Va rugam dezactivati programul ad block pentru a vizualiza pagina!

Cumpara abonament!
Plateste cu PayPal

Propagarea luminii in medii omogene. Reflexia si refracţia luminii. Reflexia totală.

Partajeaza in Google Classroom

Partajeaza cu Google Classroom
Susține Lectii-Virtuale!
54 voturi 4189 vizionari
Puncte: 10

Transcript



în prima lecție de optică geometrică

vom discuta despre propagarea luminii

în mediul omogene și despre fenomenele

de reflexie și refracție a luminii

lumina este emisă de către o sursă

de lumină precum Soarele sau un

bec și apoi se propagă printrun

mediu numit mediul de propagare

dacă acest mediu este omogen Adică

are aceleași proprietăți optice

În toate punctele din interiorul

său lumina ce se propagă prin el

are două proprietăți importante

prima este că propagarea are loc

cu viteză constantă de exemplu

viteza de propagare a luminii în

vid este notată cu c și are valoare

de 300.000 de km pe secundă vidul

este o regiune din spațiu ce nu

conține nicio formă de materie

sau energie o astfel de regine

nu există în realitate deci este

o noțiune paltop teoretică se introduce

așa numitul indice de refracție

notat cu N și definit ca raportul

dintre viteza luminii în vid și

viteza luminii în mediul respectiv

datorită proprietății luminii de

avea o viteză constantă indicele

de refracție ia o valoare fixă

pentru mediul dat Spre exemplu

indicele de refracție al aerului

ia o valoare foarte aproape apropiată

de 1 în toate aplicațiile practice

se folosește valoarea 1 iar indicele

de refracție al apei ia valoarea

1 În consecință viteza de propagare

a luminii în apă este aproximativ

egală cu 225 de mii de kilometri

pe secundă ce Teodora proprietate

importantă a luminii ce se propagă

prin mediu omogene este aceea Că

propagarea are loc în linie dreaptă

o linie dreaptă de propagare a

luminii se numește rază de lumină

iar o colecție de rază de lumină

ce se propagă împreună se numește

un fascicul pe baza ariei fasciculelor

avem trei tipuri de fascicule primul

tip este cel cilindric în care

razele de lumină sunt paralele

cel de al doilea este convergentă

în care razele de lumină converg

într un punct și cel de al treilea

este conic divergente în care razele

de lumină diverse din același punct

vezi lumina si se propagă printul

mediu omogen are o viteză constantă

și se propagă în linie dreaptă

întrebarea ce se pune este ce se

va întâmpla când aceste raze de

lumină întâlnesc suprafața de separare

dintre două medii Deci ce se întâmplă

la această suprafață de separare

între două medii omogene experimental

se observă că razele incidente

pe suprafața de supara separare

a două medii se separă în două

raze o rază reflectată care se

întoarce mediul de incidență o

raza reflectată care trece noul

mediu această schemă arată aceste

trei raze Deci prima Azis incidentă

este oe este incidentă pe suprafață

de separare care este un segment

în schema noastră și la punctul

de incidență o să se pară în raza

reflectată ol1 și raza reflectată

or2 dreapta n o este normală la

suprafață de separare în punctul

de incidență deci este o dreaptă

perpendiculară pe suprafața de

separare care perpendiculară la

rândul ei pe ecranul dumneavoastră

unghiurile formate sunt unghiul

de incidență și unghiul de reflexie

R1 și unghiul de refracție r2 experimental

se pot stabili legile reflexie

și refracție care sunt următoare

legile reflexiei legea numărul

1 spune că raza reflectată oe1

se află în planul format de normală

la suprafață de separare în punctul

de incidență și raza incident Deci

o R1 este conținută aparține acestui

plan o e și o n c de doua lege

spune că unghiul de reflexie 1

este egal cu unghiul de incidență

legile refractiei sunt următoare

legea numărul unu spune că și raza

refractata o a r 2 aparțin aceluiași

plan formată de în normală și raza

incidența de gol 2 aparține aceluiași

plan Deci toate trei razele incidente

reflectată și reflectată sunt coplanare

iar cea de a doua lege spune că

produsul dintre indicele de refracție

n1 al mediului din care vine raza

incidentă înmulțit cu sinusul unghiului

de incidență este egal cu produsul

dintre indice de refracție al celui

de al doilea mediu și sinus unghiului

de refracție r2 un caz particular

al celei de a doua lege refracție

care are multe aplicații practice

importante este cel de reflexie

totală această schemă este aceeași

cu cea dinainte dar în care am

păstrat numai raza incidență și

raza refractata nu am mai desenat

raza reflectată întrebarea care

se pune este cât trebuie să fie

unghiul de incidență e notat aici

