vaakumil on alati n=1; murdumisnäitaja sõltub ainest; saab näidata, et kui valgus langeb hõredamast tihedamasse keskkonda siis langemis nurk on suurem kui murdumis nurk; kui aga tihedamast hõredamasse keskkonda siis langemis nurk on väiksem kui murdumis nurk. ÕHK 1 VESI - 1,3 KLAAS - 1,6 TEEMANT - 2,4 Täielik sisepeegeldus valgus liigub tihedamast hõredamasse keskkonda nt veest õhku; näeme, et teatud nurga alt, valgus sellisel juhul ei saa enam murduda hõredamasse keskkonda, vaid ta peegeldub aine pinnalt endasse tagasi; KASUTATAKSE: veealused
3.Mis on valguse peegeldumine? 4.Milline peegeldumine on difuusne peegeldumine? 5.peegeldumine on korrapärane peegeldumine? 6.Sõnastada valguse peegeldumisseadus. 7.Konstrueerida kujutis tasapeeglis ja kirjeldada seda. 8.Mis on valguse murdumine? 9.Sõnastada valguse murdumisseadus, teha joonis. 10.Mis on absoluutne murdumisnäitaja? 11.Kuidas on absoluutne murdumisnäitaja seotud valguse kiirusega? 12.Millist keskkonda nimetatakse optiliselt tihedamaks keskkonnaks? 13.Milles seisneb täielik sisepeegeldus? VASTUSED: 1.Valguskiireks nim kiirt, mis näitab valgusenergia levimise suunda. 2. Homogeenses keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt, sellega selgitatakse varju tekkimist 3.Peegeldumiseks nim füüsikalist protsessi, mis seisneb valguenergia levimissuuna muutumises antud optilises keskonnas, milles asub peegelpind. 4.Difuusne peegeldumine toimub mattpinnalt, pinnale langevad paralleelsed kiired peegelduvad erinevates suundades. Mattpinnaks nim pinda mille pinna konarlused on
levimise suunda. Ka selle mõõtmeid me ei arvesta. Geomeetrilises optika üks oluline seadus: valguse peegeldumise seadus- langenud kiir, peegeldunud kiir ja langemispunktist tõmmatud pinnanormaal, asuvad ühes tasapinnas ja langemisnurk ja peegeldumisnurk on võrdsed. Kujutis tasapeeglis: tasapeeglis tekib kujutis teiselpool peeglit sama kaugel kui oli peegel ise. See kujutis on sama suur ja näiv. 6. Valguse murdumise seadus. Valguse täielik sisepeegeldus ja selle kasutamine. Valguse murdumise seadus- kui valgus liigub 1´st keskkonnast teise, siis ta muudab oma suunda. Seda nim. valguse murdumiseks. Selle seaduse avastas Rene Descartes. Langenud kiir, langemispunktist tõmmatud pinnanormaal asuvad ühes tasapinnas ja kehtib järgm. seos: n1 sin=n2 sin (n1- esimese keskkonna murdumisnäitaja, n2- teise kk. mn.) Valguse täielik sisepeegeldus ja selle kasutamine. Seda on võimalik jälgida kui valgus läheb tihedamast keskkonnast hõredamasse
langemisnurk on α=90°). Piirnurga βP suurus sõltub uuritava vedeliku murdumisnäitajast n1 ja mõõteprisma murdumisnäitajast n2. Sisepeegelduse meetodi korral toimub murdumisnäitaja mõõtmine täieliku sisepeegelduse meetodil. Valgus langeb prisma P2 tahule AC. See tahk on mateeritud ja seetõttu langeb valgus prisma ja vedeliku lahutuspinnale AB kõikvõimalike nurkade all. Kui β=βP, siis esineb täielik sisepeegeldus, β<βP korral peegeldub valgus osaliselt. On ilmne, et piirnurga βP väärtus on mõlema meetodi korral ühesugune. Erinevalt eelmisest meetodist, saab täieliku sisepeegelduse meetodil määrata ka mitteläbipaistvate ainete murdumisnäitajaid. Prismast P2 väljuvat valgust vaadeldakse lõpmatusse teravustatud pikksilmaga. Pikksilm koosneb objektiivist (5) ja okulaarist (8). Nende ühises fokaaltasandis asetseb niitrist (6) ja skaala (7).
