Vítejte u dalšího dílu Fyziky v klidu. Zaměříme se v něm na vysvětlení základních pojmů z optiky a přidáme několik základních zákonů. Dívejte se a uvidíte, že fyzika je v klidu.
Optika je obor fyziky zabývající se světlem, což je část spektra elektromagnetického záření. Optika se dělí do mnoha disciplín, ale mezi základní rozdělení patří geometrická a vlnová optika. Geometrická, neboli paprsková optika, Vychází z modelu světla jako svazku paprsků a zkoumá, jak se tyto paprsky chovají v optických soustavách. Optickou soustavou nazýváme soubor optických prostředí a rozhraní, na kterých se odrazem čílomem světelných prostředí paprsků vypáří optické zobrazení. Pojmem optická soustava označujeme zrcadla, čočky, mikroskop nebo dalekohled.
Dokonce i lidské oko považujeme za optickou soustavu. V homogenním a izotropním prostředí se paprsky šíří přímo čaře, navzájem se neovlivňují a na rozhraní dvou prostředí se lámou a odrážejí podle dvou základních zákonů geometrické optiky. A tím je zákon odrazu a zákon lomu.
Zákon odrazu říká Říká, že velikost úhlu odrazu alfa s čarou se rovná velikosti úhlu dopadu alfa. To si můžeme představit tak, že máme nějaké rozhraní dvou optických prostředí. Také máme paprsek, který dopadá pod úhlem alfa na toto optické rozhraní. Tento úhel měříme od takzvané kolmice dopadu, kterou vedeme od místa dopadu P a značíme jíka. Paprsek se odrazí pod schodným úhlem alfa s čarou.
Kromě odrazu může na rozhraní dvou prostředí dojít i k lomu paprsku. To, jak se paprsek láme, závisí na indexu lomu obou optických prostředí. Index lomu je bezrozměrná fyzikální veličina, kterou značíme malým písmenem m a je definovaná jako podíl rychlosti šíření světla ve vákulu C a rychlosti šíření světla v daném prostředí V. Hodota rychlosti světla ve vákuu je přibližně 3x10 na 8 m za sekundu. Jelikož se světlo v žádném prostředí nemůže šířit rychleji než ve vákuu, je index lomu vždy větší nebo roven jedne. Index vlomů závisí na frekvenci světla, respektive na jeho vlnové délce, důsledkem čehož je pozorovatelná disperze, neboli rozklad světla.
Jedním z takových případů je i duha, kdy se bílé světlo při průchodu zkrz prst kapky vody v atmosféře několikrát odráží a láme, čímž se rozkládá na barevné složky o různých frekvencích. Zákon Lomu, takzvaný Snellův zákon, popisuje, jak se šíří světlo mezi dvěma různými optickými prostředními. Uvažujeme tedy dvě různá prostředí s indexy lomu N1 a N2 a s rovinným rozhraním. Pokud na rozhraní dopadá paprsek pod úhlem alfa, pak se lomí pod úhlem beta. Oba úhly měříme od koumic dopadu K.
Pak podle Snellova zákona platí, že N1 krát sinus alfa se rovná N2 krát sinus beta. To, jestli se světluláme ke kolmici nebo od kolmice, závisí na tom, jestli je prostředí opticky hůzčí a tedy má větší index lomu nebo říčí a tedy má nižší index lomu. Při šíření paprsků z prostředí opticky říčího do opticky hůzčího prostředí se paprsky lámou směrem ke kolmice. Při šíření paprsků z prostředí opticky hustšího do opticky řičího prostředí se paprsky lámou směrem od kolmice.
V takovém případě může nastat i situace, kdy se paprsky lámou pod úholem 90°. Úhel dopadu pak v případě, že se paprsek láme pod úholem 90°, nazýváme mezní úhel a značíme jej alfa m. Jelikož je sinus beta v tomto případě roven 1, po dosazení do Snellova zákona dostaneme vztah pro mezní úhel sinus alfa m se rovná m2 lomeno n1. Dopadá-li paprsek? sek pod úhlem větším než mezní úhel, pak k glomu nedochází a vzniká tzv.
úplný odraz. A jsme na konci dnešního tématu. Pokud jste něco tak úplně nestihli, půjste si jej znovu. K procvičení koukněte na pár příkladů pod videem. A nebojte se, jsou vyhřešené.
Ale hlavně pořád myslete na to, že fyzika je v klidu.