Optika ehk valgusõpetus (0)

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 peegeldumine
Peeglile langeva ja peeglilt peegelduva valgusvihu asemel kasutame valguskiiri – neid nimetatakse vastavalt langevaks kiireks ja peegeldunud kiireks. Kohta, kus valguskiir langeb peegelpinnale, joonistame punktiirjoonega peegelpinnale ristsirge . Langemisnurgaks nimetatakse nurka langeva kiire ja peegelpinna ristsirge vahel. Langemisnurka tähistatakse kreeka tähestiku väiketähega α (alfa). Peegeldumisnurka tähistatakse kreeka tähestiku väiketähega β (beeta). Sõltuvusi, mis kehtivad väga paljudel juhtudel, nimetatakse seaduspärasusteks või seadusteks. Peegeldumisnurk on alati võrdne langemisnurgaga. Valgus levimise suund on pööratav. Peegeldumisel tasapeeglilt vahetub parem – vasak pool, valgusvihk jääb aga endiselt paralleelseks. Jõulukuus ehte läikivat pinda, poleeritud kulpi või lusikat võib käsitleda kõverpeeglina. Kerapinnakorral on pinna ristsirge raadiuse pikenduseks. Kumerpeegel hajutab peeglile langeva paralleelse valgusvihu. Nõguspeegel koondab peeglile langeva paralleelse valgusvihu. Paralleelne valgusvihk koondub peale peegeldumist nõguspeeglilt teatud punktis. Seda punkti nimetatakse peegli fookuseks .
Valguse hajus peegeldumine
Paber tervikuna peegeldab sellele langenud valguse kõikvõimalikes suundades. Valgust, millel puudub kindel suund nimetatakse hajusaks valguseks. Ruumis võib olla nii otsene ehk suunatud valgus kui ka hajus valgus. Valguse peegeldumist, mille tulemusena valgus levib kõikvõimalikes suundades, nimetatakse hajusaks peegeldumiseks. Keha pinda, mis peegeldab valgust kindlas suunas, nimetatakse peegelpinnaks. Keha pinda, mis peegeldab valgust hajusalt, nimetatakse mattpinnaks.
Valguse neeldumine
Must pind neelab suurem osa pealelangevast valgusest. Valge pind peegeldab suurema osa pealelangevast valgusest. Mida tumedam on keha pind, seda rohkem valgust keha neeldub ja vähem peegeldub. Energia ei teki ega kao, vaid muundub ühest liigist teise.
Nägemine
Täielikus pimeduses me ei näe midagi, nägemiseks on vaja valgust. Valgust on näha siis, kui see silma levib. Mida eredam on valgus seda tugevam on erutus . Valgusallikaid näeme neilt kiirguva valguse tõttu. Neid kohti keha pinnal, mis peegeldavad rohkem valgust, näeme heledamatena kui neid kohti, mis peegeldavad vähemvalgust. Me tajume kehi valguse silma langemise sihis.
Vari
Käe ja põranda vahel on teatud ruumipiirkond , mis lamp kas üldse ei valgusta või valgustab osaliselt. Füüsikas nimetatakse seda ruumi piirkonda varjuks. Ruumipiirkonda eseme taga, mida valgusallikas ei valgusta, nimetatakse täisvarjuks. Ruumipiirkonda eseme taga, mida valgusallikas valgustab osaliselt, nimetatakse poolvarjuks.
Läbipaistva aine mõju valguse levimisele
Valguse levimiskiiruse määramine
Esmakordselt määras valguse kiiruse katseliselt
taani astronoom Olaf Römer  1676. aastal ja sai
selleks 220 000 km/s.
 
200 aastat hiljem määras ameerika teadlane
Albert Michelson  valguse kiiruse samuti katsete
tulemusel ja sai selleks ligikaudu täpse tänaseks
teadaoleva kiiruse, so ≈ 300 000 km/s
Kiiruse valem on .
Valguse murdumine
Valguse levimise suuna muutumist kahe optilise
keskkonna piirpinnal nimetatakse valguse murdumiseks.
Valguse murdumise iseloomustamiseks kasutatakse
lisaks langeva kiire ja langemisnurga mõistele
murdunud kiire ja murdumisnurga mõisteid.
Valguskiirt, mis levib teise keskkonda
nimetatakse murdunud kiireks.
Murdumisnurgaks nimetatakse nurka murdunud
kiire ja pinna ristsirge vahel ja seda tähistatakse
kreeka väiketähega gamma: γ.
Valguse levimisel optiliselt hõredamast keskkonnast
optiliselt tihedamasse keskkonda murdub
valguskiir pinna ristsirge poole.
Valguse levimisel optiliselt tihedamast keskkonnast
optiliselt hõredamasse keskkonda murdub
valguskiir pinna ristsirgest eemale.
Optiliselt ühtlases keskkonnas levib valguskiir sirgjooneliselt.
Valguse levimisel õhust klaasi on
murdumisnurk langemisnurgast väiksem.
 
 
Kui valgus langeb pinnaga risti, siis valgus ei murdu,
kõikidel ülejäänud langemisnurkade korral
on murdumisnurk väiksem langemisnurgast.
 
Valguse levimisel läbi prisma murdub valgus
prisma aluse poole. 
Valguse täielik peegeldumine
Valguse täielikuks peegeldumiseksnimetatakse peegeldumist kahe läbipaistva keskkonna piiripinnal, kui sellega ei kaasne murdumist. Täieliku sispeegelduse esimeseks tehniliseks rakenduseks on optiline kaabel ( valgus kaabel).
Lääts
Lääts-sfääriliste pindadega piiratud läbipaistev keha.
Läätsi on kahte liiki:1)kumerlääts-keskelt paksem kui servades,koondab valgust.N:kaksikkumerlääts,tasakumerlääts,kumernõguslääts.
2)nõguslääts-keskelt õhem kui servadest,hajutab valgust.N:kaksiknõguslääts,tasanõguslääts,nõguskumerlääts.
Fookus -punkt,kuhu koondub paralleelne valgusvihk pärast kumeläätses murdumist.
Fookuskaugus -läätse ja fookuse vaheline kaugus.
Läätse optiline tugevus-fookuskauguse pöördväärtus(D=1/f).
Läätse optiline peatelg-ühendab kerapindade keskpunkte.
Kujutise konstrueerimine kumerläätses:
1.Optilise peateljega paralleelselt langev kiir pärast murdumist läbib fookuse.
2.Läätse keskpunkti langev kiir läätses ei murdu.
3.Läätse fookust läbiv kiir kulgeb paralleelselt optilise peateljega.
Läätse suurendus -kujutise ja eseme joonmõõtmete suhe.
Kujutis nõgusläätses-kujutis on alati vähendatud,samapidine,näiv,samal pool läätse.
Kui lääts on koondav ,siis fookuskaugus on positiivne,kui hajutav on fookuskaugus negatiivne.
Kui kujutis on tõeline,siis kujutise kaugus positiivne,kui näiv,siis kujutise kaugus negatiivne.
Füüsika õppimap
Karl Stamm
8. klass
Tallinna Kivimäe Põhikool