ZÁKLADNÍ POJMY OPTIKY

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "ZÁKLADNÍ POJMY OPTIKY"

Luboš Fišer
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Záš pojmy A. Popiš aspoň jede fyzikálí experimet měřeí rychlosti světla. - viz apříklad Michelsoův, Fizeaův, Roemerův pokus. Defiuj a popiš fyzikálí veličiu idex lomu. - je to bezrozměrá fyzikálí veličia udávající velikost šířeí světla v látkách, jeho hodota udává, kolikrát se světlo bude v daém prostředí šířit rychleji ež ve vakuu. 3. Popiš lom světla a rozhraí prostředí. - a rozhraí dvou prostředí se měí směr paprsku, rozezáváme lom od kolmice (šířeí paprsku z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí) a ke kolmici (šířeí z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí), lom světla se řídí Sellovým zákoem 4. Zázori průchod paprsků pomocí odrazých hraolů. 5. Jaký úhel azýváme mezý a co azýváme totálím odrazem? - mezý úhel je ejvětší úhel dopadu, při kterém ještě dojde k lomu při šířeí světla z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí. Je-li úhel dopadu větší ež mezý úhel, dochází k tzv. totálímu (úplému) odrazu, při kterém se vlěí do druhého prostředí vůbec edostae a odráží se zpět do původího prostředí. 6. Popiš základí geometrické body dutého kulového zrcadla.

2 Střed křivosti S zrcadla je střed kulové zrcadlící plochy. ZÁKLADNÍ POJMY OPTIKY Optická osa je přímka procházející středem křivosti S a vrcholem V zrcadla. Vrchol zrcadla V je zvoleý bod a jeho povrchu, kterým prochází optická osa zrcadla. Poloměr křivosti r VS je poloměr křivosti optické kulové plochy zrcadla. Ohisko dutého zrcadla F je bod a optické ose, v ěmž se rovoběžé paprsky s optickou osou protíají po odrazu od zrcadla. Ohisko se achází v poloviě mezi středem S a vrcholem V. Záš pojmy B. Popiš experimetálí způsob měřeí idexu lomu. - apř. pomocí Michelsoova iterferometru. Popiš odraz světla a rozhraí prostředí. Pro odraz světla platí záko odrazu: Velikost úhlu odrazu se rová velikosti úhlu dopadu, paprsek dopadajícího i odražeého světla leží v roviě dopadu.úhel odrazu ezávisí a frekveci světla. 3. Zázori a popiš lom světla plaparalelí deskou Světelý paprsek, který dopadá a plaparalelí desku, se láme dvakrát, jedou při vstupu do plaparalelí desky a jedou při výstupu z plaparalelí desky. Paprsek, který prochází deskou, která je umístěa v prostředí s určitým idexem lomu, bude a výstupu rovoběžý s paprskem, který do desky vstupuje. Zalost lomu a plaparalelí desce lze využít apř. při studiu soustavy rovoběžých vrstev o růzém idexu lomu.

Ohisko dutého zrcadla F je bod a optické ose, v ěmž se rovoběžé paprsky s optickou osou protíají po odrazu od zrcadla. Ohisko se achází v poloviě mezi středem S a vrcholem V. Záš pojmy B.

3 4. Charakterizuj pojem rychlost světla. Rychlost světla (ebo jiého elektromagetického zářeí) ve vakuu je defiováa přesou hodotou metrů za sekudu a je ejvyšší možou rychlostí šířeí sigálu či iformace. 5. Uveď dvě růzé podoby pro Sellův záko lomu. 6. Popiš základí geometrické body vypuklého kulového zrcadla. Střed křivosti C zrcadla je střed kulové zrcadlící plochy. Optická osa o je přímka procházející středem křivosti C a vrcholem V zrcadla. Vrchol zrcadla V je zvoleý bod a jeho povrchu, kterým prochází optická osa zrcadla. Poloměr křivosti r je poloměr křivosti optické kulové plochy zrcadla. Ohisko vypuklého zrcadla F je bod a optické ose, v ěmž se protíají přímková prodloužeí paprsků rovoběžých s optickou osou po odrazu od zrcadla. Ohisko se achází v poloviě mezi body C a V. Příklady:. Na dě potoka leží kamíek. Chlapec se ho chce dotkout holí. Hůl drží ve vzduchu ad kamíkem pod úhlem 45 (viz obrázek). V jaké vzdáleosti od kamíku se po poořeí do vody dotke hůl da potoka? Hloubka potoka je 3 cm. Idex lomu vody je,33. α 45 h 0,3 m,33 Záko lomu

