-fényvisszaverődés -fénytörés -leképező eszközök GEOMETRIAI OPTIKA -fényvisszaverődés -fénytörés -leképező eszközök

A fény visszaverődése A fény egyenes vonalban terjed. A fénysugarat egy egyenessel jelöljük. A fénysugár irányát nyíllal jelöljük. A fény közeg határra érkezve visszaverődik, vagy elnyelődik. A visszaverődés törvénye: a beeső fénysugár és a beesési merőleges által bezárt szög megegyezik a visszaverődő fénysugár és a beesési merőleges által bezárt szöggel. 1-beeső sugár 2-visszaverődő sugár 3-behatoló sugár

Tükrök A síktükör a tárgyról egyállású, azonos nagyságú virtuális képet ad. A tárgytávolság (t) és a képtávolság (k) egyenlő. A tárgy mérete (T) és a kép mérete (K) is egyenlő. A homorú és a domború tükör képalkotása függ a tárgy elhelyezkedésétől. A leképezés törvénye segít a képtávolság meghatározásában. A homorú tükör összegyűjti a fókuszpontban a fénysugarakat. A fókusztávolság a fókuszpont és a tükör középpontja közti távolság (f).

A homorú tükör képalkotása A leképezés törvénye: 1/t+1/k=1/f A homorú tükör valóban összegyűjti a fénysugarakat, ezért a fókusztávolság pozitív. Ha a fókuszon belül helyezzük el a tárgyat, akkor a tükör nagyított, egyállású, virtuális képet alkot. Ha a fókuszon kívül, de a kétszeres fókuszon belül helyezzük el a tárgyat, akkor nagyított, fordított állású, valódi képet kapunk. Ha a kétszeres fókuszpontba helyezzük a tárgyat, akkor fordított állású, egyforma nagyságú, valódi képet kapunk.

A domború tükör képalkotása A domború tükörnek látszólagos fókusza van, mivel szétszórja a fénysugarakat úgy, mintha egy pontból indulnának a tükör mögül. A domború tükör egyállású, látszólagos, kicsinyített képet alkot. A domború tükröt visszapillantó tükörnek, útkereszteződéseknél „bepillantó” tükörnek használják. Feladat: Mekkora a kicsinyítése annak a domború tükörnek, melytől a tárgyat 40 cm távolságban helyeztük el? A fókusztávolság –20 cm. Megoldás: t= 40 cm 1/t+1/k=1/f f= -20 cm N= K/T = k/t k=? 1/40+1/x = -1/20 N= -40/3: 40= 1/x= -1/20-1/40 = -1/3 1/x= -3/40 A kép harmad akkora x= -40/3 lesz, mint a tárgy volt. k= -40/3 cm

A fénytörés Közeghatárra érkezve a fény terjedési sebessége megváltozik, ezért a fény útja megtörik. Optikailag ritkább közegből optikailag sűrűbb közegbe érve a fény a beesési merőlegeshez törik. A beesési szög (a) nagyobb, mint a törési szög (b). Optikailag sűrűbb közegből ritkább felé haladva van olyan beesési szög, melynél a törési szög 90o. Ilyenkor teljes visszaverődés történik. A terjedési sebességek (c) aránya adja a közegek törésmutatóját (n).

Vékony lencsék A lencsék gömb felülettel határolt törő közegek. Vannak sík-domború, sík-homorú, domború, homorú lencsék. A domború lencse gyűjtőlencse, mert az üvegbe érkező és az üvegből kilépő fénysugár kétszeri fénytörés után egy pontba, a fókuszpontba gyűjti össze a sugarakat. A domború lencse a fókuszon belül elhelyezett tárgyról nagyított, egyállású, látszólagos képet ad. ( lupe=nagyító) A fókuszon kívül elhelyezett tárgyról nagyított, kicsinyített fordított állású, valódi képet alkot. A messzeségben világító csillagot a fókuszban képezi le. (távcső)

A szórólencse, feladatok A homorú lencse szórólencse, mert a fénysugarakat úgy töri meg, mintha egy pontból indultak volna a látszólagos fókuszból. A homorú lencse virtuális, egyállású, nagyított képet alkot a tárgyakról. A szórólencsét szemüvegekben használják a rövidlátás javítására. Feladat: Mekkora annak a gyűjtőlencsének a fókusztávolsága, amelyik a tőle 20 cm távolságban elhelyezett tárgyról, 40 cm távolságban virtuális képet ad? Megoldás: t= 20 cm 1/t + 1/k = 1/f k= -40 cm 1/20 + (-1/40) = 1/x f= x 2/40 – 1/40 = 1/x +1/40 = 1/x x= 40 cm A lencse fókusztávolsága 40 cm.

A prizma, légköri jelenségek A prizma olyan törő közeg, mely a fehér fényt a szivárvány színeire bontja szét. A vékony lencsénél is tapasztalható némi színszóródás. A légkörben a vízcseppek is prizmaként viselkednek, mikor a napfény áthatol rajtuk, így keletkezik a szivárvány. A teljes visszaverődés jelensége a légkörben a délibáb.

Linkek Fénytörés a természetben, teljes visszaverődés http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/Feny/FY_ft21.htm  A kép, az optikai leképezés http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/Feny/page31.htm  A tükrök leképezése http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/Feny/page311.htm#tukor  http://celebrate.digitalbrain.com/celebrate/accounts/zajaczne/web/tukrok/home/  A lencsék leképezése http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/Feny/page321.htm A homorú tükör http://celebrate.digitalbrain.com/celebrate/community/celebrate/resources/Hungary/fizika/Homoru%20tukor/home/  A fénytörés http://celebrate.digitalbrain.com/celebrate/community/celebrate/resources/Hungary/fizika/fenytores/home/ Lencse http://celebrate.digitalbrain.com/celebrate/community/celebrate/resources/Hungary/fizika/lencse/home/  Gyakori légköri jelenségek http://www.jag.mako.hu/Celebrate/Legopt/  

Feladatok 2. feladat 1.feladat Mekkora és milyen képet alkot a 20 cm fókusztávolságú gyűjtőlencse a tőle 25 cm-re elhelyezett tárgyról? Megoldás: f= 20 cm 1/t + 1/k = 1/f t= 25 cm 1/25 + 1/x = 1/20 k= x 1/x = 1/20 – 1/25 1/x = 5/100 – 4/100 1/x = 1/100 x = 100 A kép a lencsétől 100 cm-re keletkezik. Fordított állású, valódi kép négyszeres nagyításban. 1.feladat Homorú gömbtükörrel a gyertya lángját kétszeres nagyításúvá vetítjük ki. Mekkora a tükör fókusztávolsága, ha a láng és az ernyő között 20 cm a távolság? Megoldás: N= 2 = k/t 1/t + 1/k = 1/f k= 2t 2t – t = 20 k-t = 20 cm t= 20 cm k= 2t= 40 cm 1/20 + 1/40 = 1/f 2/40 + 1/40 = 1/f 3/40 = 1/f f= 40/3 cm A tükör fókusztávolsága 40/3 cm.