langemispunkti tõmmatud pinnanormaal asuvad ühes tasandis ning peegeldumisnurk võrdub langemisnurgaga. Tasapeegel on tasand, millelt valgus peegeldub. Kujutise leidmiseks tuleb eseme mingist punktist võtta vähemalt kaks kiirt ja vaadata nende peegeldumist. Valguse murdumine: Valguse murdumine on valguse levimise suuna muutumine üleminekul ühelt keskkonnast teise. hõredast tihedasse alfa > beta tihedast hõredamasse alfa < beta Sisepeegeldus on nähtus, mis leiab aset valguse levimisel tihedamast keskkonnast hõredamasse, mille juures valguse langemisnurk on suuremvõrdne täieliku peegeldumise piirnurgast, mille tõttu murdumisnurk on 90 o n=sin A/sin B Kiudoptika - on optika haru, mis käsitleb valguse levimist peentes kiududes ja sellega seotud füüsikalisinähtusi ning selle rakendusi. Läätsed 2 sväärilise pinnaga läbipaistev keha, jagunevad kumerläätsed ja nõgusläätsed.
Füüsika Opsis - nägemine Valgusoptika - valgusõpetus Optika on füüsika osa mis uurib ja seletab valgusnähtuseid. Optika - valguskiir Valguskiir - valgusenergia levikut näitav joon Valgusallikas - koht, kust valgus tuleb Liigitatakse järgmiselt: 1. Looduslikud valgusallikad (Päike, jaanimardikas...) 2. Tehislikud/Kunstlikud valgusallikad Valguse vastuvõtja - koht, kuhu valgus läheb (Silm) Valguskiirus = u 300 000 km/s (vaakumis - keskkond kus pole aineosakesi) Tähis: c Mida optiliselt tihedam on keskkond, seda väiksem on valguskiirus. Valge valgus koosneb osadest. (spekter, ehk vikerkaarevärvid) Spekteri värvid: Punane, oranz, kollane, roheline, helesinine, sinine, violetne Valguskiirte sõltumatuse seadus - Valguskiired läbivad teineteist sõltumatult. Sirgjooneline levimise seadus - Homogeennses keskkonnas levib valgus alati sirgjooneliselt. (homogeenne - ühtlane) Peegeldumisseadus - Peeg...
Füüsika Opsis - nägemine Valgusoptika - valgusõpetus Optika on füüsika osa mis uurib ja seletab valgusnähtuseid. Optika - valguskiir Valguskiir - valgusenergia levikut näitav joon Valgusallikas - koht, kust valgus tuleb Liigitatakse järgmiselt: 1. Looduslikud valgusallikad (Päike, jaanimardikas...) 2. Tehislikud/Kunstlikud valgusallikad Valguse vastuvõtja - koht, kuhu valgus läheb (Silm) Valguskiirus = u 300 000 km/s (vaakumis - keskkond kus pole aineosakesi) Tähis: c Mida optiliselt tihedam on keskkond, seda väiksem on valguskiirus. Valge valgus koosneb osadest. (spekter, ehk vikerkaarevärvid) Spekteri värvid: Punane, oranz, kollane, roheline, helesinine, sinine, violetne Valguskiirte sõltumatuse seadus - Valguskiired läbivad teineteist sõltumatult. Sirgjooneline levimise seadus - Homogeennses keskkonnas levib valgus alati sirgjooneliselt. (homogeenne - ühtlane) Peegeldumisseadus - Peeg...
