadinama šviesos spinduliu. Šviesos greitis ore yra apie 300 000 km/s. Optikos dalis, kuria nagrinėja šviesos sklidimą skaidriomis terpėmis remdamasi šviesos spinduliu, vadinamas geometrine optika. Krintantysis ir atsispindėjęs spindulys bei statmuo veidrodžio paviršiui spindulio kritimo taške yra vienoje plokštumoje; atspindžio kampas lygus spindulio kritimo kampui 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 dviem aplinkoms yra pastovus dydis. Medžiagos lūžio rodiklis vakuumo atžvilgiu vadinamas absoliutiniu lūžio rodikliu. Jis parodo, kiek kartų šviesos greitis c vakuume yra didesnis už šviesos greitį v atitinkamoje medžiagoje. Visos šviesos, sklindančios iš optiškai tankesnės terpės į retesnę terpę, atspindys nuo retesnės terpės vadinamas visiškuoju atspindžiu. Šviesos energija tiriantis optikos skyrius vadinamas fotometrija. Šviesos stipris yra fizikinis dydis, apibudinantis šaltinio spinduliavimo intensyvumą. Šviesos stiprio matavimo vienetas [ I ]= 1 cd . Kandela – tai stipris šviesos, kurią spinduliuoja 1/60 cm2 ploto platininio kandelos etalono anga platinos kietėjimo temperatūroje, kai slėgis lygus 101 325 Pa Šviesos srautas nusako, kokį energijos kiekį šviesa atneša į kūno paviršiaus plotą per 1s. Šviesos srauto matavimo vienetas vadinamas liemenu (lm) [  ] = 1 lm Apšvieta vadinamas vienetiniam paviršiaus plotui tenkantis šviesos srautas. Apšvietos matavimo vienetas vadinamas liuksu (lx) [ E ]= 1 lx = 1 lm/m2 1 liuksas – tai paviršiaus apšvieta, kurią sukelia 1 lm šviesos srautas, krintantis į 1 m2 ploto pavirčių. Kai šviesa krinta statmenai paviršiui, jo apšvieta tiesiog proporcinga šaltinio šviesos stipriui ir tavirkščiai proporcinga atstumo nuo šaltinio iki apšviečiamo paviršiaus kvadratui Fizika. Optika

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!