Optica Categoria: Referat Fizica
Descriere: Optica este o parte a fizicii care studiaza lumina si fenomenele
luminoase. Ea cerceteaza natura luminii, producerea, propagarea,
absorbtia, interactiunea ei cu substantele precum si masurarea
marimilor ce caracterizeaza lumina... |
|
||
|
|
|||
|
1 Introducere Optica este o parte a fizicii care studiaza lumina si fenomenele luminoase. Ea cerceteaza natura luminii, producerea, propagarea, absorbtia, interactiunea ei cu substantele precum si masurarea marimilor ce caracterizeaza lumina. Lumina, generata sau reflectata de diverse corpuri constituie agentul fizic care, prin intermediul retinei, face ca ochiul sa poata vedea aceste corpuri (gr. Opsis = stiinta despre vedere). Natura luminii si comportamentul ei au preocupat pe oameni din cele mai vechi timpuri, dar deabia o data cu dezvoltarea metodelor experimentale de verificare a ipotezelor, cercetarea a devenit din speculativa, stiintifica. Snellius dovedeste in 1626 ca lumina se propaga in linie dreapta iar in 1637 Descartes enunta legile refractiei. Inceputul secolului al XVIII-lea este marcat de o dezvoltare exploziva mai ales a opticii geometrice, prin lucrarile fundamentale ale lui Gauss si Lagrange. Newton sustinea natura corpusculara a luminii si se baza pe caracterul rectiliniu al propagarii luminii si pe legile reflexiei, pe care le asemana cu ciocnirea corpurilor. Teoria lui Newton nu putea insa explica fenomenele de interferenta, difractie sau de polarizare. In 1679 Huygens a emis teoria ondulatorie, in baza datelor experimentale: lumina este o consecinta a miscarilor vibratorii si se propaga prin unde; o radiatie monocromatica se datorieste unei miscari sinusoidale de perioada determinata, caracteristica radiatiei; undele luminoase sunt transversale, adica normale pe directia de propagare. Maxwell arata in 1865 ca lumina se datoreste vibratiilor unui camp electric asociat cu un camp de inductie magnetica, perpendiculare intre ele, iar anasmblul acestor campuri constituie campul electromagnetic. Experientele lui Hertz si ale lui Marconi au confirmat previziunile teoretice ale lui Maxwell. In spectrul undelor electromagnetice deosebim: Tip radiatie Lungime de unda Domeniu de interes Radiatii hertziene 15 km - 0,1 m Telecomunicatii Radiatii infrarosii 4 - 0,75 micrometrii Optica generala Radiatii vizibile 0,75 - 0,4 micrometrii Radiatii ultraviolete 0,4 - 0,01 micrometrii Radiatii X 200 - 0,005 Angstrom Radiatii gamma sub 0,005 Angstrom Fizica nucleara Radiatia vizibila este acea parte din spectrul de radiatii care impresioneaza retina ochiului uman si care determina senzatia vizuala. Lumina poate ajunge la ochi fie direct de la corpuri generatoare de lumina (numite surse de lumina) fie de la corpuri care reflecta lumina. In natura, marea majoritate a corpurilor reflecta lumina primita. In absenta luminii, atat vederea cat si fotografia ar fi imposibile. Spectrul luminii vizibile Radiatia luminoasa ce contine unde cu o singura lungime de unda poarta numele de radiatie monocromatica. In prezent lumina este definita ca o unda electromagnetica, ceea ce a dus la impartirea opticii generale in trei mari capitole: a) Optica geometrica - studiaza fenomenele luminoase, in special de reflexie si de refractie, pe baza notiunii de raza de lumina care se propaga rectiliniu in medii omogene. Optica geometrica face abstractie de natura luminii. b) Optica ondulatorie studiaza evenimente cum sunt difractia, interferenta si polarizarea luminii. Aceste fenomene se bazeaza pe caracterul ondulatoriu al radiatiei luminoase. c) Optica fotonica studiaza evenimentele implicate de caracterul corpuscular al luminii, in special efectul fotoelectric. Legile fundamentale ale opticii geometrice Optica geometrica este un capitol al opticii generale, care studiaza mersul razelor de lumina prin diferite medii transparente. La baza opticii geometrice stau legile opticii, cu ajutorul carora s-au putut construi diferite aparate optice, printre care aparatul de fotografiat, proiectorul, etc. Legile opticii geometrice fac abstractie de de caracterul ondulatoriu al luminii, cu toate ca, in fotografie, acest din urma caracter determina o serie importanta de evenimente (difractia, interferenta si polarizarea luminii). Legile fundamentale ale opticii geometrice au fost determinate in urma numeroaselor experimente si observatii. Impactul unei raze de lumina asupra unui obiect determina reflexie, refractie si absorbtie, in proportii diferite, dependente de mediul imergent si de mediul emergent. Au fost identificate: a) Legea propagarii rectilinii a luminii in medii omogene - demonstrata prin fenomenul de umbra. Segmentul de dreapta de-a lungul caruia se propaga lumina poarta numele de raza de lumina. Un grup de raze de lumina formeaza un fascicul de lumina. Daca toate razele de lumina se intalnesc intr-un punct, fasciculul este denumit convergent. Daca, invers, toate razele