Transcript Konstrukcja obrazów w zwierciadłach i soczewkach - INF-WLF

Konstrukcja obrazów w zwierciadłach i
soczewkach.
Monika Jazurek
Spis treści.
1.
Prostoliniowe rozchodzenie się światła.
2.
Prawo odbicia światła.
3.
Prawo załamania światła.
4.
Zwierciadła.
5.
Konstrukcja obrazu w zwierciadłach płaskich.
6.
Zwierciadła kuliste.
7.
Konstrukcja ogniska w zwierciadłach kulistych.
8.
Konstrukcja obrazu w zwierciadłach wklęsłych.
9.
Konstrukcja obrazu w zwierciadłach wypukłych.
10.
Soczewki.
11.
Konstrukcja obrazu w soczewkach skupiających.
12.
Konstrukcja obrazu w soczewkach rozpraszających.
Prostoliniowe rozchodzenie się światła
W ośrodkach jednorodnych (np. w próżni) światło porusza się
po liniach prostych. Jeżeli światło na swej drodze napotyka
ciało nieprzezroczyste, na ekranie powstaje cień tego ciała.
Prawo odbicia światła
Zjawisko odbicia fal polega na zamianie kierunku rozchodzenia się
fal na granicy dwóch ośrodków, przy czym fala nie opuszcza danego
ośrodka rozprzestrzeniania się.
 
Prawo odbicia
W zjawisku odbicia fal kąt odbicia jest równy kątowi padania.
Promień padający, promień odbity i normalna do powierzchni
odbijającej, wystawiona w punkcie padania, leżą w jednej
płaszczyźnie.
Prawo załamania światła
Zjawisko załamania fal polega na zmianie kierunku rozchodzenia się fal
na granicy dwóch ośrodków, przy przejściu z jednego ośrodka do
drugiego, na skutek różnej prędkości fali w tych ośrodkach.
Jeśli światło pada na granicę dwóch przezroczystych ośrodków, to zwykle
jego część odbija się (zgodnie z prawem odbicia), a część wchodzi do drugiego
ośrodka. Mówimy, że światło załamuje się.
Prawo załamania światła
sin  1

sin  2
Zwierciadła
Zwierciadło jest to wypolerowana powierzchnia
metalu, szkła (lustra) lub wody.
Zwierciadła dzielimy na:
* płaskie, np. lustro
* kuliste (wklęsłe i wypukłe)
Konstrukcja obrazu w zwierciadłach płaskich
Obraz w zwierciadle
płaskim jest:
Zwierciadła
• pozorny, czyli został
utworzony przez
przedłużenia promieni
świetlnych.
• prosty, czyli nie
odwrócony.
• tej samej wielkości,
Zwierciadła kuliste
Oprócz zwierciadeł płaskich używane są również zwierciadła kuliste (są
nimi np. zwierciadła stosowane na skrzyżowaniach ulic, w lusterkach i
reflektorach samochodów, w lusterkach dentystycznych).
Zwierciadło kuliste stanowi część gładkiej, wypolerowanej powierzchni kuli.
W związku z tym rozróżniamy zwierciadła kuliste:
* wklęsłe - gdy jako zwierciadło wykorzystujemy wewnętrzną
powierzchnię kuli
* wypukłe - gdy jako zwierciadło wykorzystujemy zewnętrzną
powierzchnię kuli.
Każde zwierciadło kuliste posiada:
• środek krzywizny - jest nim
środek kuli (O),
• promień krzywizny - jest nim
promień kuli (r),
• oś główną - którą jest prosta
przechodząca przez środek
krzywizny (O) i środek czaszy
zwierciadła (S).
Zwierciadło kuliste (wklęsłe i wypukłe) powstaje jako
wycinek sfery. Charakteryzuje je promień krzywizny r.
symbole zwierciadła
r
wklęsłego
wypukłego
Konstrukcja ogniska w zwierciadłach kulistych
Konstrukcja ogniska F
Konstrukcja ogniska pozornego F
O - środek krzywizny, czyli środek kuli, z której zwierciadło
zostało wycięte
r - promień krzywizny, czyli promień kuli, z której zwierciadło
zostało wycięte (OA)
F - ognisko zwierciadła, czyli punkt przecięcia promieni odbitych
f - ogniskowa zwierciadła, czyli odcinek łączący powierzchnię
zwierciadła z ogniskiem
Dla równoległych do osi optycznej
promieni ogniskowa jest równa połowie
promienia.
r
f 
2
Konstrukcja obrazu w zwierciadłach wklęsłych
przedmiot
F
O
obraz
Cechy:
•rzeczywisty
•odwrócony
•pomniejszony
Konstrukcja obrazu w zwierciadłach wklęsłych
x
y
przedmiot
F
O
obraz
f - ogniskowa
x - odległość przedmiotu
od zwierciadła
f
1 1 1
 
