Optika - základní pojmy a zákony

Úvod do optiky

• Optika je obor fyziky zabývající se světlem.
• Světlo je část spektra elektromagnetického záření.
• Základní rozdělení optiky:
  • Geometrická (paprsková) optika
  • Vlnová optika

Geometrická optika

• Vychází z modelu světla jako svazku paprsků.
• Zkoumá chování paprsků v optických soustavách.
• Optická soustava: soubor optických prostředí a rozhraní (zrcadla, čočky, mikroskop, dalekohled, lidské oko).
• V homogenním a izotropním prostředí se paprsky šíří přímo čaře.
• Paprsky se lámou a odrážejí na rozhraních podle zákonů.

Základní zákony geometrické optiky

Zákon odrazu

• Úhel odrazu (α') se rovná úhlu dopadu (α).
• Měření úhlů od kolmice dopadu.

Zákon lomu (Snellův zákon)

• Popisuje šíření světla mezi dvěma optickými prostředími.
• Lom paprsku závisí na indexu lomu prostředí (N1 a N2).
• Rovnice: N1 * sin(α) = N2 * sin(β)
• Směr lomu:
  • Z opticky řidšího do hustšího: ke kolmici.
  • Z opticky hustšího do řidšího: od kolmice.

Index lomu

• Bezrozměrná fyzikální veličina.
• Definice: podíl rychlosti světla ve vakuu (c) a v daném prostředí (v).
• Světlo se nemůže šířit rychleji než ve vakuu.
• Index lomu je vždy ≥ 1.
• Závislost na frekvenci světla (vlnové délce) způsobuje disperzi (např. duha).

Mezní úhel a úplný odraz

• Mezní úhel (α_m): úhel dopadu, při kterém se paprsek láme pod 90°.
• Vzorec: sin(α_m) = N2 / N1
• Úplný odraz nastává při úhlu dopadu větším než je mezní úhel.

Závěr

• Doporučení procvičit téma příklady.
• Fyzika je v klidu. 😊