N a m ų p u s l a p i s E l e k t r o s s r o v ė G e o m e t r i n ė o p t i k a K v a n t i n ė f i z i k a A t o m o b r a n d u o l y s
  Pagrindiniai geometrinės optikos dėsniai
 

  T e o r i j a
       Pagrindiniai dėsniai
       Veidrodžiai
       Plonieji lęšiai
       Paprasti optiniai prietaisai
       Sudėtingi optiniai prietaisai
  U ž d a v i n i a i
  T e s t a i
  S ą v o k o s
  F o r m u l ė s
  L i t e r a t ū r a

Tiesiaeigis šviesos sklidimas

Šviesos energijos sklidimo kryptį nurodo spinduliai - linijos, statmenos bangų frontams. Bandymais yra nustatyta, kad optiškai vienalytėje medžiagoje šviesa sklinda tiesiai, t.y. tiesiomis linijomis. Šviesos spindulio skerspjūvis turi būti pakankamai mažas, tačiau daug didesnis už bangos ilgį. Šių apribojimų priežastis - difrakcijos ir interferencijos reiškiniai.
Šviesa sklinda tiesiai, kol pasiekia kitą terpę. Dviejų skirtingų terpių riboje šviesa dalinai atsispindi, dalinai lūžta pereidamas į kitą terpę.
Atspindys gali būti dvejopas. Tai priklauso nuo abiejų terpių ribos savybių. Kada terpė yra paviršius, kurio nelygumai yra žymiai mažesni už bangos ilgį, tai atspindys vadinamas - veidrodiniu. Siauru pluoštu į tokį paviršių krintantys lygiagretūs spinduliai, atsispindi ir sklinda siauru pluoštu artimomis kryptimis. Kada paviršiaus nelygumai daug didesni už bangos ilgį, tokioje terpių riboje siauras pluoštas išsklaidomas įvairiomis kryptimis. Toks atspindys vadinamas difuziniu ar sklaidžiuoju.

Šviesos atspindžio dėsnis

1. Kritęs ir atspindėtas spindulys bei kritimo taške iškeltas statmuo dviejų terpių ribai yra vienoje plokštumoje.
2. Kritimo kampas α lygus atspindžio kampui γ.
Pastaba: Kritimo, atspindžio kampai matuojami spindulio kampu su statmeniu į paviršių.

Šviesos lūžimo dėsnis

1. Kritęs spindulys, lūžęs spindulys ir kritimo taške iškeltas statmuo terpių ribai yra vienoje plokštumoje.
2. Kritimo kampo α sinuso ir lūžio kampo β sinuso santykis dviem terpėms yra pastovus dydis ir vadinamas lūžio rodikliu:

Lūžio rodiklis

Šviesos lūžimo dėsnyje dydis n vadinamas santykiniu lūžio rodikliu arba antrosios terpės lūžio rodikliu pirmosios terpės atžvilgiu. Lūžio rodiklis lygus šviesos greičių santykiui aplinkose, kurių riboje spindulys lūžta:

Lūžio rodiklis vakuumo atžvilgiu vadinamas absoliutiniu šios terpės lūžio rodikliu. Absoliutinis lūžio rodiklis lygus šviesos greičio c vakuume ir šviesos greičio v terpėje santykiui: .

Santykinis lūžio rodiklis gali būti išreiškiamas pirmosios ir antrosios terpių absoliutiniais lūžio rodikliais: . Terpė, kurios absoliutinis lūžio rodiklis mažesnis, vadinama optiškai retesne.

Šviesos atspindžio ir lūžimo dėsnius iliustruoja 1 paveikslas:

Šviesos spindulių eiga prizmėje

Šviesos spindulys, krisdamas į trikampę prizmę ABC, lūžta sąlyčio taške ir nukrypsta nuo pirminės krypties. Išeidamas iš prizmės, spindulys lūžta dar kartą ir dar daugiau nukrypsta nuo pradinės krypties kampu δ. Spindulio nuokrypio kampas δ priklauso nuo prizmės medžiagos optinių savybių ir nuo jos laužiamojo kampo φ. Be to, bandymais įrodyta, kad jis priklauso ir nuo spindulio kritimo kampo α1. Didinant šį kampą, iš pradžių nuokrypis mažėja, pasidaro mažiausias ir vėliau vėl didėja. Spindulio nuokrypio kampas randamas pagal formulę

δ=α1+β2 -φ

čia α1 - spindulio kritimo kampas į pirmą prizmės sienelę; β2 - spindulio lūžio kampas antroje sienelėje; φ - prizmės laužiamasis kampas.
Spindulys nuo pirminės krypties nukrypsta mažiausiai tada, kai prizmėje jis eina lygiagrečiai prizmės pagrindui. Tada mažiausias nuokrypio kampas apskaičiuojamas pagal formulę:

δ=φ(n-1)

n - šviesos lūžio rodiklis prizmėje.
Prizmės laužiamasis kampas apskaičiuojamas pagal formulę: φ=β1+α2.
β1 - spindulio lūžio kampas pirmoje sienelėje; α2 - spindulio kritimo kampas į antrą sienelę.

Šviesos spindulių eiga plokščių lygiagrečių paviršių plokštelėje

Spindulys, pereidamas lygiagrečių paviršių plokštelę, iš jos išeina kampu, lygiu kritimo kampui. Aišku, jeigu abi plokštelės sienelės yra toje pačioje aplinkoje. Spindulio poslinkis x apskaičiuojamas taip:
1) remiantis šviesos lūžimo dėsniu apskaičiuojame, kam yra lygus x1;
2) apskaičiuojame, kam lygus x2;
3) iš paveikslo matome, kad Δx = x2-x1.
Jeigu plokštelė yra ore, tai n1=1, o n2 lygus n. Tai spindulio poslinkis x lygus:

,

kur d - plokštelės storis, α - spindulio kritimo kampas į plokštelę, n - plokštelės lūžio rodiklis.

Visiško atspindžio dėsnis

Šviesai pereinant iš optiškai tankesnės terpės į optiškai retesnę (pvz., iš stiklo į orą), stebimas visiško atspindžio dėsnis. Didinant kritimo kampą, galima pasiekti tokią jos vertę αo, kad spindulys lūžtų 90o kampu, t.y. sklistų lygiagrečiai skiriamųjų medžiagų paviršiui. Šis kampas vadinamas ribiniu visiško atspindžio kampu ir yra lygus: sinαo=n2/n1 arba αo=arcsin (n2/n1).
Kada kritimo kampai yra didesni ar lygus αo, šviesa visiškai atsispindi.
Visiškas vidaus atspindys oro ir vandens riboje (4 pav.):

Ribinis visiško atspindžio kampas tarp oro (n2=1) ir vandens (n1=1,33) lygus αo=48,7o.

Visiško atspindžio reiškinys panaudojamas šviesolaidžiuose (5 pav.), kurie sudaryti iš plonų skaidrių siūlelių. Kadangi jie padengti optiškai tankesne medžiaga, iš tų siūlų spinduliai negali ištrūkti ir daugkartinio atspindžio dėka šviesa siunčiama bet kokiu keliu. Šitaip perduodamus šviesos signalus nagrinėja pluoštinė šviesolaidžių optika.







Į viršų ...