Fyzika v klidu: Optika

Úvod do optiky

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

Geometrická optika

• Základní model: světlo jako svazek paprsků.
• Zkoumá chování paprsků v optických soustavách.
• Optická soustava: zrcadla, čočky, mikroskopy, dalekohledy, lidské oko.
• Paprsky se v homogenním a izotropním prostředí šíří přímočaře.

Zákony geometrické optiky

Zákon odrazu

• Velikost úhlu odrazu (α') = Velikost úhlu dopadu (α).
• Měření úhlu od kolmice dopadu.

Zákon lomu (Snellův zákon)

• Závisí na indexu lomu prostředí.
• Index lomu (n): m = c (rychlost světla ve vakuu) / v (rychlost světla v daném prostředí).
• Světlo ve vakuu: rychlost ~ 3x10^8 m/s.
• Snellův zákon: n₁ * sin(α) = n₂ * sin(β).
• Lomení paprsků k/od kolmice závisí na hustotě prostředí:
  • Hůře husté prostředí -> hustší prostředí: paprsky se lámou ke kolmici.
  • Hustší prostředí -> říčší prostředí: paprsky se lámou od kolmice.

Disperze

• Rozklad světla na barevné složky (např. duha).

Mezní úhel a úplný odraz

• Mezní úhel (αm): úhel dopadu pro lomení pod 90°.
• Úplný odraz: paprsek dopadá pod úhlem > mezní úhel, nedochází k lomu.
• Sin(αm) = n₂ / n₁ při úplném odrazu.

Závěr

• K procvičení se doporučuje řešit příklady.
• Optika je fascinující součástí fyziky.