Refrakcja i soczewki – podstawy optyki
Fizyka
Zestaw obejmuje najważniejsze pojęcia związane z załamaniem światła i działaniem soczewek. Uczysz się, czym jest refrakcja, od czego zależy kierunek załamania, jakie są rodzaje soczewek oraz jak powstają obrazy w prostych układach optycznych.
1.Refrakcja
Refrakcja to załamanie fali, najczęściej światła, podczas przejścia z jednego ośrodka do drugiego. Dochodzi do zmiany kierunku rozchodzenia się fali, ponieważ zmienia się jej prędkość w nowym ośrodku.
2.Załamanie światła
To zmiana kierunku biegu promienia świetlnego na granicy dwóch ośrodków przezroczystych. Występuje wtedy, gdy światło pada na granicę ośrodków pod kątem innym niż prosty.
3.Ośrodek optyczny
Ośrodek optyczny to substancja, w której może rozchodzić się światło, na przykład powietrze, woda lub szkło. Każdy ośrodek ma określone właściwości wpływające na prędkość światła.
4.Współczynnik załamania
Współczynnik załamania określa, jak bardzo dany ośrodek spowalnia światło. Im większy współczynnik załamania, tym mniejsza prędkość światła w tym ośrodku.
5.Promień padający
Promień padający to promień światła, który dociera do granicy dwóch ośrodków przed załamaniem lub odbiciem.
6.Promień załamany
Promień załamany to promień, który po przejściu do drugiego ośrodka zmienia kierunek zgodnie z prawami załamania światła.
7.Normalna do powierzchni
Normalna to prosta poprowadzona prostopadle do granicy ośrodków w punkcie padania promienia. Do niej mierzy się kąt padania i kąt załamania.
8.Kąt padania
Kąt padania to kąt między promieniem padającym a normalną do powierzchni w punkcie padania.
9.Kąt załamania
Kąt załamania to kąt między promieniem załamanym a normalną do powierzchni w punkcie, gdzie światło przechodzi do drugiego ośrodka.
10.Prawo załamania światła
Gdy światło przechodzi z ośrodka optycznie rzadszego do gęstszego, załamuje się do normalnej. Gdy przechodzi z gęstszego do rzadszego, załamuje się od normalnej.
11.Ośrodek optycznie gęstszy
To ośrodek, w którym światło rozchodzi się wolniej niż w innym ośrodku. Przykładowo szkło jest optycznie gęstsze od powietrza.
12.Soczewka
Soczewka to przezroczysty element optyczny ograniczony dwiema powierzchniami, z których przynajmniej jedna jest krzywa. Zmienia bieg promieni świetlnych przez załamanie.
13.Soczewka skupiająca
Soczewka skupiająca jest grubsza w środku niż na brzegach. Równoległe promienie światła po przejściu przez nią zbiegają się w jednym punkcie, czyli ognisku.
14.Soczewka rozpraszająca
Soczewka rozpraszająca jest cieńsza w środku niż na brzegach. Równoległe promienie po przejściu przez nią rozchodzą się tak, jakby wychodziły z ogniska pozornego.
15.Oś główna soczewki
Oś główna to prosta przechodząca przez środek soczewki i jej środki krzywizn. Jest osią symetrii soczewki.
16.Środek optyczny soczewki
To punkt w pobliżu środka soczewki, przez który promień świetlny przechodzi bez zmiany kierunku, jeśli soczewka jest cienka.
17.Ognisko soczewki
Ognisko to punkt na osi głównej, w którym po przejściu przez soczewkę skupiającą zbiegają się promienie równoległe do osi głównej. W soczewce rozpraszającej jest to punkt pozorny.
18.Ogniskowa
Ogniskowa to odległość między środkiem optycznym soczewki a ogniskiem. Oznacza się ją zwykle literą .
19.Obraz rzeczywisty
Obraz rzeczywisty powstaje tam, gdzie promienie świetlne po przejściu przez soczewkę naprawdę się przecinają. Taki obraz można otrzymać na ekranie.
20.Obraz pozorny
Obraz pozorny powstaje tam, gdzie przecinają się jedynie przedłużenia promieni. Nie można go otrzymać na ekranie, ale można go zobaczyć, patrząc przez układ optyczny.
21.Cechy obrazu w soczewce skupiającej
W soczewce skupiającej obraz może być rzeczywisty lub pozorny, powiększony lub pomniejszony, prosty lub odwrócony. Zależy to od położenia przedmiotu względem ogniska.
22.Cechy obrazu w soczewce rozpraszającej
Soczewka rozpraszająca tworzy zawsze obraz pozorny, prosty i pomniejszony. Obraz ten znajduje się po tej samej stronie soczewki co przedmiot.
23.Zastosowania soczewek
Soczewki stosuje się między innymi w okularach, lupach, aparatach fotograficznych, mikroskopach, lornetkach i teleskopach. Pozwalają korygować wzrok i powiększać obrazy.
24.Pozorna „złamana” łyżka w wodzie
Przedmiot częściowo zanurzony w wodzie wydaje się zgięty lub przesunięty, ponieważ promienie światła załamują się na granicy wody i powietrza. To codzienny przykład refrakcji.