Reflexia si refractia - Legile reflexiei si refractiei

Reflexia si refractia

Lumina este o unda electromagnetica care poate fi observata de ochiul omului.

Daca in calea luminii care vine de la o sursa se pune un paravan care are o deschidere, prin deschidere trece un fascicul de lumina. Un fascicul foarte ingust, a carui grosime poate fi neglijata, se numeste raza de lumina.

In vid, viteza luminii este de aproximativ 300000 km/s. In orice alt mediu, viteza luminii este mai mica.

Indicele de refractie al unui mediu este raportul dintre viteza luminii in vid si viteza in acel mediu

Pentru orice mediu, indicele de refractie este mai mare ca 1.

In orice mediu omogen lumina se propaga in linie dreapta

Daca o raza de lumina intalneste suprafata plana de separatie dintre doua medii diferite (care au indici de refractie diferiti) se petrec simultan doua fenomene:

Reflexia adica intoarcerea luminii in mediul din care a venit, si

Refractia, adica schimbarea directiei luminii in mediul al doilea.

Legile reflexiei:

Raza incidenta, perpendiculara pe suprafata de separatie in punctul de incidenta si raza reflectata sunt in acelasi plan.

Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidenta.

Legile refractiei:

Raza incidenta, perpendiculara pe suprafata de separatie in punctul de incidenta si raza refractata sunt in acelasi plan.

Forma matematica este:

.

Unde    n₁ este indicele de refractie al primului mediu si n₂ al celui de-al doilea.

Partea II

Lentile subtiri

O lentila este formata dintr-o substanta transparenta marginita de doua suprafete sferice sau o suprafata sferica si una plana.

Daca grosimea lentilei este mult mai mica decat razele de curbura ale suprafetelor sferice adica varfurile V₁ si V₂ pot fi considerate in acelasi loc, numit varful lentilei atunci lentila este considerata subtire.

d)Biconcave

e)Plan concave

f)Menisc divergent

Simbolurile folosite pentru lentilele convergente respectiv divergente sunt:

Focarul principal obiect    (F1) este punctul de pe axa optica principala de la care razele pornesc divergent si, dupa trecerea prin lentila, se propaga paralel cu axa optica principala, imaginea fiind situata la infinit.

Focarul principal imagine (F2) este punctul de pe axa optica principala in care se strang razele (sau prelungirile lor) provenite de la un fascicul paralel cu axa optica principala.

Distanta focala a unei lentile se poate calcula cu formula:

Unde n este indicele de refractie al materialului din care este confectionata lentila.

Focarele lentilei convergente sunt reale. Focarele lentilei divergente sunt virtuale.

OBSERVATIE: FOCARELE UNEI LENTILE SE GASESC DE O PARTE SI DE ALTA A LENTILEI LA EGALA DISTANTA DE ACEASTA.

In studiul lentilelor subtiri, distantele se masoara de la varful lentilei si sunt pozitive daca sunt de la lentila in sensul propagarii luminii si negative daca sunt in sens invers. Daca se noteaza cu x₁ distanta pana la obiect (negativa) si cu x₂ distanta pana la imagine (pozitiva), atunci:

Aceasta formula, numita formula lentilelor, ne permite sa calculam pozitia imaginii.

Daca se noteaza cu y₁ dimensiunea transversala a obiectului si cu y₂ dimensiunea transversala a imaginii, se defineste marirea lineara transversala:

Formula care ne permite sa calculam dimensiune imaginii.

Constructia grafica a imaginilor prin lentile:

Pentru a construi imaginea data de o lentila unui obiect se folosesc 2 din urmatoarele 3 categorii de raze al caror drum este cunoscut:

O raza incidenta care trece prin focarul principal obiect si, dupa ce traverseaza lentila, devine paralela cu axa optica principala;

O raza incidenta paralela cu raza optica principala si, dupa ce traverseaza lentila, trece prin focarul principal imagine;

O raza incidenta care trece prin centrul optic si ramane nedeviata.

Sisteme de lentile

Marimea:

Se numeste convergenta lentilei si se masoara in dioptrii.

Pentru doua sau mai multe lentile lipite convergenta sistemului este egala cu suma convergentelor fiecarei lentile.

Partea III

Instrumente optice

Din punctul de vedere al imaginii pe care o dau, instrumentele optice se clasifica astfel:

I. Dupa felul imaginii:

a) aparate care dau imagini reale;

b) aparate care dau imagini virtuale.

II. Dupa marimea imaginii:

a) aparate care dau imagini mai mici ca obiectul:

b) aparate care dau imagini mai mari ca obiectul.

Astfel, din categorie I a) II a) fac parte: aparatul de fotografiat si camera video, din categorie I a) II b) fac parte: aparatul de proiectie, retroproiectorul si videoproiectorul, Din categoria I b) II a) fac parte: luneta si telescopul si din categoria I b) II b) - lupa si microscopul. Mai jos avem mersul razelor de lumina prin aparatul de fotografiat si prin lupa.

Ochiul omenesc, ca aparat optic:

Din punct de vedere anatomic, ochiul este, dupa cum se stie, un organ deosebit de complex, servind la transformarea imaginilor geometrice ale corpurilor in senzatii vizuale. Privind insa numai din punctul de vedere al opticii geometrice, el constituie un sistem optic format din trei medii transparente: umoarea apoasa, cristalinul si umoarea sticloasa (sau vitroasa):

Fluxul luminos este reglat automat prin actiunea involuntara (reflexa) a irisului. Aceasta este o membrana (ai carei pigmenti dau "culoarea ochilor") perforata in centru printr-o deschidere circulara, de diametrul variabil, numita pupila. La lumina prea intensa, irisul isi mareste pupila, penru a proteja retina, iar la lumina prea slaba, irisul isi mareste pupila pentru a mari iluminarea imaginilor de pe retina. Retina este o membrana subtire, alcatuita din prelungirile nervului optic si continand un numar mare de celule senzationale, care percep lumina, numite conuri si bastonase. Conurile sunt celule specializate in perceperea luminii de intensitate slaba, fiind practic incapabile sa distinga culorile. Ochiul omenesc contine aproximativ 7 milioane conuri si 130 milioane bastonase, foarte neuniform raspandite. Conurile ocupa mai ales partea centrala a retinei, in timp ce densitatea bastonaselor creste spre periferie. In partea centrala, putin mai sus de axa optica, exista o regiune numita pata galbena (macula lutea) in mijlocul careia se afla o mica adancitura - foveea centralis - populata exclusiv de conuri, in numar de 13000 - 15000. Sub actiunea involuntara a unor muschi speciali ai ochiului, globul ocular sufera miscari de rotatie in orbita sa, astfel incat imaginea sa se formeze totdeauna in regiunea petei galbene, cea mai importanta regiune fotosensibila a ochiului.

Cristalinul are forma unei lentile nesimetric biconvexe si poate fi mai bombat sau mai putin bombat sub actiunea reflexa a muschilor ciliari, modificandu-si astfel convergenta, incat imaginea sa cada pa retina. El are o structura stratificata, prezentand spre margine indicele de refractie de aproximativ 1,38 , iar in interior de aproximativ 1,41