Optika (odbor)

Optika je odbor fyziky zaoberajúci sa svetlom a jeho vlastnosťami.

Delí sa na:

• Geometrickú optiku
• Vlnovú optiku
• Elektromagnetickú optiku
• Kvantovú optiku

Priamočiare šírenie svetla v rovnorodom prostredí

1.1 svetelné zdroje, optické prostredie

Lampa - svetelný zdroj

svetelné zdroje

• svetelným zdrojom je teleso v ktorom vzniká svetlo (často v dôsledku vysokej teploty)
  • mesiac a zrkadlo nie sú zdroje svetla
  • slnko a žiarovka sú zdroje svetla
• bodový svetelný zdroj - zdroj svetla, ktorého rozmery zanedbávame
• plošný svietelný zdroj - javí sa ako svietiaca plocha

...

optické prostredie

• optické prostredie delíme na:
  • nepriehľadné - svetlo sa ním nešíri ( je ich najviac )
  • priehľadné - vzduch sklo...
  • priesvitné - matné sklo, hmla
  • číre - môže byť aj priehľadné aj priesvitné - vidíme všetky farby
  • farebné - prepúšťa len jednu farbu (farebné sklo)

Pre bližšie informacie pozri Svetlo

1.2 šírenie svetla, rýchlosť svetla

šírenie svetla

• v rovnorodom prostredí sa svetlo šíri priamočiaro
• svetelný lúč - znázorňuje sa ako priamka pozdĺž ktorej sa svetlo šíri
• svetelný zväzok - vytvára ho viac lúčov
  • rovnobežný - svetlo sa šíri vo valcovom priestore
  • rôznobežný - svetlo sa šíri v kužeľovom priestore
• rovnorodé prostredie je také kde sú na všetkých miestach rovnaké prostredie napr. vzduch
  • vzduch ako rovnorodé prostredie má rovnakú teplotu rovnakú vlhkosť je čistý a pod.

rýchlosť svetla

rýchlosť svetla - za tento čas prejde svetlo z Mesiaca na Zem

• rýchlosť svetla
  • vo vákuú : 300 000 km/s (299 792 458m/s)
  • vo vzduchu : 290 000 km/s
  • vo vode : 220 000 km/s
• svetlo sa v prostredí s časticami látok šíri pomalšie

1.3 tieň

Tieň teplovzdušného balóna

• vznikne, ak je medzi svetelným zdrojom a premietacou stenou nepriehľadné teleso

2 bodové svetelné zdroje

• plný tieň - spoločný priestor kde nepreniklo svetlo ani z jedného svetelného zdroja
• polo tieň priestor kde preniklo svetlo aspoň z jedného svetelného zdroja
• napr. futbalový zápas kde futbalisti majú viac tieňov

plošný svetelný zdroj

• plný tieň prechádza pozvolna v polotieň

Pre bližšie informácie pozri tieň

1.4 Fázy mesiaca

fázy Mesiaca

• Mesiac je najbližšie vesmírne teleso k zemi
• je to prirodzená družica
• je vzdialený 384 000 km
• Mesiac sa otočí okolo svojej osi a obehne okolo Zeme za probližne rovnakú dobu (cca 28 dní)
  • z toho dôvodu vidíme vždy tú istú polovicu Mesiaca ktorá sa volá privrátená časť Mesiaca
• z tejto polovice je vždy osvetlená slnko len jedna časť - fázy Mesiaca :

1. nov (na obrázku 1)
2. pribúda (na obrázku 2,3,4)
3. spln (na obrázku 5)
4. ubúda (na obrázku 6,7,8)

• odvrátenú časť Mesiaca zo Zeme nikdy nevidíme

1.5 zatmenie slnka, zatmenie mesiaca

Zatmenie slnka, Francúzsko 1999

zatmenie slnka

Slnko, Mesiaz a Zem sú približne v jednej rovine. Vrhnutý tieň mesiaca dopadá na Zem.

• plný tieň - úplné zatmenie (pás totality)
• polotieň - čiastočné zatmenie

zatmenie mesiaca

Slnko, Zem a Mesiac sú približne v jednej rovine vrhnutý tieň Zeme dopadá na mesiac. Pozorujeme vždy úplné zatmenie.

Odraz svetla na rozhraní 2 optických prostredí

odraz svetla na rovinnom rozhraní

• prostredie môže svetlo pohltiť obr č.1.

obrázok č.1. - pohltí

• prostredie môže svetlo prepustiť obr č.2.

obrázok č.2. - prepustí

• prostredie môže svetlo odraziť obr č.3.

obrázok č.3. - odrazí

• zákon odrazu
  • dopadajúci lúč sa v bode dopadu odrazí pod uhlom odrazu
  • uhol dopadu a uhol odrazu sa rovnajú (ά = α)
  • lúč dopadu, kolmica dopadu a lúč odrazu sú v jednej rovine
• zrkadlo je dobre vyleštená kovová plocha na ktorej sa dobre odráža svetlo ( najčastejšie striebro )

rozptyl svetla

• ak dopadne rovnobežný svetelný zväzok na presne rovinnú plochu, odrazí sa ako rovnobežný
• ak na nerovinnú odráža sa všetkými smermi
• tento jav umožnuje vidieť aj predmety ktoré nie sú priamo osvetlené napr. častice vzduchu rozptylujú svetlo zo slnka

1.7 Zobrazovanie rovinným zrkadlom

• každé osvetlené teleso sa správa ako súbor svietiecich bodov
• pri zobrazovaní je predmet (skutočný) a obraz, ktorý vznikne
• tento má 3 vlastnosti
  • zmenšený alebo rovnaký, alebo zvätšený
  • priamy alebo prevrátený
  • skutočný alebo neskutočný

1.8 Guľové zrkadlá

• sú častou guľovej plochy svetlo odráža časť vnútorná - duté
  • lúče sú po odraze zbiehavé
  • pretínajú sa v F
• obraz vzniká v priesečníku aspoň 2 významných lúčov

1. lúč prechádzajúci S sa po odraze vracia späť
2. lúč rovnobežný s o sa odráža do F
3. lúč prechádzajúci cez F je po odraze rovnobežný s o

• svetlo odráža časť vonkajšia - vypuklé
• lúče sú po odraze rozbiehavé
• akoby vychádzali z F
• obraz vzniká v priesečníku aspoň 2 významných lúčov

1. lúč prechádzajúci S sa po odraze vracia späť
2. lúč rovnobežný s o po odraze akoby vychádzal z F
3. lúč ktorý ako keby vychádzal z F je rovnobežný z o