Uveď dvě růzé podoby pro Sellův záko lomu. 6. Popiš základí geometrické body vypuklého kulového zrcadla. Střed křivosti C zrcadla je střed kulové zrcadlící plochy.

4 x? Řešeí: α α 45 h siα siα siα siα x h tgα 0 cm x h tgα 3 cm α 3 4 x x cm x Hůl se dotke da potoka ve vzdáleosti cm od kamíku.. Dvě roviá zrcadla jsou umístěa tak, že tvoří pravoúhlý klí. Dokažte, že po dvojásobém odrazu světelého paprsku a obou zrcadlech jsou dopadající a odražeý paprsek vždy avzájem rovoběžé. Odraz světla Řešeí: viz obrázek γ γ γ γ 3. Rovié zrcadlo se pootočí o úhel 7. O jaký úhel se pootočí paprsek odražeý od zrcadla? Odraz světla Řešeí: viz obrázek

Dokažte, že po dvojásobém odrazu světelého paprsku a obou zrcadlech jsou dopadající a odražeý paprsek vždy avzájem

5 7 7 α α ϕ α 7 α + 7 ( ) ϕ α + 7 α 7 ϕ Michelsoův pokus: Na obrázku je zázorěo schéma Michelsoova pokusu a měřeí rychlosti světla. Přístroj je tvoře soustavou pevě umístěých zrcadel a jedím rotujícím zrcadlem ve tvaru pravidelého osmibokého hraolu. Paprsek světla ze zdroje dospěje do dalekohledu D právě tehdy, je-li poloha rotujícího zrcadla při obou odrazech světelého paprsku taková, jak je vyzačeo a obrázku. Kolik otáček za sekudu musí vykoat rotující zrcadlo, aby zdroj světla byl pozorová v dalekohledu D? Světelý paprsek urazí dráhu 7 km. Rychlost světla ω D l 7km c 3 0 m s f? 8 Řešeí: Aby při dvou ásledujících odrazech od rotujícího zrcadla dospěl paprsek světla do dalekohledu, je uté, aby se mezi dvěma ásledujícími odrazy otočilo rotující zrcadlo o úhel π T 360/8, tj 45stupňů, přičemž T l 8 c 8l T c f T

Paprsek světla ze zdroje dospěje do dalekohledu D právě tehdy, je-li poloha rotujícího zrcadla při obou odrazech světelého paprsku taková, jak je vyzačeo a obrázku.

6 Rotující zrcadlo musí vykoat 58, otáček za sekudu. ZÁKLADNÍ POJMY OPTIKY 5. Světlo urazí ve vakuu vzdáleost rovou délce zemského rovíku za 0,34 s. Určete poloměr Země. Rychlost světla c m s t 0,34 s R z? Řešeí: s c t s πr z s RZ π R Z m Poloměr Země je m. 6. Lomeý paprsek svírá s odražeým paprskem úhel 90. Určete relativí idex lomu látky, jestliže sius úhlu dopadu paprsku je 0,800. Lom světla α α. Řešeí: α α z obrázku pro úhel odražeého a lomeého paprsku plye: 90 α , tedy 90 α siα siα si 90 cos, si cos α ( α ) α α α α si 0,8 cos si 0, 6

Řešeí: s c t s πr z s RZ π R Z 6 398 08 m Poloměr Země je 6 398 08 m. 6. Lomeý paprsek svírá s odražeým paprskem úhel 90.