f x y
y - odległość obrazu
od zwierciadła
Obraz w zwierciadłach wklęsłych
dla x > 2f lub x > r
obraz rzeczywisty (przecięły się
promienie odbite)
pomniejszony p < 1
odwrócony
x = 2f to y = 2f
rzeczywisty
tych samych rozmiarów
p=1
Obraz w zwierciadłach wklęsłych
f < x < 2f to y > 2f
obraz rzeczywisty
powiększony
p>1
x = f to
y = nieskończoność
obraz nie powstaje
x < f to y < 0
obraz pozorny (przecinają się przedłużenia
promieni odbitych)
obraz prosty
powiększony p > 1
Konstrukcja obrazu w zwierciadłach wypukłych
przedmiot
F’
obraz
F
O
Cechy:
•pozorny
•prosty
•pomniejszony
Soczewki
Soczewki to ciała przezroczyste (zbudowane najczęściej ze
szkła), ograniczone z obu stron powierzchniami kulistymi lub
z jednej strony powierzchnią kulistą, a z drugiej płaską.
Rozróżniamy soczewki wypukłe i wklęsłe. W powietrzu
soczewki wypukłe skupiają, a wklęsłe rozpraszają.
•
Soczewkę charakteryzują:
Główna oś optyczna – prosta prowadzona przez
środki krzywizn soczewki
• Dwa ogniska rzeczywiste
• Dwa ogniska pozorne
• Ogniskowa – odległość każdego ogniska od
środka soczewki
• Zdolność skupiająca soczewki
Soczewki
Rodzaje soczewek:
soczewki skupiające (wypukłe)
symbol
soczewki rozpraszające (wklęsłe)
Konstrukcja ogniska w soczewkach
Konstrukcja ogniska F
F
Konstrukcja ogniska pozornego F
F
Konstrukcja obrazu w soczewkach skupiających
przedmiot
F
obraz
F
Cechy:
•rzeczywisty
•odwrócony
•pomniejszony
Konstrukcja obrazu w soczewkach skupiających
x
y
przedmiot
F
obraz
F
f - ogniskowa
x - odległość przedmiotu
od zwierciadła
f
Równanie
podobnie jak dla
zwierciadła
1 1 1
 
f x y
y - odległość obrazu
od zwierciadła
Konstrukcja obrazu w soczewkach rozpraszających
przedmiot
F
F
obraz
Cechy:
•pozorny
•prosty
•pomniejszony
Obraz w soczewkach skupiających
x > 2f to f < y < 2f
rzeczywisty
odwrócony
pomniejszony p < 1
.
2f
x = 2f to y = 2f
obraz rzeczywisty
tych samych rozmiarów
p=1
f < x < 2f to y > 2f
obraz rzeczywisty
powiększony
p>1
.
.
f
.
f
obraz
przedmiot
2f
2f
.
obraz
.
.
f
.
f
2f
2f
obraz
.
.
f
przedmiot
.
f
przedmiot
.
2f
Obraz w soczewkach skupiających
x = f to y = nieskończoność
obraz nie powstaje
.
.
f
x < f to y < 0
obraz pozorny – powstaje na
przecięciu się promieni
załamanych,
prosty
powiększony
p>1
.
f
2f
.
f
.
2f
Powiększenie
Powiększenie obliczamy jako stosunek
wysokości obrazu do wysokości przedmiotu:
p
lub
hy
hx
y
p
x
Źródła:




https://brain.fuw.edu.pl/edu/Fizyka:Podstawy_fizyki_dla_optyk%C3%B3w_okularowych_II/Odbicie_i_za%C5%82
amanie_%C5%9Bwiat%C5%82a
http://prezi.com/wjyyveqfoppg/optyka/
http://prezi.com/imhn05kpujwk/optyka-podstawowe-informacje/
http://www.google.pl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&uact=8&ved=0CDwQFjAF&url=h
ttp%3A%2F%2Fgimnazjumnawojowa.ionic.pl%2Fpliki%2Fkolko_fizyczne%2Foptyka_prezentacja%2520wszystko.
ppt&ei=s4rOU-jQHsKr7AbBx4DYAQ&usg=AFQjCNE3FEcXd-J5p7NQG4UsRnjwZMRVDA&bvm=bv.71198958,d.bGE
Podsumowanie