Podsumowanie

Podsumowanie

1.1 Rozchodzenie się światła

  • Prędkość światła w próżni wynosi c = 2,997 924 58 ⋅ 10 8 ⁢ m ∕ s ≈ 3 ⋅ 10 8 ⁢ m ∕ s c = 2,997 924 58 ⋅ 10 8 ⁢ m ∕ s ≈ 3 ⋅ 10 8 ⁢ m ∕ s .
  • Współczynnik załamania materiałów jest dany wzorem n = c ∕ v n= c ∕ v , gdzie c c jest prędkością światła w próżni, a v v prędkością światła w materiale.
  • Model światła jako promienia świetlnego opisuje drogę światła jako linię prostą. Dział optyki wyjaśniający zjawiska optyczne przy wykorzystaniu pojęcia promienia nazywany jest optyką geometryczną.
  • Światło może poruszać się ze źródła do innego miejsca na trzy sposoby: (1) prosto ze źródła w próżni; (2) w różnych ośrodkach; (3) po odbiciu od zwierciadła (lustra).

1.2 Prawo odbicia

  • Gdy promień światła pada na gładką powierzchnię, kąt odbicia jest równy kątowi padania.
  • Zwierciadło ma gładką powierzchnię i odbija światło pod określonym kątem.
  • Światło jest rozpraszane, gdy odbija się od chropowatej powierzchni.

1.3 Załamanie

  • Zmiana kierunku biegu promienia światła przy przejściu z jednego ośrodka do innego jest nazywana załamaniem.
  • Prawo załamania, zwane także prawem Snella, wiąże współczynniki załamania dwóch ośrodków ze zmianą kąta promienia światła przechodzącego przez granicę tych ośrodków.

1.4 Całkowite wewnętrzne odbicie

  • Kąt padania, dla którego kąt załamania wynosi 90 ⁢ ° 90⁢°, jest nazywany kątem granicznym.
  • Całkowite wewnętrzne odbicie jest zjawiskiem, które występuje na granicy pomiędzy dwoma ośrodkami, gdy kąt padania w pierwszym ośrodku jest większy od kąta granicznego; wówczas całe światło jest odbijane z powrotem do tego ośrodka.
  • Światłowody umożliwiają transmisję światła przez plastikowe lub szklane włókna, dzięki wykorzystaniu zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia.
  • Okładzina światłowodu (płaszcz) zapobiega przechodzeniu światła pomiędzy włóknami w wiązce.
  • Rozbłyski światła w diamentach wywołane są zjawiskiem całkowitego wewnętrznego odbicia powiązanym z dużym współczynnikiem załamania światła.

1.5 Rozszczepienie

  • Rozdzielenie światła białego w pełne widmo długości fal jest nazywane dyspersją (rozszczepieniem światła).
  • Tęcza powstaje w wyniku występowania zjawisk załamania i odbicia prowadzących do rozszczepienia światła słonecznego w ciągły rozkład barw (widmo ciągłe).
  • Rozszczepienie światła (dyspersja) może być przyczyną problemów w układach optycznych.

1.6 Zasada Huygensa

  • Zgodnie z zasadą Huygensa każdy punkt czoła fali jest źródłem nowej fali kolistej (lub kulistej w przypadku przestrzennym), tak zwanej fali wtórnej, rozprzestrzeniającej się z taką samą prędkością i w tym samym kierunku co fala pierwotna. Nowe czoło fali jest styczne do powierzchni wszystkich fal kolistych.
  • Zwierciadło odbija padającą falę pod kątem równym kątowi padania, potwierdzając prawo odbicia.
  • Prawo załamania można wyjaśnić, stosując zasadę Huygensa dla czoła fali przechodzącej z jednego ośrodka do drugiego.
  • Ugięcie fali na krawędziach szczeliny lub przeszkody nazywane jest dyfrakcją.

1.7 Polaryzacja

  • Polaryzacja określa kierunek drgań fali względem jej kierunku rozchodzenia. Kierunek polaryzacji jest definiowany jako kierunek równoległy do wektora natężenia pola elektrycznego fali EM.
  • Światło niespolaryzowane składa się z wielu promieni o przypadkowych kierunkach polaryzacji.
  • Światło niespolaryzowane można spolaryzować, przepuszczając je przez polaryzator lub inny materiał o takich właściwościach. Proces polaryzacji światła powoduje około dwukrotny spadek jego natężenia.
  • Natężenie I I światła spolaryzowanego po przejściu przez polaryzator wynosi I = I 0 cos 2 θ I = I 0 cos 2 θ , gdzie I 0 I 0 jest natężeniem światła padającego, a θ θ jest kątem pomiędzy kierunkiem polaryzacji światła i kierunkiem polaryzacji polaryzatora.
  • Polaryzację światła można również uzyskać w wyniku odbicia.
  • Prawo Brewstera mówi, że odbite światło jest całkowicie spolaryzowane dla kąta odbicia θ B θ B , zwanego kątem Brewstera.
  • Do polaryzacji może także dojść w wyniku rozpraszania światła.
  • Kilka rodzajów optycznie aktywnych substancji powoduje obrót kierunku polaryzacji po przejściu światła przez te substancje.