1
Osnovni elementi optike
Ring Nebulaširina: 1,5 lyudaljenost od Zemlje: 2000 ly(ly =9,46∙1012 km – svetlosna godina)
Optički kablosnovno sredstvo savremenih telekomunikacija
Svetlost poseduje dvostruku prirodu - talasnu i korpuskularnu:1) Svetlost je elektromagnetni talas. Električno i magnetno polje
se prostiru kao transverzalni talas.
Fizička priroda svetlosti
2) Svetlost se sastoji iz čestica koje se kreću u pravcu njenog prostiranja. Ove čestice ne poseduju masu i nazivaju se fotoni.
Energija fotona: (h=6,626∙10-34 J∙s - Plankova konstanta)νhE f =
2
Svetlost u spektru elektromagnetnih talasa
Vidlji i kt
Ultraljub. Infracrveno Mikrotalasi
Vidljivi spektar
Gama X-zraci
- Kako je svetlost talas ima definisano: c, λ i ν.- Vidljiva svetlost ima talasnu dužinu 400-700 nm.- Talasnu dužinu oko opaža kao boju:
crvena: 600-735 nmzelena: 520-580 nmljubičasta 400-450 nm
Brzina svetlostiBrzina svetlosti u vakuumu je univerzalna fizička konstanta i iznosi približno c0=3∙108 m/s.Za sve druge sredine se definiše indeks prelamanja koji predstavlja d b i tl ti k i d t j di i
ccn 0=
odnos brzine svetlosti u vakuumu i u datoj sredini:
-U opštem slučaju indeks prelamanja zavisi od talasne dužine n=n(λ).
- U vazduhu je brzina svetlosti približno ista kao u vakuumu n≈1.j- Primeri:
voda: n=1,33staklo: n=1,46 - 1,7
- Sredine sa većim indeksom prelmamanja tj. manjom brzinom svetlosti nazivamo optički gušćim.
3
Kako je svetlost talas podleže svim talasnim pojavama:
- Odbijanje (refleksija)
Pojave pri prostiranju svetlosti
j j ( j )
- Prelamanje
- Interferencija
- Difrakcija
P l i ij- Polarizacija
Apsorbcija,transmisija, refleksijaPri prostiranju svetlosti kroz neku sredinu svetlost se delimično:-Odbija od granične površine sredine ( koeficijent refleksije R)-Prolazi kroz sredinu (koeficijent transmisije T)Prolazi kroz sredinu (koeficijent transmisije T)-Apsorbuje se u sredini pri čemu slabi njen intenzitet (koeficijent apsorpcije A)
4
-Pri apsorpciji svetlosti, svetlosna energija se pretvara u toplotnu energiju.
leII α−= 0
U homogenoj sredini intenzitet svetlosti opada po eksponencijalnom zakonu.
Geometrijska optikaKako svetlost ima kratku talasnu dužinu njeno prostiranje se može analizirati uz pomoć zrakova svetlosti.
- Zrak je normala na talasni front.-U geometrijskoj optici se smatra da se zraci prostiru nezavisno jedan od drugog.- Zrakovi se prostiru pravolinjski u pravcu i smeru prostiranja svetlosti.- Zrak se predstavlja kao usmerena duž.- Iz jednog izvora svetlosti možemo povući neograničen broj zrakova.
5
Zakon odbijanja svetlosti (refleksije)
βα =β
- Upadni ugao i odbojni ugao zraka svetlosti su jednaki.
α β
Up g j g j- Upadni i odbojni zrak leže u istoj ravni sa normalom na površinu.
Ogledalska i difuzna refleksija
Ogledalska refleksija npr. odbijanje od ogledala ili uglačane metalne površine
Difuzna refleksija, odbijanje od svake površine koja nije idealno glatka.
odbijeni zraci
g p
6
n1α
Zakon prelamanja svetlosti (refrakcije)
n2β
αsin 1c βαβα sinsin
sinsin
212
1 nncc ==
Radi se o zakonu prelamanja talasa. Ovde brzine možemo izraziti preko indeksa prelamanja sredine n.
n1
n2
αn2> n1
Primeri prelamanja zraka svetlosti:
Prelazak svestlosti iz optički ređeβ
nα
Prelazak svestlosti iz optički ređe u optički gušću sredinu. Svetlost se prelama ka normali.
n1
n2β
n1> n2
Prelazak svestlosti iz optički gušće u optički ređu sredinu. Svetlost se prelama od normale.
7
Refleksija od ravne površine (formiranje lika kod ravnog ogledala)
lik
p l
predmet
Imaginaran lik.Zraci se seku u produžetku.
lp =Predmet i lik se nalaze na jednakom rastojanju od ogledala.
Refleksija od sfernih površina (sferno ogledalo)
F – žiža sfernog ogledala, tačka gde se seku svi zraci koji padaju na ogledalo paraleno sa osom ogledala. Žiža se nalazi na udaljenju f od temena ogledala.
8
Formiranje lika kod izdubljenog sfernog ogledala
Izvrnut realan lik.
P
lp
L
lpf111 +=
Važi veza između udaljenja predmeta p, lika l i žižne daljine ogledala f :
Prelamanje na planparalelnoj pločici
n1α
n2
β
β
α n1
9
Prelamanje zraka kod sočiva
F i F su žiže sabirnog sočiva tačke gde se sabiraju svi zraci kojiF1 i F2 su žiže sabirnog sočiva, tačke gde se sabiraju svi zraci koji padaju na sočivo paraleleno sa glavnom osom sočiva.
Formiranje lika kod sabirnog sočiva
Slučaj 1: Predmet se nalazi iza žiže: p > f
Izvrnut realan lik.
P
L
Izvrnut realan lik.
lpf
lpf111 +=Kao i kod sfernog ogledala, važi ista jednačina:
10
Formiranje lika kod sabirnog sočiva
Slučaj 2: Predmet se nalazi između žiže i sočiva: p < f
Lupa
Uspravan imaginaran lik.
PL
p
lpf111 +=
l
Disperzija svetlosti
Bela svetlost
Skretanje žute svetlosti
Kako indeks prelamanja zavisi od talasne dužine tj boje svetlosti
Mera disperzije
Kako indeks prelamanja zavisi od talasne dužine tj. boje svetlosti, svetlost različitih boja se prelama pod različitim uglom. Ova pojava se naziva dipserzijom svetlosti i koristi se za razlaganje bele svetlosti na boje (dobijanje spektra).
11
Efekat staklene bašte
Sunčevo zračenje prolazi kroz atmosferu i biva apsorbovano na površini Zemlje
Apsorbovana energija je emitovana kao toplotno infracrveno zračenje.
Top Related