sirgjooneliselt. Huygens: valgus on laine, mis saab levida b)Vaakumist lähtuv kiir on pinnanorm. X korda kaugemal kui mingis kogu universumit täitvas nähtamatus keskkonnas e eetris. aines. Kasutat. Läätsedes kujutiste tekitamiseks, valguse koondamiseks Maxwell tõestas 19 saj, et valgus on elektromagnetiline ja hajutamiseks jne. laine. Valgusosakesi nim valguskvantideks e footoniteks. Täielik sisepeegeldus on kasut. Optilistes kaablites, moblaga rääkides, Valgus on dualistliku olemusega: a)levimisel: elektri-ja arvutites, kujutiste ümberpööramine prismaga. magnetvälja max-min- ja nullkohad liiguvad valguse Valguse dispersioon (Newton) on valguse murdumise näitaja sõltuvus kiirusega c(300 000km/s) b)lainetega kokkupuutel kujut lainepikkusest, jagunemine sperktriks murdumisel
Difraktsiooni ja interferentsi saab jälgida, kui valguslained on koherentsed st neil on sama lainepikkus ja ajas muutumatu faaside vahe. Laser on koherentse valguse allikas. Õhukeste kilede värvus tuleneb sellest, et neile langev valge valgus on liitvalgus (joonis lk 40). d-võrekonstant, k-järk. dsin =k. =dsin/k sin=b/a. Valguse murdumisel muutub valguse lainepikkus. Üleminekul optiliselt hõredamast kk-st tihedamasse lainepikkus väheneb, vastupidisel levikul suureneb. Täielik sisepeegeldus esineb, kui on üleminek tihedamast keskkonnast hõredamasse. Antud keskkonna murdumisnäitajat vaakumi suhtes nim selle keskkonna absoluutseks murdumisnäitajaks: n= v1/v2. sin/sin=n1/n2. sin/sin= v1/v2 = 1/2. - peegeldumisnurk, -murdumisnurk. Suhteline murdumisnäitaja näitab teise keskkonna absoluutse murdumisnäitaja suhet esimese keskkonna absoluutsesse murdumisnäitajasse. Aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest nim dispersiooniks
Kuna nendelt tulnud valgus on juba polariseeritud) 3D-prillid (kindel E-vektor peab minema kindlalt poolt läbi) 59. Valguse intensiivsus. Näitab valgusenergia hulka, mis langeb mingile pindalale mingi ajaühiku jooksul. 60. Valguse murdumine. Valguse murdumine on laine levimissuuna muutus kahe keskkonna lahutuspiiril. Valguslaine murdub tingimusel, et keskkonnad on erineva optilise tihedusega ja valgus saab minna esimesest keskkonnast teise. 61. Sisepeegeldus. Sisepeegeldus on nähtus, mis leiab aset valguselevimisel tihedamast keskkonnast hõredamasse, mille juures valguse langemisnurk on suuremvõrdne täieliku peegeldumise piirnurgast, mille tõttu murdumisnurk on 90o ehk murdunud kiir kulgeb piki keskkondade piirpinda. Joonis:
mitme kilomeetriste vahekaugusel 1mm täpsusega. Tavakasutuses olevad elektrontahhümeetrid nii täpsed pole. Keskmistes tingimustes on mõõtekaugus prismaga 0,6-3km, miniprisma puhul poole vähem. Prisma on teatud nurkade all olev peeglitesüsteem, mille esikülg on kaetud klaasiga. Kaasaegsete elektrontahhümeetrite komplektis kasutatakse tripelprismat, mis kujutab endast diagonaaltasandit mööda poolitatud kuupi, mille tahkudele tekkiv sisepeegeldus tekitab prismale langeva kiirega paralleelse kiire, mis suundub kaugusmõõturisse tagasi. Prismad on tavaliselt läbimõõduga 5-7 cm, miniprismad on 2,5cm läbimõõduga. Vastavalt vajadusele on võimalik valida, kuidas elektrontahhümeetrit kasutada. 1. Lihtsalt tahhümeetrina. 2. Tahhümeeter ilma prismata mõõtmiseks mõõdetakse nähtava laserkiire abil. Sobib hoonete mõõdistamiseks. 3. Motoriseeritud tahhümeeter tahhümeeter pöörab end ise, eriti mugav projektipunktide