de lumina emerg dintr-un punct, fasciculul este divergent. Daca, in schmib, razele de lumina sunt paralele intre ele, fasciculul se numeste cilindric. b) Legea independentei mutuale si a inversiunii drumului optic - arata ca parcursul unei raze de lumina este independent de actiunea altor raze si de sensul de propagare. Independenta mutuala se demonstreaza cu ajutorul camerei obscure (stenopa). c) Legile reflexiei stabilesc comportamentul unei raze de lumina care ajunge la limita de separare dintre doua medii de propagare diferite, iar o parte din lumina se intoarce in mediul din care a venit (eveniment denumit reflexie). Punctul in care raza luminoasa atinge suprafata de separare poarta numele de punct de incidenta, in care raza incidenta vine sub un unghi (denumit unghi de incidenta) cu perpendiculara locului, iar raza intoarsa in mediul din care a venit poarta numele de raza reflectata. 1 d) Reflexia se face sub un anumit unghi ce se poate calcula si poarta numele de unghi de reflexie. Legile reflexiei sunt: i) raza incidenta, normala si raza reflectata se gasesc in acelasi plan; ii) unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidenta. Reflexia la nivelul unei suprafete perfect plane va determina ca un fascicul de raze paralele sa fie reflectat ca un fascicul de reflexie cu raze paralele. Reflexia razelor pe o sufrafata cu mici denivelari determina imprastierea razelor reflectate in toate directiile (difuzia luminii). Reflexia difuza permite vederea si fotografierea obiectelor din mediu. e) Legile refractiei se refera la comportamentul unei raze de lumina care trece dintr-un mediu omogen si transparent in alt mediu omogen si transparent, dar cu proprietati diferite. Se observa ca raza incidenta nu mai pastreaza directia din mediul imergent ci se frange. Aceasta schimbare de directie poarta numele de refractie iar unghiul dintre normala si raza refractata poarta numele de unghi de refractie. Refractia se supune urmatoarelor legi: i) raza incidenta, normala si raza refractata se afla in acelasi plan; Refractia luminii ii) raportul dintre sinusul unghiului de incidenta si sinusul unghiului de refractie, pentru doua medii date, are o valoare constanta: sin(i)/sin(r) = n si poarta numele de indice de refractie al mediului al doilea fata de primul; iii) indicele de refractie al unui mediu transparent fata de vid se numeste indice de refractie absolut; iv) indicele de refractie al unui mediu n2 fara de un mediu n1 poarta numele de indice de refractie relativ si este egal cu raportul dintre indicii absolulti (n2/n1); v) indicele de refractie este dependent de lungimea de unda (pentru radiatia vizibila: culoarea) a luminii incidente. Mediul Indicele de refractie (n) Aer 1,003 Apa 1,33 Alcool etilic 1,36 Sare 1,54 Sulfura de carbon 1,63 Sticla crown 1,52 Sticla flint 1,76 Diamant 2,42 Vid 1,000 g) Reflexia totala. In cazul in care o raza de lumina se refracta dintr-un mediu mai dens optic intr-un mediu mai putin dens optic (de exemplu, din sticla in aer sau din apa in aer), unghiul de refractie este intotdeauna mai mare decat unghiul de incidenta si deci poate ajunge la valoare de pi/2 pentru o valoare i(i mai mic decat pi/2) a unghiului de incidenta. La valoarea i a unghiului de indicenta, raza este reflectata integral in mediul din care a venit. Unghiul i poarta numele de unghi limita iar fenomenul care se petrece in aceste conditii se numeste reflexie totala. Unghiul limita este dependent de indicele absolut de refractie al celor doua medii, conform ecuatiei: sin(i) = n2/n1. In consecinta, corpurile asupra carora cade lumina determina: reflexia, refractia si absorbtia radiatiei, fenomene ce au loc simultan. Reflexia poate fi dirijata (ca in cazul oglinzilor, utilizate inclusiv in aparatele foto reflex), sau difuza (reflexia se face in toate directiile, ceea ce permite vederea lor si inregistrarea in fotografii). Refractia poate fi, de asemenea dirijata (sticla, lentile) sau difuza (de exemplu geamul mat). Absorbtia poate fi uniforma pentru toate lungimile de unda ale radiatiei luminoase (corp gri sau negru) sau selectiva (corpuri colorate). Stigmatismul riguros si aproximativ Gauss Diversele aparate optice permit omului sa perceapa detalii care ar fi invizibile cu ochiul liber si, prin intermediul aparatelor fotografice, sa le poata inregistra. Pentru a obtine insa imagini de calitate ridicata, imaginile trebuie sa fie cat mai clare. Pentru formarea imaginii unui obiect este necesar ca pentru fiecare punct din spatiul-obiect sa existe un punct corespunzator pe imagine. Aceste perechi de puncte poarta numele de puncte conjugate. Daca pentru toate punctele din spatiul-obiect exista un punct corespunzator pe imagine, imaginea poarta numele de imagine stigmatica. |
|||
| Referat oferit de www.ReferateOk.ro | |||
Varianta Printabila 
Free Download Referat PDF
Free Download Referat Word |
Home : Despre Noi : Contact : Parteneri |  |
