TARTU ÜLIKOOL Tartu Ülikooli Täppisteaduste Kool Geomeetriline optika Koostanud Henn Voolaid ja Urmo Visk Tartu 2007 c 2007 Henn Voolaid, Urmo Visk c 2007 Tartu Ülikooli Teaduskool Geomeetriline optika 1 Sissejuhatus Geomeetriline optika ehk kiirteoptika on optika osa , kus valguse levimist kirjeldatakse valguskiirte abil, milleks on ristsirged valguse lainepinnale (pinnanormaalid). Võib ka öelda, et kiir on joon, mis näitab valgusenergia levimise suunda. Geomeetrilises optikas käsitletakse valgust sirgjooneliselt levivana, ükskõik kui väikestest avadest see läbi läheb. Teiste sõnadega, geo- meetrilises optikas loetakse valguse lainepikkus λ = 0 ja seetõttu pole vaja difraktsiooni või interferentsi arvestada. Geomeetrilise op-
Põhikooli füüsika kordamisleht Füüsika valemid, mida peaks teadma. 8. klass 1 s kogu D m v s v keskm , raskusjõud F m g , f , tihedus V , kiirus t , keskmine kiirus t kogu Optiline tugevus F A p N rõhk S , töö A F s , võimsus t , kineetiline energia E p m g h , potentsiaalne energia m v2 Ek f 1
Geomeetriline optika Geomeetrilise optika põhiseadused Geomeetriline optika on optika osa, kus valguslaine asemel kasutatakse valguskiire mõistet. Valguskiireks nimetatakse joont ruumis, mis näitab valgusenergia levimise suunda. Geomeetrilist optikat nimetatakse ka kiirteoptikaks. Geomeetrilise optika põhiseadused on: Valguse sirgjoonelise levimise seadus: ühtlases keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. Kiirte sõltumatuse seadus: kiired ei mõjuta lõikumisel üksteise liikumist. Valguse peegeldumise seadus: langemisnurk ja peegeldumisnurk on võrdsed. Valguse murdumise seadus: langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on jääv suurus. Kiirte pööratavuse printsiip: kiir läbib süsteemi päri- ja vastassuunas ühte teed mööda. Ühtlases keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt
1. Mida nim optikaks? Optikaks nim füüsika osa, mis tegeleb valgusega seotud nähtuste uurimisega. 2. Milles seisneb valguse dualistlik iseloom? Valgusel avalduvad nii lainelised kui korpuskulaarsed omadused. Need lähenemised ei ole vastandlikud, vaid täiendavad teineteist. On olemas nähtusi, mida saab selgitada nii ühest kui teisest käsitlusest lähtuvalt. 3. Mida nim geomeetriliseks optikaks? Geomeetriline optika ehk kiirteoptika on optika osa, kus valguse levimist kirjeldatakse valguskiirte abil, milleks on ristsirged valguse lainepinnale. 4. Mida nim punktvalgusallikaks? Punktvalgusallikaks nim valgusallikat, mille mõõtmed on võrreldes valgusallika ja eseme kaugusega nii väikesed, et need võib antud tingimustes arvestamata jätta. 5. Sõnastada valguse sirgejoonelise levimise seadus. Ühtlases keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. 6. Selgitada valguskiirte sõltumatu levimise seaduspärasust. 7. Mida nim varjuks
Graafik. Voolu all oleva mähise klemmide lühistamisel muutub voolutugevus mähises seaduspärasuse järgi. Tuletamine: , , , , , , 11.Vooluga mähise magnetvälja energia arvutusvalemi tuletamine. , , , , 12.Geomeetrilise optika esimene seadus. Valguskiire kõrvalekaldumine gravitatsiooniväljas. Valguse sirgjoonelise levimise seadus. Homogeenses keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. 13.Valguse peegeldumisseaduse sõnastus, valem, joonis selgitustega. Valguse langemisnurk võrdub peegeldumisnurgaga, kusjuures langev kiir, peegeldunud kiir ja pinnanormaal asuvad ühel tasandil: 14.Valguse murdumisseaduse sõnastus, valem, joonis selgitustega.
Graafik. Voolu all oleva mähise klemmide lühistamisel muutub voolutugevus mähises seaduspärasuse järgi. Tuletamine: , , , , , , 11.Vooluga mähise magnetvälja energia arvutusvalemi tuletamine. , , , , 12.Geomeetrilise optika esimene seadus. Valguskiire kõrvalekaldumine gravitatsiooniväljas. Valguse sirgjoonelise levimise seadus. Homogeenses keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. 13.Valguse peegeldumisseaduse sõnastus, valem, joonis selgitustega. Valguse langemisnurk võrdub peegeldumisnurgaga, kusjuures langev kiir, peegeldunud kiir ja pinnanormaal asuvad ühel tasandil: 14.Valguse murdumisseaduse sõnastus, valem, joonis selgitustega.
Graafik. Voolu all oleva mähise klemmide lühistamisel muutub voolutugevus mähises seaduspärasuse järgi. Tuletamine: , , , , , , 11.Vooluga mähise magnetvälja energia arvutusvalemi tuletamine. , , , , 12.Geomeetrilise optika esimene seadus. Valguskiire kõrvalekaldumine gravitatsiooniväljas. Valguse sirgjoonelise levimise seadus. Homogeenses keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. 13.Valguse peegeldumisseaduse sõnastus, valem, joonis selgitustega. Valguse langemisnurk võrdub peegeldumisnurgaga, kusjuures langev kiir, peegeldunud kiir ja pinnanormaal asuvad ühel tasandil: 14.Valguse murdumisseaduse sõnastus, valem, joonis selgitustega.
Optika ehk valgusõpetus Valgus Valgusallikaks nimetatakse valgust kiirgavat keha. Valgus jaguneb kaheks soojadeks valgusallikateks ja külmadeks valgusallikateks. Nähtamatuvalgusallikas on Infravalgus lühend IV , teda nimetatakse ka soojuskiirguseks Ultravalgus on nähtamatu valgusallikas lühend UV. Ultravalgus hävitab baktereid. (Kasutatakse haiglates mikroorganismide tapmiseks). Valguse levimine Valguse levimiseks nimetatakse valgusenergia kandumist ruumi. Valguse levimine on füüsikaline nähtus, valgus levib sirgjooneliselt, valguse levimise suuna kujutamiseks on kasutusele võetud valguskiire mõiste. Valgusvihku, mis moodustub teineteisest eemalduvatest valguskiirtest, nimetatakse hajuvaks valgusvihuks. Valguvihku, mis moodustub paralleelsetest valguskiirtest, nimetatakse paralleelseks valgusvihuks. Valgusvihku, mis moodustub teineteisele lähenevatest valguskiirtest nimetatakse koonduvaks valgusvihuks. Valguse p
Kõik kommentaarid