Transcript 2012_03_30_0

Optika
Turinys
Akies optinė sandara
Ragena
Tinklainė
Lęšiukas
Stiklakūnis
Spindulių susikirtimas normalioje akyje
Spindulių susikirtimas trumparegėje akyje
Spindulių susikirtimas toliaregėje akyje
Atgal į turinį...
Pabaiga
Teorija
Akis
Akis – regos organas. Akies optinė sandara panaši į fotoaparato sandarą. Akies optinę sistemą sudaro
ragena, lęšiukas, bei stiklakūnis. Ši sistema veikia kaip mažo židinio nuotolio glaudžiamasis lęšis.
Pagrindinė akies dalis yra lęšiukas. Jį laikantys raumenys gali susitraukti arba atsipalaiduoti. Taip
keičiamas lęšiuko storis, o kartu ir židinio nuotolis. Nuo kūno sklindantys spinduliai, praėję lęšiuką, akies
tinklainėje sudaro tikrąjį, sumažintą ir apverstą atvaizdą, kuris sudirgina regimojo nervo galūnes. Šis
signalas perduodamas į smegenis, ir žmogus mato neapverstą daikto atvaizdą.
Akies prisitaikymas matyti įvairiai nuo jos nutolusius daiktus
vadinamas akies akomodacija.
Mažiausias atstumas, kuriuo akis be ypatingo raumenų įtempimo
gali matyti daikto detales, vadinamas geriausio matymo nuotoliu.
Sveikos akies geriausias matymo nuotolis yra 25 cm.
Trumparegėje akyje daikto vaizdas susidaro ne tinklainėje, o prieš tinklainę. Kad vaizdas susidarytų
trumparegių žmonių tinklainėje, naudojami akiniai su sklaidomaisiais lęšiais.
Toliaregėje akyje daikto atvaizdas susidaro už tinklainės. Toliaregiams tinka akiniai su glaudžiamaisiais
lęšiais, nes jų akies laužiamąją gebą reikia padidinti.
Regėjimo ydų
taisymas:
• trumparegiams padeda
akiniai su sklaidomaisiais
lęšiais:
Atgal į turinį...
• toliaregiams padeda
akiniai su glaudžiamaisiais
lęšiais:
Pabaiga
Vizual.
Šviesos dispersija
Prizmė;
Ekranas su maža skylute;
Lemputė;
B - Iš lemputės išeinantis baltos šviesos spindulys;
Q - Per prizmę einantys ir išeinantys lūžę spinduliai;
D - Gaunamas spektras.
Q
D
B
Atgal į turinį...
Pabaiga
Teorija
Film.
Šviesos dispersija
Dispersija (šviesos sklaida) vadinamas baltos šviesos skaidymasis į
spektrus.
Balta šviesa yra sudėtinė. Praėjusi per trikampę prizmę, balta šviesa
suskyla į spektrą: raudoną, oranžinę, geltoną, žalią, žydrą, mėlyną ir
violetinę.
Eidami per prizmę, tie spinduliai lūžta nevienodai: labiausiai – violetinė,
mažiausiai – raudoni
Stiklinė prizmė išsklaido baltą šviesą į minėtas septynias sudedamąsias
dalis. Tai paaiškinama tuo, kad baltą šviesą sudaro skirtingų ilgių
elektromagnetinės bangos ir absoliutinis šviesos lūžio rodiklis n priklauso
nuo šviesos greičio medžiagoje.
Spalva — regėjimo pojūtis, kurį akyje
sukelia
tam
tikro
dažnio
elektromagnetinė banga:
• neskaidrūs kūnai yra tokios spalvos,
kokios spalvos spindulius jie atspindi;
• skaidrūs kūnai yra tokios spalvos,
kokios
spalvos
spindulius
jie
praleidžia.
Raudonos šviesos greitis prizmėje yra
didžiausias, todėl jos absoliutinis lūžio
rodiklis yra mažiausias; violetinės
spalvos
greitis
prizmėje
yra
mažiausias, todėl jos absoliutinis lūžio
rodiklis yra didžiausias.