lainepikkus. Laineteooria- valgus on ruumis leviv liikumine Korpuskulaarteooria- valgus on osakeste voog. Värvused jagatakse: Akromaatilised- valge, must, hallid. Kromaatilised- spektri värvid (kirjeldatavad lainepikkusega) Kahe või enama spektraalvärvuse segud. Valguse murdumisel muutub valguse lainepikkus. Üleminekul optiliselt hõredamast kk-st tihedamasse lainepikkus väheneb, vastupidisel levikul suureneb. Täielik sisepeegeldus esineb, kui on üleminek tihedamast keskkonnast hõredamasse. Antud keskkonna murdumisnäitajat vaakumi suhtes nim selle keskkonna absoluutseks murdumisnäitajaks: n= v1/v2. sin/sin=n1/n2. sin/sin= v1/v2 = 1/2. - peegeldumisnurk, -murdumisnurk. Suhteline murdumisnäitaja näitab teise keskkonna absoluutse murdumisnäitaja suhet esimese keskkonna absoluutsesse murdumisnäitajasse. Aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest nim dispersiooniks
(mille langemisnurk on =90°). Piirnurga P suurus sõltub uuritava vedeliku murdumisnäitajast n1 ja mõõteprisma murdumisnäitajast n2. Sisepeegelduse meetodi korral (joonis 51) toimub murdumisnäitaja mõõtmine täieliku sisepeegelduse meetodil. Valgus langeb prisma P2 tahule AC. See tahk on mateeritud ja seetõttu langeb valgus prisma ja vedeliku lahutuspinnale AB kõikvõimalike nurkade all. Kui =P, siis esineb täielik sisepeegeldus,
Valguse peegeldumine on Kui valguskiir läheb tihedamast Igal materjalil on α˳ mingi kindel nurk, nähtus, kui valgus langeb kahe keskkonnast hõredamasse ja mille korral algab täielik keskkonna valguspinnale ning langemisnurka suurendada, siis sisepeegeldus. pöördub sealt tagasi esimesse suureneb ka murdumisnurk ja mingil α˳(vesi) = 49° keskkonda. hetkel saab ta võrdseks. Murdumist ei toimu ja kogu valgus peegeldub α˳- täieliku sisepeegelduse piirnurk esimesse kekskonda tagasi. γ=90° Valguse murdumine on Kui valgus murdub hõredamast Kui valgus murdub tihedamast
saartel (Hawaii). Kuuvikerkaared on sagedased troopikasaartel ja seal, kus koskede tõttu on õhus alati pihustunult vett. Uduvikerkaared on tavalised seal, kus tuleb ette sageli lahtise taevaga udu. Selline on tõenäolisemalt radiatsiooniudu, mis on iseloomulik maismaale ja sagedam rabade-soode kohal. Vikerkaare kordsus on määratud veetilgas tekkivate sisepeegelduste arvuga. Iga järgnev vikerkaare järk (kordsus) alates esimesest on nõrgem, sest sisepeegeldus pole täielik ja osa valgusest pääseb tilgast iga korraga välja, nii et igaks järgnevaks kaareks jätkub üha vähem valgust. Tavalised on kahekordsed vikerkaared, kõrgemat järku on väga haruldased või õigem oleks ehk öelda, et need pole naljalt märgatavad. 0. järku vikerkaar on samuti üsna ebatavaline, sest siis ei toimu sisepeegeldust, vaid valgus lihtsalt läbib piisad. Selle tulemusena on näha oranzikat sära või kuma päikese pool (olen näinud, vt fotot). 1
dx v 1 2 √ x +h v 2 2 √ b 2+ ( a−x )2 2 2 1 x 1 ( a−x ) 1 1 sinα v 1 ∙ 2 2= =sinα = sinγ = v 1 √ x + h v 2 √ b + ( a−x )2 2 v1 v2 sinγ v 2 62. Peegeldumisseadus. Mis on täielik sisepeegeldus? Tuletada valem täieliku sisepeegelduse kriitilise nurga arvutamiseks. Täielik sisepeegeldus on Kriitiline nurk on siis, kui gamma on 90 kraadi. sin α kriitiline=n 2,1 , sest gamma on 90 kraadi ja sin90 = 1 63. Lähtudes Pointingi vektori avaldisest, avaldada valguse intensiivsus, kui elektrivälja vektori funktsioon. Mida näitab valguse intensiivsus?
