Každý vie alebo aspoň počul, že svetlo má vlastnosť lomu a odrazu. Ale iba vzorce geometrickej a vlnovej optiky môžu vysvetliť, ako, alebo skôr na akom základe sa to deje. A celé toto učenie je založené na koncepte „lúča“, ktorý zaviedol Euklides tri storočia pred naším letopočtom. Čo je teda lúč, vedecky povedané?
Lúč je priamka, pozdĺž ktorej sa pohybujú svetelné vlny. Ako, prečo - na tieto otázky odpovedajú vzorce geometrickej optiky, ktorá je súčasťou vlnovej optiky. Ten druhý, ako by sa dalo predpokladať, zaobchádza s lúčmi ako s vlnami.
Vzorce geometrickej optiky
Zákon priamočiareho šírenia: lúč v médiu rovnakého typu má tendenciu šíriť sa priamočiaro. To znamená, že svetlo sa pohybuje po najkratšej ceste, ktorá existuje medzi dvoma bodmi. Dalo by sa dokonca povedať, že svetelný lúč sa snaží šetriť čas. Tento zákon vysvetľuje javy tieňa a penumbry.
Ak má napríklad samotný zdroj svetla malú veľkosť alebo je umiestnený v takej veľkej vzdialenosti, ževeľkosti možno ignorovať, svetelný lúč vytvára jasné tiene. Ale ak je zdroj svetla veľký alebo veľmi blízko, potom svetelný lúč vytvára neostré tiene a čiastočné tiene.
Zákon nezávislej propagácie
Svetelné lúče majú tendenciu šíriť sa nezávisle od seba. To znamená, že sa navzájom nijako neovplyvnia, ak sa pretínajú alebo prechádzajú v nejakom homogénnom médiu. Zdá sa, že lúče si neuvedomujú existenciu iných lúčov.
Zákon reflexie
Predstavme si, že osoba namieri laserové ukazovátko na zrkadlo. Samozrejme, lúč sa odrazí od zrkadla a bude sa šíriť v inom médiu. Uhol medzi kolmicou na zrkadlo a prvým lúčom sa nazýva uhol dopadu, uhol medzi kolmicou na zrkadlo a druhým lúčom sa nazýva uhol odrazu. Tieto uhly sú rovnaké.
Vzorce geometrickej optiky odhaľujú mnohé situácie, na ktoré nikto ani len nepomyslí. Napríklad zákon odrazu vysvetľuje, prečo sa môžeme vidieť v „priamom“zrkadle presne takí, akí sme, a prečo jeho zakrivený povrch vytvára iný obraz.
Vzorec:
a - uhol dopadu, b - uhol odrazu.
a=b
Zákon lomu
Lúč dopadu, lúč lomu a kolmica na zrkadlo sú umiestnené v rovnakej rovine. Ak sa sínus uhla dopadu vydelí sínusom uhla lomu, získa sa hodnota n, ktorá je pre obe prostredia konštantná.
n ukazuje, pod akým uhlom lúč z prvého média prechádza do druhého a ako zloženie týchto médií koreluje.
Vzorec:
i - uhol dopadu. r - uhol lomu. n21 - index lomu.
sin i/sin r=n2/ 1= n21
Zákon reverzibilnosti svetla
Čo hovorí zákon reverzibility svetla? Ak sa lúč šíri pozdĺž presne definovanej trajektórie v jednom smere, potom bude rovnakú trasu opakovať v opačnom smere.
Results
Vzorce geometrickej optiky v trochu zjednodušenej forme vysvetľujú, ako funguje lúč svetla. V tomto nie je nič ťažké. Áno, vzorce a zákony geometrickej optiky zanedbávajú niektoré vlastnosti vesmíru, ale ich dôležitosť pre vedu nemožno podceňovať.