7 siα cosα,3 Relativí idex lomu látky je,3. 7. V jaké vzdáleosti od tváře je třeba držet kulové zrcadlo s ohiskovou vzdáleostí 50 cm, aby obraz tváře byl pětiásobě zvětšeý? Odraz světla f 0,5 m z 5 a? Řešeí z 5 Ze vztahu pro zvětšeí kulového zrcadla dostávám e: y f 5 y a f 5a 5 f f 5a 4 f a a 4 f 5 40 cm Zrcadlo je uto umístit od tváře ve vzdáleosti 40 cm. 8. Na hladiě jezera o hloubce,0 m plave vor kruhového tvaru o poloměru 8,0 m. Určete poloměr stíu voru a dě jezera při osvětleí vody přirozeým světlem. ( 4 3 ) Mezý úhel h m r 8 m 4 3 r? r α M r x

8 Řešeí: Odražeé světlo ode da jezera dopadá a rovié rozhraí mezi vodou a vzduchem a láme se od kolmice. Dopade-li paprsek a toto rozhraí pod úhlem větší ež je mezý úhel, astává úplý odraz. Do vzduchu tedy projdou paprsky, které dopadají pod úhlem meším ež mezý. Pro mezý úhel platí: siα M 3 siαm αm x h tgα, 7 m r r x 5,73m M Poloměr voru a hladiě jezera je 5,73 m. 9. Na vodorovém dě vodojemu leží zrcadlo. V jaké vzdáleosti l od místa dopadu paprsku a hladiu vody po odrazu a zrcadle vystoupí teto paprsek zovu a hladiu? Úhel dopadu paprsku je 30, idex lomu vody je,33, hloubka h vodojemu je, m. Záko lomu α 30,33 h, m l? Řešeí: Z obrázku pro vztah veliči l, h a úhlu platí: l tg h l h tg α l Ze vztahu pro záko lomu dostáváme: siα si si siα h siα tg cos tg siα si α siα l h 0,97 m si α

Na vodorovém dě vodojemu leží zrcadlo. V jaké vzdáleosti l od místa dopadu paprsku a hladiu vody po odrazu a zrcadle vystoupí teto paprsek zovu a hladiu?

9 Paprsek po odrazu vystoupí a hladiu ve vzdáleosti 0,97 od místa dopadu a hladiu. 0. Bodový světelý zdroj je umístě a dě ádoby aplěé vodou. Určete úhel lomu paprsku vystupujícího ad hladiu, byl-li ve vodě paprsek odkloě od svislého směru o 5. (Idex lomu vody je,33.) Záko lomu α 5? α Řešeí: Pro lom paprsku z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí platí: siα si si siα 6 39,33 Úhel lomu paprsku je Určete idex lomu a rychlost šířeí světla v terpetýu, víte-li, že při dopadu světla ze vzduchu pod úhlem 45 je úhel lomu světla 30. Záko lomu

10 α 45 α 30 v?? Řešeí: siα siα, 4 c 8 v, 0 m s Idex lomu terpetýu je,4 a rychlost šířeí světla v terpetýu je, 0 8 m s -

Podobné dokumenty

FYZIKA 4. ROČNÍK. Optika. Základní vlastnosti světla. Optika - nauka o světle; Světlo je elmg. vlnění, které vyvolává vjem v našem oku.

FYZIKA 4. ROČNÍK. Optika. Základní vlastnosti světla. Optika - nauka o světle; Světlo je elmg. vlnění, které vyvolává vjem v našem oku. Základí vlastosti světla - auka o světle; Světlo je elmg. vlěí, které vyvolává vjem v ašem oku. Přehled elmg. vlěí: - dlouhé vly - středí rozhlasové - krátké - velmi krátké - ifračerveé zářeí - viditelé