Atgal į turinį...
Pabaiga
Spalvų filtravimas ir maišymas.
Jei baltąja šviesa apšviečiamas
spalvotas filtras, pro jį prasiskverbia
tik filtro spalvos (to paties bangos
ilgio intervalo) šviesa, o kitų spalvų
šviesa sugeriama. Tai filtravimas,
arba spalvų skaidymas. Jei tokiu
būdu išskirta dviejų skirtingų spalvų
šviesa nukreipiama į baltą paviršių,
akimi matoma trečia spalva (dviejų
spalvų mišinys). Tai suminis spalvų
maišymas (spalvų sudėtis) Spalvų
maišymąsi galite pamatyti čia
Vizual. Film.
Šviesos interferencija
Lemputė;
Z - Ekranas su viena maža skylute;
X – Ekranas su dviem viena šalia kitos esančiom skylutėm;
C – Ekranas;
C
X
Į ekraną krintantys
spinduliai;
Z
A
B
Atgal į turinį...
Pabaiga
A,B – sritis, kur bangos
užkloja viena kita;
Matomas tamsūs ir šviesūs
ruožai srityje A, B;
Teorija
Film.
Šviesos interferencija
Dviejų ar kelių koherentinių bangų sudėtis vadinama
bangų interferencija. Sinchroniškos (sutapančios
laiko atžvilgiu) ir vienodo dažnio bangos vadinamos
koherentinėmis, o jas sukeliantys šaltiniai –
koherentiniais.
Interferencijios maksimumai susidarys tose
erdvės vietose, kur bangų eigos (kitaip tariant,
nueito kelio) skirtumas Δd lygus lyginiam
pusbangių skaičiui. (λ – šviesos bangos ilgis)
d  2k

2
; čia k  0,1,2,3,...
Interferencijios minimumai susidarys tose
erdvės vietose, kur bangų eigos (kitaip tariant,
nueito kelio) skirtumas Δd lygus nelyginiam
pusbangių skaičiui. (λ – šviesos bangos ilgis)
d  (2k  1)
Atgal į turinį...

2
; čia k  0,1,2,3,...
Pabaiga
Vizual. Film.
Šviesos difrakcija
1. Šviesos difrakcija, apšviečiant šviesa mažą kliūtį.
2. Šviesos difrakcija, apšviečiant šviesa plokštumos kraštą.
3. Šviesos difrakcija, apšviečiant difrakcinę gardelę.
Atgal į turinį...
Šviesos difrakcija apšviečiant mažą
kliūtį
Šviesos šaltinis;
Kliūtis;
Ekranas;
Šviesos spinduliai;
Užlinkstantys spinduliai;
Ekrane matomas vaizdas.
Atgal į turinį...
Pabaiga
Teorija
Film.
Šviesos difrakcija apšviečiant
plokštumą
Neskaidri plokštuma;
Ekranas;
Lygiagretūs šviesos spinduliai;
Užlinkę spinduliai;
Ekrane matomas vaizdas.
Atgal į turinį...
Pabaiga
Teorija
Film.
Šviesos difrakcija per difrakcinę
gardelę
Difrakcinė gardelė;
Glaudžiamasis lęšis;
Ekranas, kuris yra židinio plokštumoje;
Lygiagretūs šviesos spinduliai;
Pro atskirus plyšius praėję šviesos pluošteliai;
Užlinkę šviesos pluošteliai;
Per glaudžiamąjį lęšį praėję
spinduliai;
Ekrane gautas vaizdas;
F
Atgal į turinį...
Pabaiga
Teorija
Film.
Šviesos difrakcija
Šviesos difrakcija vadinamas šviesos bangų, einančių pro kliūčių kraštą, užlinkimas (nukrypimas
Čia d – kliūties
nuo tiesaus kelio).
matmuo, λ - šviesos
Difrakcija yra stebima atstumu l nuo kliūties, jei tenkinama sąlyga
d2
l
bangos ilgis.
