Fyzika

Optika

Optika je veda, ktorá sa zaoberá skúmaním podstaty svetla a zákonitostí svetelných javov, ktoré vznikajú pri šírení svetla v prostrediach a na ich rozhraniach. Svetlo je elektromagnetické vlnenie s vlnovou dĺžkou od 380 nm do 780 nm. 

Hneď vedľa viditeľného svetla sa nachádza ultrafialové (UV) smerom do kratších vlnových dĺžok, a infračervené žiarenie (IR) smerom do dlhších vlnových dĺžok. Napriek tomu, že ľudia nevidia infračervené žiarenie, môžu ho cítiť receptormi v pokožke ako teplo (prejavuje sa aj ako opálenie). Svetelné zdroje sú telesá, ktoré vysielajú svetlo.V praxi sa zdroje rozdeľujú na: prirodzené (napr. slnko) a umelé (napr. žiarovka). Vo svetelných zdrojoch vzniká svetlo premenou rôznych druhou energie na svetelnú.

  Prostredie, ktorým sa svetlo šíri sa nazýva optické prostredie. Optické prostredie môže byť:
· priehľadné p.– svetlo prepúšťa bez výrazného zoslabenia (pohltenia, absorpcie),
· nepriehľadné p.– svetlo neprepúšťa (pohlcuje ho, alebo odráža),
· priesvitné p.- svetlo prepúšťa ale rozptyľuje ho všetkými smermi.
Optické prostredie, ktoré má vo všetkých smeroch rovnaké vlastnosti je rovnorodé.

Lom svetla

Keď lúč dopadá na rozhranie kolmo, postupuje v skle v tom istom smere, v ktorom dopadol na rozhranie. Keď však lúč dopadá na rozhranie šikmo pod uhlom α > 0˚, lúč postupuje v zmenenom smere, nastáva lom svetla ku kolmici alebo od kolmice. Lomený lúč zviera s kolmicou dopadu  k - uhol lomu β. Ak prechádza svetelný lúč z opticky redšieho prostredia (voda)  do opticky hustejšieho (sklo) nastáva lom ku kolmici - α > ϐ.

 
Ak ale prechádza svetelný lúč z opticky hustejšieho prostredia (voda) do opticky redšieho (vzduch) nastáva lom od kolmice – α < ϐ.

 Pri zistení veľkostí niekoľkých dvojíc uhlov α a ϐ a vypočítaním ich sínusov zistíme že platí pomer:  . Na základe Huygensovho princípu vieme, že , čo je vzťah platný aj pre svetlo, pričom v1 je rýchlosť svetla v prvom prostredí a v2 je rýchlosť svetla v druhom prostredí. Definujeme absolútny index lomu n, kde v1 = c je rýchlosť svetla vo vákuu a v2 = v, je rýchlosť svetla v druhom prostredí. Vyjadríme ho pomerom . Absolútny index lomu udáva, koľkokrát je rýchlosť svetla v látke menšia ako rýchlosť svetla vo vákuu. Vieme, že pre danú látku pri stálych podmienkach (teplota, tlak), závisí index lomu od vlastnosti svetla – frekvencie (farby). Preto všeobecne považujeme za index lomu látky monofrekvenčné svetlo – svetlo s jedinou frekvenciou.
Keď svetlo prechádza z optického prostredia s indexom lomu n1, v ktorom má veľkosť rýchlosti v1, do prostredia s indexom lomu n2, , kde má veľkosť rýchlosti v2, platí:
a zákon lomu svetla môžeme vyjadriť: alebo n1 sin α = n2 sin ϐ

Pre lom svetla platí:
Lomený lúč zostáva v rovine dopadu. Pomer sínusu uhla dopadu a sínusu uhla lomu je pre dve dané prostredia veličina stála a rovná sa obrátenému pomeru absolútnych indexov lomu prostredí.
Tento zákon lomu zistil v 17. storočí Willebrod Snell, preto sa nazýva tiež Snellov zákon.

 

Vypracovala Belokostolská Tamara