Füüsika haru - Optika (0)

Optika on füüsika haru, mis käsitleb valgust ning valguse ja aine vastastikust toimet. Tuntakse kolme põhilist seadust: 1. Valguse sirgjooneline levimine, 2. Valguse peegeldumisseadus , 3. Valguse murdumisseadus . Valgus levib valgusallikast ja langeb ümbritsevatele kehadele. Korpuskularatsiooniks nim. Valgus mille järgi on igas suunas levivate osakeste voog . Selle teooria rajas Newton . Teine teooria oli on Huygensi teooria, mille järgi on valgus lainete voog. Tegelikult on valgusel kahene ehk dualistlik joon. Geom . Optika uurib valguse levimist vaakumis ja keskkondades , peegeldumist ja murdumist keskkondade lahutuspindadel ning valguse interferentsi ja difraktsiooni nähtusi. Valgusallikateks nim. Kehi, mis ise kiirgavad ümbritsevasse ruumi valgust. Valgusallikad on loomulikud(Päike ja tähed) ja kunstlikud(lambid, küünlad, tuletikud). Valguse suund määratakse kiirtega. Valgust iseloomustab 3 põhilist suurust: Valgusvoog (fii) – valgusenergia hulk (L), mis läbib ajaühikus t mingit pinda. Valgusvoog on vahetult silmaga hinnatav valguskiirguse võimsus. Valgusvoo mõõtühikus on luumen(lm). Valgustugevus (I) on valgusvoog, mis levib ühes ruuminurgas . Ruuminurga ühikuks on steradiaan. Valgustugevuse ühikuks on SI süsteemi põhiühik – kandela (cd). Valgustugevus mõõdetakse valgusvooga, mis levib ühes steradiaanis.
Valgustatus (E) – pinnale langeva valgusvoo ja selle pindala suhe. Valgustatuse ühikuks on luks (lx). Kahe keskkonna lahutuspinnal muudab valguskiir suunda. Osa valgust levib esimesse keskkonda tagasi, osa tungib teise keskkonda. Esimest nähtust nim. Valguse peegeldumiseks, teist valguse murdumiseks. Kiire langemisnurgaks nim. Langeva kiire ja langemispunktist pinnale tõmmatud ristsirge vahelist nurka. Kiire peegeldumisnurgaks nim. Peegeldunud kiire ja sama ristsirge vahelist nurka. Kiire murdumisnurgaks nim. Murdunud kiire ja sama normaali vahelist nurka. Peegeldumisseadus: langev kiir, peegeldunud kiir ja langemispunktist kahe keskkonna lahutuspinnale tõmmatud ristsirge asuvad ühes tasapinnas. Peegeldumisnurk on võrdne langemisnurgaga. Murdumisseadus: langev kiir, murdunud kiir ja kiire langemispunktist kahe keskkonna lahutuspinnale tõmmatud ristsirge asuvad ühes tasapinnas. Langemis- ja murdumisnurga siinuste suht on antud keskkonna jaoks konstantne suurus. Täielik peegeldus : Kui valguskiir läheb tihedamast keskkonnast hõredamasse, siis võib tekkida olukord, et suurte langemisnurkade puhul ei toimu valguse murdumist. Sellist nähtust nim. Täielikuks peegelduseks. Läätseks nim. Kahe sfäärilise pinnaga piiratud läbipaistvat keha. Läätsed valmistatakse tavalisest klaasist. Läätse, mille paksus on teda piiravate sfääriliste pindade raadiusest tunduvalt väiksem nim. Õhukeseks läätseks. Läätsi, mis on keskelt paksemad, kui äärelt, nim. Kumerläätseks ja läätsi, mille ääred on paksemad, kui keskkoht nim. Nõgusläätsedeks. Läätse sfääriliste pindade keskpunkte 01 ja 02 läbivat sirget nim. Läätse optiliseks peateljeks. Läätsel on kaks peafookust, mis paiknevad teiselpool läätse. Fookuse kaugust läätses optilisest keskpunktist nim.
Läätse fookuskauguseks. Kõik peafookust läbinud kiired on pärast läätse läbimist optilise peateljega paralleelsed. Kõik nõgusläätse optilise peateljega paralleelsed kiired kalduvad pärast läätse läbimist optilisest peateljest eemale. Sellepärast nim. Nõgusläätsi hajutavateks läätsedeks. Kuid läätse läbinud hajuvate kiirte pikendused lõikuvad teisel pool läätse ühes punktis F. Seda punkti nim. Hajutava läätse ebafookuseks. Teades läätse optilist keskpunkti ja fookusi ning kiirte käiku võime konstrueerida suvalise eseme kujutise mille tekitab koondav või hajutav lääts. 1. Kiir mis läheb läbi optilise keskpunkti, 2. Kiir mis langeb läätsele paralleelselt optilise peateljega, 3. Kiir mis langeb läätsele läbi fookuse. Eseme ja kujutise mõõtmete erinevust isel. Suurendusega. Suurenduseks nim kujutise joonmõõtmete suhet eseme joonmõõtmetesse s=H/h, kus s- suurendus , H- kujutise kõrgus, h- eseme kõrgus. Läätse suurendust võib määrata ka valemi s=k/a. läätse valem seostab suurusi f, a ja k. need suurused võivad olla nii + kui -.
Kui murdunud kiired ise ei lõikuvaid lõikuvad nende pikendused, siis tekkinud kujutus on ebakujutus, ehk näiv kujutis.
Fookuskauguse f pöördväärtust nim läätse optiliseks tugevuseks D=1/f mida mõõdetakse dioptrites(dptr). Mida lähemal on fookus läätsele seda tugevamini lääts murrab kiiri ja seda suurem on ta optiline tugevus.
Fotoka põhiosadeks on kaamera ja objektiiv, mis koosneb 1 läätsest või läätsede süsteemist. Ese asetatakse tavaliselt kaugemale kui 2 fookuskaugust, mille tulemusel tekib eseme tõeline ümberpööratud ja vähendatud kujutis, kohta kus tekib kujutis, asetatakse valgustundlik fotoplaat või film .
Langevat valgushulka doseeritakse katiku abil, mis avaneb niinim säritusajaks. Objektiivi liigutamisega muudame filmi ja objektiivi vahelist kaugust et tekitada terav kujutis. Objektiivi töötavat diameetrit võib muuta diafragma abil. Sellega muudame valguse hulka, mis satub filmile.
Inimese silma optiline süsteem on sarnane fotokaga. Silm on väljast kaetud kõvakestaga nim skleeraga, mille läbipaistvat osa nim sarvkestaks, selle taga on vikerkest mille sees on avaus – silmaava, mille taga on silma lääts mille kõverus muutub sõltuvalt vaadeldava objekti kaugusest. Silma sees on poolvedel klaaskeha. Silma põhi on kaetud võrkkestagakuhu tekib silma tõeline ümberpööratud kujutis. Kuna osad silmad on defektiga siis tehakse nõgusate ja kumerate läätsedega prille mis parandavad nägemist. Suurte suurenduste saamiseks. Erinevate tüüpidega võib saada kuni miljonikordseid suurendusi.
Mikroskoobi tekitatud kujutist vaadeldakse läbi okulaari ja suurendust saab määrata valemiga S=fii*D/f1’f2. D= 25cm, f1= objektiivi fookuskaugus , f2=okulaari fookuskaugus, fii=F1 ja F2vaheline kaugus mida nim mikroskoobi tuubuseks.