4
Difrakcinį vaizdą ekrane galima gauti apšvietus šviesa kliūtį,
kurios matmenys apytiksliai lygūs krintančios šviesos
bangos ilgiui (d ≈ λ).
Šviesa taip pat užlinksta, pereidama labai mažų
matmenų skylutę, neskaidrų diską, vielutę arba siaurą plyšį
(žr. paveikslą).
Plokštelėje specialia įranga įrėžus lygiagrečius rėžius, gauname neskaidriais tarpais perkirsti siauri
šviesą praleidžiantys plyšiai. Tokia plokštelė vadinama skaidriąja difrakcine gardele. Difrakcinę
atspindžio gardelę sudaro metalinis veidrodis, kurio paviršiuje vienodu atstumu įrėžta daugybė tos
pačios formos lygiagrečių rėžių. Difrakcinių gardelių viename milimetre paprastai būna nuo kelių
šimtų iki kelių tūkstančių rėžių.
Skaidraus plyšio (arba atspindžio juostos) ir neskaidraus tarpelio pločių
suma vadinama gardeles konstanta ir paprastai žymima raide d. Pro
atskirus plyšius praėję šviesos pluošteliai interferuoja ir tam tikromis
kryptimis vienas kitą stiprina arba silpnina. Iš gretimų gardelės plyšių kampu
φ sklindančių spindulių eigos skirtumas AC  dsin
Taigi, kai
d sin   2k

2
, spinduliai vienas kitą stiprina, o kai d sin   (2k  1) 
2
- silpnina; čia k = 0,1, 2, …
Atgal į turinį...
Pabaiga
Vizual. Film.
Šviesos difrakcija
Difrakcija esant
vienam plyšiui,
kai
keičiasi
plyšio dydis.
Difrakcija esant dviem
plyšiam. Plyšių dydis
kinta, o atstumas tarp
plyšiu ne.
Atgal į turinį...
Pabaiga
Difrakcija esant dviem
plyšiam. Plyšių dydis
nekinta, o keičiasi
atstumas tarp plyšiu.
Teorija
Vizual.
Šviesos poliarizacija
Lemputė;
Poliaroidas;
Ekranas;
Skersinės elektromagnetinės bangos;
Poliarizuota šviesa;
Atgal į turinį...
Pabaiga
Teorija
Film.
Šviesos poliarizacija
Šviesos prigimtis yra skersinės elektromagnetinės bangos: kintantys didžiuliu dažniu
elektrinis ir magnetinis laukai yra statmeni bangos sklidimo krypčiai.
Kadangi mūsų akis, reaguoja į elektrinio lauko virpesius, tai tik apie juos toliau ir kalbėsime.
Natūralioje šviesoje šie virpesiai vyksta visomis statmenomis spinduliui kryptimis.
Šviesa, kurioje elektrinio lauko virpesiai vyksta vienoje plokštumoje, vadinama poliarizuota
(tiksliau sakant, plokščiai poliarizuota) šviesa. O tokios šviesos išskyrimas iš natūralios
šviesos vadinamas šviesos poliarizacija.
Labai stipria poliarizacija pasižymi herapatito kristalai. 0,1 mm storio herapatito sluoksniu
padengta plona lanksti celuloido plėvelė visiškai poliarizuoja praeinančią šviesą. Tokia
optinė sistema vadinama poliaroidu arba poliarizaciniu šviesos filtru.
Natūrali šviesa, perėjusi poliaroidą tampa
poliarizuota, t.y. jos vektorius E svyruoja
kurioje nors plokštumoje .
Atgal į turinį...
Pabaiga
Vizual. Film.
Šviesos poliarizacija
Plokščiai poliarizuotos
elektromagnetinės bangos (mėlynos
spalvos), o apskritiminės poliarizacijos
elektromagnetinės bangos (raudonos
spalvos),
Atgal į turinį...
Pabaiga
Plokščiai poliarizuotos
elektromagnetinės bangos perėjimas
per poliarizatorių.
Teorija
Vizual.