Kazalo:
Fyzika | Jednoduché fyzikálne pokusy | PaedDr. Klára VELMOVSKÁ, PhD. | Univerzita Komenského (Maj 2024)
Odboj in lom
Svetlobni žarki spremenijo smer, ko se odbijajo od površine, se premikajo iz enega prozornega medija v drugega ali potujejo skozi medij, katerega sestava se nenehno spreminja. Zakon refleksije pravi, da je pri odboju od gladke površine kot odsevanega žarka enak kotu vpadnega žarka. (Po dogovoru se vsi koti v geometrijski optiki merijo glede na normalo na površino - torej na črto, pravokotno na površino.) Odbojni žarek je vedno v ravnini, ki jo določa vpadni žarek in normalen na površino. Zakon refleksije lahko uporabimo za razumevanje slik, ki jih ustvarijo ravninska in ukrivljena ogledala. Za razliko od ogledal je večina naravnih površin groba na lestvici valovne dolžine svetlobe in posledično se vzporedni padajoči svetlobni žarki odražajo v več različnih smereh ali razpršeno. Difuzni odboj je odgovoren za sposobnost videnja večine osvetljenih površin iz katerega koli položaja - žarki segajo v oči, potem ko se odsevajo od vsakega dela površine.
Kadar svetloba, ki potuje v enem prozornem mediju, naleti na mejo z drugim prozornim medijem (npr. Zrak in steklo), se del svetlobe odbija in del prehaja v drugi medij. Ko se oddana svetloba premika v drugi medij, spreminja svojo smer potovanja; se pravi, da se lomi. Zakon loma, znan tudi kot Snell-ov zakon, opisuje razmerje med vpadnim kotom (θ 1) in kotom loma (θ 2), merjeno glede na normalno ("pravokotna črta") na površino, v matematični izrazi: n 1 sin θ 1 = n 2 sin θ 2, kjer sta n 1 in n 2 indeksa loma prvega in drugega medija. Indeks loma za kateri koli medij je brezdimenzijska konstanta, enaka razmerju hitrosti svetlobe v vakuumu in njegove hitrosti v tem mediju.
Po definiciji je indeks loma za vakuum natančno 1. Ker je hitrost svetlobe v katerem koli prozornem mediju vedno manjša od hitrosti svetlobe v vakuumu, so indeksi loma vseh medijev večji od enega, z indeksi za značilni prozorni materiali med enim in dvema. Na primer, indeks loma zraka pri standardnih pogojih je 1.0003, vode 1,33, stekla pa približno 1,5.
Osnovne značilnosti loma je enostavno izpeljati iz Snellovega zakona. Količino upogiba svetlobnega žarka, ko prečka mejo med dvema medijema, narekuje razlika v dveh indeksih loma. Ko svetloba preide v gostejši medij, se žarek upogne proti normalni vrednosti. Nasprotno, svetloba, ki poševno izhaja iz gostejšega medija, je upognjena stran od normale. V posebnem primeru, ko je vpadni žarek pravokoten na mejo (to je enako normalni), se smer svetlobe, ko vstopi v drugi medij, ne spremeni.
Snellov zakon ureja slikovne lastnosti leč. Svetlobni žarki, ki prehajajo skozi lečo, so upognjeni na obeh površinah leče. S pravilnim načrtovanjem ukrivljenosti površin lahko dosežemo različne učinke ostrenja. Na primer, žarke, ki se na začetku odhajajo od točkovnega vira svetlobe, lahko leča preusmeri, da se v točki v prostoru zbližajo in tvorijo osredotočeno sliko. Optika človeškega očesa je usmerjena okoli žariščnih lastnosti roženice in kristalne leče. Svetlobni žarki oddaljenih predmetov prehajajo skozi ti dve komponenti in so usmerjeni v ostro sliko na svetlobo občutljivo mrežnico. Drugi optični slikovni sistemi segajo od preprostih aplikacij z eno lečo, kot so povečevalno steklo, očala in kontaktne leče, do kompleksnih konfiguracij več leč. Sodobni fotoaparat ni nič nenavadnega, da ima pol ducata ali več ločenih elementov leč, izbranih za ustvarjanje specifičnih povečav, zmanjšanje izgube svetlobe z neželenimi odboji in minimaliziranje izkrivljanja slike, ki ga povzročajo aberacije objektiva.
