Optika (7)

Optika – füüsika haru mis käsitleb valgust ning valguse ja aine vastastikust toimet. 3 seadust: 1. valguse sirgjooneline levimine 2. v peegeldumisseadus 3. v murdumisseadus . 2 teooriat: Newton - valgus on igas suunas levivate osakeste voog (neeldumisel, kiirgamisel). Huygens- valgus on lainete voog. (levimisel). Valgusel on dualistlik ( kahene ) iseloom.
Geomeetriline optika
Uurib valguse levimist vaakumis ja keskkondades , peegeldumist ja murdumist keskkondade lahutuspindadel ning valguse interferentsija difratsiooni nähtusi.
Valguse sound määratakse kiirtega. Valguskiir - geomeetriline mõiste, mis tähendab mitte peenikest valguskiirte kimpu vaid joont, mida mööda levib valgusenergia. Homogeenses (ühtlane) keskkonnas levib v sirgjooneliselt. See on kogemuslik fakt ( katseline tõestus on vari). V iseloomustab 3 põhilist suurust:
1. valgusvoog (fii) – valgusenenrgia hulk (L), mis läbib ajaühikus t mingit pinda. Ühik on luumen (lm). Fii =L/t.
2. valgustugevus (I)– valgusvoog, mis levib ühes ruuminurgas (ühik on steradiaan , tähis srad).Ühik on kandela , tähis cd).
3. valgustatus (E)- pinnale langeva valgusvoo ja selle pindala suhe. Ühik on luks (lx)- E=fii/S. Valgustatud sõltuvalt pinna kaugusest valgusallikast r: E=…
Valguse kiirus õhus: 3 x 10ˇ8 m/s. Vees: 225000 km/s. Klaasis: 200000 km/s. Vaakumis: 299792,5 km/s.
Valguse peegeldusmisseadus ja murdumisseadus. Täielik peegeldus .
Kahe keskkonna lahutuspinnal muudab valguskiir suunda. Osa valgust levib esimesse keskkonda tagasi (peegeldumine) ja osa tungib teise keskkonda(murdumine). Langemisnurk - langeva kiire ja langemispunktist pinnale tõmmatud ristsirge vaheline nurk. Peegeldumisnurk- peegeldunud kiire ja sama ristsirge vaheline nurk (beeta). Murdumisnurk- murdunud kiire ja sama normaali vaheline nurk ( gamma ).
Peegeldumisseadus- peegelduv kiir, langev kiir ja langemispunktist kahe keskkonna lahutuspinnale tõmmatud ristsirge asuvad ühes tasapinnas, alfa=beeta.
Murdumisseadus- langev kiir, murdunud kiir ja kiire langemispunktist kahe keskkonna lahutuspinnale tõmmatud ristsirge asuvad ühes tasapinnas. Langemis- ja murdumisnurga siinuste suhe on kahe antud keskkonna jaoks konstantne suurus sinaalfa/singamma= n (murdumisnäitaja).
Täielik peegeldus- kui valguskiir läheb tihedast keskkonnast hõredasse, siis võib tekkida olukord, et suurte langemisnurkade puhul ei toimu valguse murdumist (vaid peegeldumine).
Kui valgus läheb optiliselt tihedamasse keskkonda, siis ta murdub kahe keskkonna lahutuspinna normaali poole. Kui vastupidi, siis valguskiir murdudes eemaldub pinna normaalist ehk läheneb keskkondade lahutuspinnale. Õhu ja vee puhul on langemisnurk 49 kraadi, murdumisnurk 90 kraadi.
Läätsed
Nim. Kahe sfäärilise pinnaga piiratud läbipaistvat keha.läätse kus on teda piiravate sfääriliste pindade raadiustest tunduvalt väiksemad nim. Õhukeseks läätseks. Läätsi mis on keskelt paksemad nim kumerläätsedeks. Mille ääred paksemad kui keskkoht nõgusläätsedeks.läätse sfääriline pinna keskpunkti nim. Läätse optiliseks peateljeksl punkti f nim. Läätse peafookuseks. Kaks fookust on.optilise peatelje ja läätse tipust tõmmatud ristsirge lõikepunkti nim. Läätse optiliseks keskpunktiks. Kõik peafookust läbinud kiired on pärast läätse läbimist optilise peateljega parallelsed. Kõik nõgusläätsed kalduvad läätse läbimisel eemale. Seepärast nim. Nõgusläätsi hajuvateks läätsedeks. Kiired lõikuvad teiselpool punktis f seda nim hajutava läätse ebafookuseks.
Kujutisete konstrueerimine õhukestes läätsedes.
Kolme mugava kiire abil saab. Esimene kiir läbib optilist keskpunkti. (ei murdu ega muuda suunda). 2. kiir mis läheb läbi optilise keskpunkti (läbib pärast murdumist fookuse ). 3. kiir mis langeb läätsele läbi fookuse (see kiir kulgeb pärast murdumist paralleelselt peateljega)
Läätse suurendus
Eseme ja kujutise mõõtmete erinevust iseloomustatakse suurendusega. Suurenduseks nim. Kujutise joonmõõtete suhet eseme joonmõõtmetesse. Kus s on suurendus H-kujutise kõrgus- h esme kõrgus. Läätse valem seob suurusi f, a, k.
Läätse optiline tugevus.
Mida lähemal on fookus läätsele seda tugevamini lääts murrab kiir ja seda suurem on ta optiline tugevus. Mõõdetakse dioptriates(dptr)
Fotoaparaat
Põhiosad kaamera ja objektiiv , mis koosneb ühest läätsest või läätsede süsteemist. Tekib eseme tõeline, ümberpööratud ja vähendatud kujutis. Kohta kus kujutis tekib asetatakse valgustundlik fotoplaat või film. Valgushulka reguleeritakse katiku abil.
Silm
Inimese silma on sarnane fotoaparaadi omaga. Silm on peaaegu kerakujuline kaetud kõvakestaga niinimetatud skleeraga., mille läbipaistavat osa nim sarvkestaks. Selle taga on vikerkest. Sarva ja vikerkesta vahel on läbipaistev vesivedelik . Vikerkestas on avaus- silmaava mille läbimõõt on vahemikus 2-8 mm. silma ava muutub valgusega. Silma täidab poolvedel klaaskeha. Silma põhi on kaetud võrkkestaga, mis kujutab endast nägemisnärvi harusid.silma kohanemist nim. Akommodatsiooniks. Eseme kaugust, mille korral näeme teda ilma pingutamata, nim. Parimaks nägemis kauguseks. 25 cm
Prillid
Normaalse silma puhul tekib kujutis võrkkestal. Esineb silmi kus on see võrkkesta taga või ees. Esimesel juhul on tegemist kaugnägeva ja teasel lühinägeva silmaga. Kumer klaasidega prillid + klaasid võivad parandada kaugnägevust ja nõgusad lühinägevust –prillid. Prillide läätsed toovad võrkkestale kujutise.
Mikroskoop.
Suurte suurenduste saamiseks kasutatakse mikroskoope. Tavaline luup suurendab u 10 korda siis erinevate mikroskoopide abil saavutatakse suurendusi saja- tuhande- ja miljonikordseid. Mikroskoobi objektiivi poolt tekitatud kujutist vaadatakse läbi okulaari . Määratakse valemiga kus d on parima nägemis kaugus f1 objektiivi fookuskaugus f2 okulaari fookuskaugus. F1 ja f2 vaheline kaugus nim. Mikroskoobi tuubuseks.