vastuvõtja(muundab valguse elektriks) toimub signaali või energia muumine skeemi järgi elekter valgus elekter - optiline info edastus N: kõrgepingeliinid el-isolatsioon 3000V kõrgepinge Arvuti 5V elektritoitega valgusallikas valguse muundur elektrisignaaliks (LED, hõõglamp) (fotodiood, fototransistor, fototüristor, fototakisti jne) Valguse kandmiseks punktist A punkti B kasutatakse täna kiudoptikat = valgusjuht, peenike kiud mille sees on täielik sisepeegeldus ja valgus välja ei lähe 1.20. Infoesitusseadmetes kasutatavad indikatsioonielemendid värvuspaneelid = infoesituseks. 1. elektronkiirtoru RGB luminestseeriva ekraaniga (10kV) 2. vedelkristall RGB poolvedel aine, millel pikad molekulid elektrivälja abil saab molekule keerata. (1,5V) Molekule saab ka nõu pinna töötlusega keerata 3. plasmapaneelid e. gaaslahenduspaneelid (hõrendatud gaas millest lastakse elekter läbi. Na aur erekollane, Xe, Ar, He pruunikas punane).
Kui valgus suunata kahe keskkonna lahutuspinnale optiliselt tihe- damast keskkonnast, siis on valguse murdumisnurk γ suurem lan- gemisnurgast α. Mingi langemisnurga αpiir korral on murdumisnurk võrdne 90◦ . Seda nurka nimetatakse täieliku peegeldumise piirnur- gaks. Sellest suuremate langemisnurkade korral valgus ei tungi teise keskkonda, vaid peegeldub esimesse tagasi. Seda nähtust nimetatak- se täielikuks peegelduseks (varem kasutati ka nimetust täielik sisepeegeldus). Täieliku peegeldumise korral võtab murdumisseadus kuju: 12 Joonis 12: Valguse murdumine optiliselt tihedamast keskkonnast hõ- redamasse. sin αpiir n2 n2 ◦ = ehk sin αpiir = . sin 90 n1 n1 Kui esimeseks keskkonnaks on vaakum või õhk, siis on seose kuju sin αpiir = 1/n1
Kus n murdumisnäitaja alfa- langemisnrk beta murdumisnurk v1 lainete levimise kiirus esimeses kkonnas v2 lainete levimise kiirus teises kkonnas Valguse üleminekul tihedamast kkonnast hõredamasse on murdumisnurk beta lahgemisnurgast alfa suurem, ülemiekul hõredamast tihedamasse väiksem. Valguse murdumise intensiivsust mõõdetakse refraktomeetriga. Kasutatakse kriitilise nurga printsiibi (krit nurk nurk, millest alates toimub täielik sisepeegeldus). Esimene prisma pind on vedelikuga kokkupluutekohalt matistatud. Matistatud pind tekitab intensiivse sisepeegelduse, millest tuleneb okulaari vaateväljas tume ala, vedelikukihi läbinud refrakteerunud kiired tekitavad vaateväljas heleda ala. Hele ja tume ala on eraldatud terava eraldusjoonega. Mida suurem on vedeliku murdumisnäitaja, seda rohkem kallutatakse valguskiiri optilisest teljest kõrvale ja seda laiem on tume ala.