cu o valoare limită pentru ca raza

reflectată să fie la un unghi de

90 de grade pentru a afla răspunsul

introducem valoarea de 90 de grade

pentru unghiul de refracție în

cea de a doua lege a refracție

Deci n1 sinus de acest unghi limită

de incidență este egal cu N2 sinus

de 90 de grade sinus de 90 de grade

este egal cu 1 Deci sinus de unghiul

limită este egal cu n 2 împărțit

la n această ecuație are soluții

dacă n-1 este mai mare decât în

doi pentru că sinusul oricărui

unghi ia valori mai mici decât

unul Deci dacă în Unul este mai

mare decât m2 și unghiul de incidență

i este mai mare decât acest unghi

limita eu atunci fenomenul de refracție

nu mai are loc și în acest caz

avem o reflecție totală există

multe aplicații practice ale fenomenului

de reflexie totală prisma cu reflexie

totală este una din ele prismă

cu reflexie totală are formă triunghiulară

e făcută din sticlă și are cele

două unghiuri de la baza egal cu

45 de grade datorită faptului că

unghiul limită pentru reflexie

totală a sticlei are o valoare

de 42.000 denti perpendicular pe

prima suprafață niciunui de 90

de grade Aici va avea un unghi

de incidență pe cea de a doua suprafață

egal cu 45 de grade asta deoarece

cele două axe ale unghiului de

incidență sunt micul are pe cele

două axe ale unghiului de la baza

Deci în acest caz nu avea o reflexie

totală pentru că unghiul de incidența

este de 45 de grade Care mai mare

decât unghiul limită de 42 de grade

identic și cea de a doua rază Care

este reflectată total va avea un

bici densă pe cea de a treia suprafață

aceasta tot de 45 de grade din

aceleași motive și Deci va fi reflectată

total raza emergentă din prisma

cu reflexie totală este paralelă

cu raza incident există multe aplicații

practice ale prismei cu reflexie

totală una din ea este binoclul

vedeți aici o secțiune prin tu

un binoclu în care pe lângă alte

elemente lentile în cazul acesta

vedem două prisme cu reflexie totală

care sunt folosite pentru a genera

o configurație geometrică favorabilă

a traiectului razelor prin aparatul

optic o altă aplicație foarte des

întâlnită are fenomenul de reflexie

totală este fibră optică fibră

optică are în principal două componente

două părți componente în interior

avem o componentă un mediu numit

inimă iar la exterior avem un mediu

numit cămașă o rază de lumină care

intră în inima fibre optice în

așa fel încât unghiul de incidență

este mai mare decât unghiul limită

va suferi o serie de reflexii totale

în interiorul inimii și de Ștefan

se va propaga în interiorul inimii

fibră optică este folosită pentru

transmisia semnalelor optice pe

suprafa distanțe foarte mari în

particular Spre exemplu la ora

actuală există o rețea globală

de cablu Optic iar Aici arăt o

aspir de hartă a Globului terestru

în care sunt desenate principalele

magistrale optice sub Marin și

la ora actuală avem peste jumătate

de milion de kilometri de astfel

de cablu optic

Introducerea modelului razei de lumină în medii omogene. Legile reflexiei şi refracţiei luminii. Fenomenul de reflexie totală.Ascunde teorie X

Lumina este produsă de sursele de lumină. Sursele de lumină pot fi naturale (soarele, stelele, etc.) sau artificiale (becul electric, lumânarea, etc.).

În mediile omogene și izotrope propagarea luminii are două proprietăți importante:

1. În mediile omogene și izotrope lumina se propagă cu viteză constantă.

Propagarea luminii cu viteză constantă în vid se produce cu viteza:

 size 14px c size 14px asymptotically equal to size 14px 300 size 14px. size 14px 000 size 14px space size 14px k size 14px m size 14px divided by size 14px s.

În orice alt mediu transparent lumina se propagă cu o viteză mai mică.

Indicele de refracție.

Dacă considerăm un mediu transparent, raportul dintre viteza luminii în vid și viteza luminii în mediul considerat se numește indice de refracției al acelui mediu în raport cu vidul, pe scurt indice de refracție.

n equals c over v

Mediile transparente în care se propagă lumina se mai numesc medii optice și sunt caracterizate de indicele de refracție.

Spunem că un mediu are o densitate optică mai mare dacă are un indice de refracție mai mare. Densitatea optică mai mare presupune viteză a luminii mai mică.

2. În mediile omogene și izotrope lumina se propagă în linie dreaptă.

Raza de lumină

Pornind de la propagarea luminii în linie dreaptă putem vorbi de noțiunea de ”rază de lumină”. Raza de lumină este direcția în lungul căreia se propagă lumina.

Un ansamblu de raze de lumină formează un fascicul de raze de lumină.

Fasciculele de raze de lumină pot fi divergente, paralele și convergente. 

