optica
DESCRIPTION
./TRANSCRIPT
1. optica geometric
1.1. Consideraii despre lumin
Lumina este o und de natur electromagnetic caracterizat de:
- perioada T: intervalul de timp n care se efectueaz o oscilaie complet
[
]
SI
Ts
=
- frecvena de oscilaie
: numrul de oscilaii efectuate n unitatea de timp
[
]
1
11
SI
sHz
Ts
-
====
(Hertz)
- lungimea de und
: distana parcurs de und n timp de o perioad
sau
V
vT
==
Observaii:
- frecvena undei nu poate fi modificat de fenomenele de propagare, reflexie, refracie, interferen etc., ea fiind o caracteristic imprimat de sursa emitoare;
- lungimea de und a unei radiaii luminoase este dependent de mediul de propagare, prin viteza sa.
1.2. Indicele de refracie
Este definit de proprietile electrice i magnetice ale mediului n care se propag lumina.
rr
n
=
Indicele de refracie al unui mediu reprezint raportul dintre viteza de propagare a luminii n vid i viteza de propagare a luminii n mediul respectiv.
c
n
v
=
Este adimensional (nu are unitate de msur)
Ex:- pentru ap:
(
)
4
133
3
n,
==
- pentru diamant: n=2,42
Pentru dou medii diferite, se poate defini indicele de refracie relativ al mediului 2 fa de mediul 1.
2
21
1
1
21
1
21
2
2
n
n
n
v
n
n
v
c
n
v
vT
=
=
=
=
=
1.3. Reflexia i refracia luminii
Reflexia luminii este fenomenul optic care const n ntoarcerea parial a razei de lumin n mediul din care a venit atunci cnd ntlnete suprafaa de separaie dintre dou medii optice diferite.
Legile reflexiei:
1. Raza incident (SI), raza reflectat (IR) i normala dus n punctul de inciden (NI) sunt coplanare.
2. Unghiul de inciden este egal cu unghiul de reflexie.
'
ii
=
Precizare:
- i este unghiul format de raza incident cu normala dus n punctul de inciden;
- i este unghiul format de raza reflectat cu normala dus n punctul de inciden.
Observaie: la incidena normal
(
)
00
'
ii
==
, adic raza de lumin se ntoarce pe acelai drum.
Refracia luminii este fenomenul optic care const n schimbarea brusc a direciei de propagare a razei de lumin atunci cnd aceasta traverseaz suprafaa de separaie dintre dou medii optice diferite.
r este unghiul format de raza refractat cu normala dus n punctul de inciden.
Legile refraciei:
1. Raza incident (SI), raza refractat (IR) i normala dus la suprafa n punctul de inciden (NI) sunt coplanare.
2. Raportul dintre sinusul unghiului de inciden i sinusul unghiului de refracie este egal cu o constant caracteristic celor dou medii numit indice de refracie relativ al mediului doi fa de primul mediu.
'
'
n
sini
n
sinrn
==
2
21
1
sau
nsininsinr
=
12
Cazuri:
- la inciden normal
00
ir
==
, adic raza de lumin trece prin suprafaa de separaie nedeviat;
- atunci cnd lumina trece ntr-un mediu mai refringent
(
)
21
nn
>
, raza de lumin se apropie de normal
(
)
ri
, singurul fenomen posibil este reflexia total.
Unghiul limit (l) este unghiul minim de inciden n mediul mai dens, corespunztor cruia apare fenomenul de reflexie total.
2
1
1
22
rsin
n
sini
sinrn
il
==
=
n
sinl
n
=
2
1
n cazul n care lumina trece din sticl
(
)
1
15
n,
=
n aer
(
)
2
1
n
=
,
0
1
0664150
15
'
sinl,l
,
===
1.4. Punctele conjugate
Raza de lumin este direcia de-a lungul creia se propag lumina.
Fasciculul de lumin este un ansamblu de raze de lumin.
Fasciculele de lumin pot fi:
- paralele
- convergente
- divergente
Punctul obiect este vrful fasciculului conic de intrare n sistemul optic.
Punctul imagine este vrful fasciculului conic de ieire din sistemul optic.
Imaginea unui obiect reprezint mulimea punctelor imagine corespunztoare punctelor obiect.
Funcia ideal a unui sistem optic sau a instrumentelor optice care formeaz imagini este ca fiecrui punct obiect I s-i corespund un singur punct imagine I.
Punctele I i I se numesc puncte conjugate ale sistemului optic considerat.
1.5. Fascicule paraxiale
Fasciculele paraxiale sunt fascicule nguste, nvecinate axului optic i foarte puin nclinate fa de acesta.
(
)
0
6
, lentilele cu margini subiri/groase sunt divergente, respectiv convergente.
Focarele lentilei
- Focarul imagine F2 este punctul n care se strng razele paralele cu axa optic principal dup ce au fost refractate de lentil.
- Focarul obiect F1 este punctul de pe axa optic a crui imagine se formeaz la infinit.
n cazul lentilelor convergente, focarele sunt reale deoarece se gsesc la intersecia razelor reale de lumin, iar n cazul lentilelor divergente focarele sunt virtuale deoarece se gsesc la intersecia prelungirilor razelor reale de lumin.
Formula fundamental a lentilelor subiri
(
)
n
xxRR
-=--
2112
1111
1
x1 coordonata obiectului, originea fiind pe lentil
x1>
- pentru lentilele divergente:
00
fC