kontroller puutepunkti koordinaadid. Infrapuna-puutetundlikud ekraanid kardavad määrdumist ja seetõttu kasutatakse neid seal, kus kujutise kvaliteet on oluline. Oma lihtsa ehituse ja seega ka lihtsa korrashoitavuse tõttu on selline ekraan populaarne sõjanduses. Sellist ekraanitehnoloogiat kasutab mobiiltelefonides firma Neonode. Optilised puuteekraanid Klaaspaneel on varustatud infrapuna valgusega. Klaasi ja õhu piiril tekib täielik sisepeegeldus, klaasi ja võõrkeha piiril valgus hajub. Hajumise tuvastamiseks tuleb pilti. Selleks on kaks tehnoloogiat: Projektsioonilistes ekraanides paigaldatakse projektori juurde kaamera. Sellist tehnoloogiat kasutab näiteks Microsoft Surface. Teine võimalus on lisada LCD-ekraanile valgustundlik neljas lisa-subpiksel. Suudab eraldada kätepuuteid muude esemete puudetest, ka on olemas multitouch. Võimaldab ehitada suuremõõdulisi, kuni tahvlisuurusi sensoripindu. Tensomeetrilised puuteekraanid
kontroller puutepunkti koordinaadid. Infrapuna-puutetundlikud ekraanid kardavad määrdumist ja seetõttu kasutatakse neid seal, kus kujutise kvaliteet on oluline. Oma lihtsa ehituse ja seega ka lihtsa korrashoitavuse tõttu on selline ekraan populaarne sõjanduses. Sellist ekraanitehnoloogiat kasutab mobiiltelefonides firma Neonode. Optilised puuteekraanid Klaaspaneel on varustatud infrapuna valgusega. Klaasi ja õhu piiril tekib täielik sisepeegeldus, klaasi ja võõrkeha piiril valgus hajub. Hajumise tuvastamiseks tuleb pilti. Selleks on kaks tehnoloogiat: Projektsioonilistes ekraanides paigaldatakse projektori juurde kaamera. Sellist tehnoloogiat kasutab näiteks Microsoft Surface. Teine võimalus on lisada LCD-ekraanile valgustundlik neljas lisa-subpiksel. Suudab eraldada kätepuuteid muude esemete puudetest, ka on olemas multitouch. Võimaldab ehitada suuremõõdulisi, kuni tahvlisuurusi sensoripindu. Tensomeetrilised puuteekraanid
Täielik peegeldus Kui valgus suunata kahe keskkonna lahutuspinnale optiliselt tihedamast keskkonnast, siis on valguse murdumisnurk suurem langemisnurgast . Mingi langemisnurga piir korral on murdumisnurk 12 võrdne 90 . Seda nurka nimetatakse täieliku peegeldumise piirnurgaks. Sellest suuremate langemisnurkade korral valgus ei tungi teise keskkonda, vaid peegeldub esimesse tagasi. Seda nähtust nimetatakse täielikuks peegelduseks (varem kasutati ka nimetust täielik sisepeegeldus). Joonis 12: Valguse murdumine optiliselt tihedamast keskkonnast hõredamasse Täieliku peegeldumise korral võtab murdumisseadus kuju: Kui esimeseks keskkonnaks on vaakum või õhk, siis on seose kuju sin piir = 1/n1. Täielikku peegeldust kasutatakse optilistes riistades valguskiirte suuna muutmiseks, aga ka valgusjuhtides valguse edastamiseks. Pööratavuse seadus Geomeetrilises optikas kehtib kiirte pööratavuse printsiip: kiir läbib susteemi päri- ja vastassuunas ühte teed
nurga ristlõike suhtes 2 valguskiir murdub ristsirgest eemale ehk lahutuspinnale ligemale. Murdumine toimub Snelli seaduse järgi: n1sin1=n2 sin2 Kui valguskiire langemisnurk kasvab küllalt suureks ,siis valguskiir muutub pinnajoonega paralleelseks.Kui langemisnurk veel kasvab, siis peegeldub valguskiir täiesti pinnajoonest tagasi keskkonda 1 sama suute nurga all. Seda nähtust kutsutakse täielikuks sisepeegelduseks ja murka c millel sisepeegeldus levib, nn kriitiliseks nurgaks Snelli seadus: n1sin1=n2 sin2 Kriitiline nurk c =arcsin (n2 / n1) Joonis 2.1 Snelli seadus ja kriitiline nurk Joonisel 2.2 on toodud optilise kiu põhimõtteline läbilõige. Kius on 2 osa: tuum ja kate (koor). Tuuma murdumisnäitaja n1 on suurem kui katte oma n2 .Kui valguskiire nurka kiu keskjoone suhtes on väike, siis tuuma ja katte piirjoonel tekob täielik peegeldus ja valguskiir kulgeb kiu tuumas. Piirjoonel olevad kiud kulgevad kattet mõõda.
annaabi.ee 