Reflexia și refracția luminii

Dacă lumina întâlnește suprafața de separație dintre două medii omogene și transparente se produc două fenomene: reflexia luminii și refracția lumnii.

Reflexia luminii

Reflexia luminii este fenomenul de întoarcere a luminii în mediul din care provine la întâlnirea suprafeței de separație dintre două medii optice.

Dacă pe suprafața de separație dintre două medii optice cade o rază de lumină se pot demonstra experimental (empiric) două legi ale reflexiei luminii:

  1. Raza incidentă - SI, raza reflectată - IR' și normala la suprafață în punctul de incidență - NI se găsesc în celași plan.
  2. Unghiul de incidență (unghiul dintre raza incidentă și normala la suprafață) este egal cu unghiul de reflexie (unghiul dintre normala la suprafață și raza reflectată).

i equals r apostrophe

Refracția luminii

Refracția luminii este fenomenul de schimbare a direcției de propagare a luminii la trecerea dintr-un mediu optic în alt mediu optic.

Dacă o rază de lumină trece dintr-un mediu optic în altul se pot demonstra experimental (empiric) două legi ale refracției:

  1. Raza incidentă - SI, raza refractată - IR și normala la suprafață în punctul de incidență - NI se găsesc în celași plan.
  2. Produsul dintre indicele de refracției al mediului de unde provine lumina și sinusul unghiului de incidență este egal cu produsul dintre indicele de refracție al mediului în care intră lumina și sinusul unghiului de refracție.

n subscript 1 sin open parentheses i close parentheses equals n subscript 2 sin open parentheses r close parentheses

sau

fraction numerator sin open parentheses i close parentheses over denominator sin open parentheses r close parentheses end fraction equals n subscript 2 over n subscript 1

Dacă utilizăm definiția indicelui de refracție rezultă:

 fraction numerator sin open parentheses i close parentheses over denominator sin open parentheses r close parentheses end fraction equals v subscript 1 over v subscript 2,  unde begin mathsize 12px style v subscript 1 comma space v subscript 2 end style, reprezintă vitezele luminii în cele două medii.

Reflexia totală

Dacă lumina intră dintr-un mediu optic mai dens într-unul mai puțin dens (begin mathsize 12px style n subscript 1 greater than n subscript 2 end style) atunci unghiul de refracție va fi mai mare decât unghiul de incidență.

Va exista un unghi de incidență pentru care unghiul de refracție va fi de 90º. Pentru unghiuri de incidență mai mari decât acest unghi lumina se va întoarce în totalitate în mediul din care provine. Fenomenul se numește reflexie totală.

Unghiul de incidență căruia îi corespunde un unghi de refracție de 90º se numește unghi limită și este descris de relația:

sin open parentheses l close parentheses equals n subscript 2 over n subscript 1.

Deci, reflexia totală este fenomenul de întoarcere a luminii în totalitate în mediul din care provine atunci când întâlnește suprafața de separație cu un mediu optic mai puțin dens (begin mathsize 12px style n subscript 1 greater than n subscript 2 end style) și unghiul de incidență este mai mare decât unghiul limită - l.

Reflexia totală este folosită în construcția aparatelor optice, la transmiterea datelor prin fibra optică, în medicină, etc.

 

 

Cumpara abonament
Plătește cu PayPal

Ajutor
Feedback-ul d-voastră este important pentru noi. Dacă observați vreo neregulă vă rugăm să ne-o semnalați apăsând butonul Trimite Feedback de mai jos.

Despre Lecții-Virtuale.ro

Lecții-Virtuale este o platformă educațională care oferă suport în vederea pregătirii pentru Evaluare Națională și Bacalaureat la Matematică, Fizică și Chimie. Lecțiile noastre sunt alcătuite din filme și exerciții și probleme cu tot cu rezolvări. Platforma noastră este o soluție ideală pentru școala online. Pentru facilitarea activității profesorilor în cadrul ecosistemului GSuite de la Google am implementat butonul Google Classroom. Scopul nostru este să ne concentrăm pe prezentarea noțiunilor și fenomenelor într-o manieră care să stimuleze înțelegerea și nu memorarea mecanică. Ne propunem să facilităm accesul la conținut educațional de calitate mai ales elevilor cu venituri mai modeste care nu își pemit meditații particulare. Sperăm să vă simțiti bine alături de noi și să invățați lucruri folositoare. Hai România!

Newsletter

Abonează-te la Newsletter pentru a fi la curent cu toate ofertele noastre.

Parteneri

EduApps partener Lectii Virtuale UiPath partener Lectii Virtuale CCD Galați partener Lectii Virtuale

2021 © Lecții-virtuale.ro Toate drepturile rezervate
Termeni   Despre   Contact   Confidenţialitate   Cariere Parteneri