Transcript θ α

Οπτικά φαινόμενα
(Ανάκλαση – Διάθλαση)
1
Ανάκλαση του φωτός
Κατοπτρική ανάκλαση
Διάχυση του φωτός
προσομοίωση
2
Ανάκλαση και διάθλαση του φωτός
Μέσο I
θr
θα
γωνία θα=γωνία θr
διαχωριστική
επιφάνεια (επίπεδη)
Μέσο II
θb
γωνία θb<γωνία θα
Μέσο I οπτικά αραιότερο από το μέσο II
υI > υII
3
Ανάκλαση και διάθλαση του φωτός
4
Νόμοι της ανάκλασης
1. Η προσπίπτουσα ακτίνα, η
ανακλώµενη και η κάθετη στην
επιφάνεια στο σηµείο πρόσπτωσης,
βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
2. Η γωνία ανάκλασης θr, είναι ίση
µε τη γωνία πρόσπτωσης θα.
θr = θα
5
Δείκτης διάθλασης (n)
Ορισμός:
n 
ταχύτητα φωτός στο κενό
c

ταχύτητα φωτός στο μέσο
υ
Επειδή
c≥υ,
Σχέση n-λ:
ισχύει:
n ≥ 1
λο
n 
λ
(απόδειξη)
Επίσης ισχύουν οι σχέσεις:
(απόδειξη)
6
λ1
λ2
Μέσο 1 οπτικά αραιότερο από μέσο 2
f1=f2
υ1>υ2
λ1>λ2
n1<n2
7
Νόμοι της διάθλασης
1. Η προσπίπτουσα ακτίνα, η
διαθλώμενη και η κάθετη στη
διαχωριστική επιφάνεια των δύο
μέσων, στο σημείο πρόσπτωσης της
ακτίνας βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
8
2. Όταν το φως είναι µονοχρωματικό, ο
λόγος
του
ημίτονου
της
γωνίας
πρόσπτωσης (θα) προς το ημίτονο της
γωνίας διάθλασης (θb) είναι ίσος µε τον
αντίστροφο λόγο των δεικτών διάθλασης
των δύο μέσων.
nb
ημθα

ημθb
nα
(Νόμος του Snell)
 nα  ημθα  nb  ημθb
9
Σχέση γωνιών ανάκλασης και διάθλασης
Όταν μια ακτίνα διαδίδεται από οπτικά αραιότερο μέσο
σε οπτικά πυκνότερο (na<nb), η διαθλώμενη ακτίνα
πλησιάζει την κάθετη (θa>θb)
Απόδειξη:
na
θa
nb>na
θb
ημθ b n α n a  n b

 ημθ b  ημθα
ημθα n b
(θ α , b οξείες γγωνίες
 b  θ α
10
Φαινόμενα που εξηγούνται
με τη διάθλαση
11
Φαινομενική ανύψωση αντικειμένου
12
“Σπασμένο” αντικείμενο
13
Ατμοσφαιρική διάθλαση
φαινομενική
θέση αστέρα
ατμόσφαιρα
πραγματική
θέση αστέρα
14
Παραβολικές κεραίες
15
Ολική εσωτερική ανάκλαση
16
Σχέση γωνιών ανάκλασης και διάθλασης
Όταν μια ακτίνα διαδίδεται από οπτικά πυκνότερο μέσο
σε οπτικά αραιότερο (na>nb), η διαθλώμενη ακτίνα
απομακρύνεται από την κάθετη (θa>θb)
nb
θb
na>nb
θa
ημθb
nα
na  nb

  
 ημθb  ημθα
ημθα
nb
(θα ,θb οξείες γωνίες)
      θb  θα
17
θα<θb
θα=θcrit , θb=900
θα>θcrit
Διάθλαση
Οριακή κατάσταση
διάθλασης
Ολική ανάκλαση
θb
θα
μέσο b
nb
θb=900
θcrit
θα>θcrit
θα
μέσο α
nα
na>nb
18
Ολική ανάκλαση
19
Αν θb=900 τότε ημθb=1 και θα=θcrit
θcrit=οριακή ή κρίσιμη γωνία
ημθcrit
nb
=
nα
Η σχέση ισχύει όταν η ακτινοβολία
πηγαίνει από οπτικά πυκνότερο σε
οπτικά αραιότερο μέσο (nα>nb)
20
Εφαρμογές ολικής ανάκλασης
21
Οπτικές ίνες
Προσομοίωση οπτικής ίνας
22
Περισκόπιο υποβρυχίου
Το γυαλί έχει κρίσιμη γωνία θr = 41,10
450
450
23
Γιατί το διαμάντι λαμποκοπά στο φως;
Στο διαμάντι η κρίσιμη
γωνία είναι θc = 240.
Το μεγαλύτερο μέρος
του φωτός που μπαίνει
στο διαμάντι υφίσταται
ολική
ανάκλαση
στις
διάφορες έδρες του και
εξέρχεται από τις έδρες
σχεδόν κάθετα.
24