Załamanie światła, Streszczenia z Optyka

Pobierz Załamanie światła i więcej Streszczenia w PDF z Optyka tylko na Docsity!

Optyka geometryczna

Tadeusz M.Molenda

Instytut Fizyki, Uniwersytet Szczeciński

Załamanie światła

• Załamania na granicy dwóch ośrodków



normalna promień padający

promień załamany

v 1

v 2

ośrodek 1

ośrodek 2 

płaszczyzna padania

2

1

1

2 sin

sin

v

v   n

n



ośrodek wsp. załamania

• próżnia 1,
• powietrze (1013 hPa, 20°C) 1,
• woda 1,
• lód 1,
• alkohol etylowy 1,
• rogówka 1,37
• ciecz wodnista i ciało szkliste 1,33
• soczewka 1,38
• Jądro soczewki 1,40
• gliceryna 1,
• dwusiarczek węgla 1,
• jodek metylu 1,
• topiony kwarc 1,
• szkło crown (okularowe kronowe – 1,523) 1,50 - 1,
• szkło flint 1,
• chlorek sodu 1,
• diament 2,
• pleksiglas 1,

Szkło akrylowe

też w nazwie: szkło organiczne, pleksiglas, metapleks

• przezroczyste tworzywo sztuczne,

którego głównym składnikiem jest polimer – poli(metakrylan

metylu) (PMMA).

Niektóre rodzaje pleksiglasu zawierają też pewne ilości innych

polimerów

i kopolimerów poliakrylowych.

Gęstość - 1,19 g/cm³; wsp. załamania – 1,492;

temperatura mięknienia - 115 °C.

W optyce okularowej: współczynnik załamania światła – indeks.

Soczewki okularowe mogą być o indeksie: 1,50; 1,53 (1,56; 1,59).

Poliwęglany - 1,60; 1,67 i 1,74.

Substancja

Barwa światła i długość fali l

czerwona źółta zielona niebieska

687 nm 589 nm 527 nm 431 nm

Woda 1,3306 1,3332 1,3355 1,

Szkło

(lekki crown)

Dwusiarczek

węgla

Zadanie A

Które z przypadków pokazanych na rys. obok są fizycznie

możliwe a które nie i dlaczego?

Zadanie C

Oblicz kąt załamania światła po przejściu z powietrza do wody

wiedząc, że wpadł on pod kątem 30 o^ liczonym do normalnej.

 n  n 

   sin

sin sin sin ;

n

 sin 30 sin  

  4 3

1 2 sin /

/

Rozwiązanie

Zadanie D

Znając współczynniki bezwzględne załamania światła dla wody i szkła

oblicz względny współczynnik załamania wody względem szkła i szkła

względem wody.

Zadanie 1 b

Oblicz grubość grubość tafli szklanej, przez którą patrząc pod kątem 50o,

widać przedmioty przesunięte o 5 mm. Współczynnik załamania szkła n = 1,5.

Zadanie 2

Korzystając z poprzedniego zadania zaproponuj metodę wyznaczenia

współczynnika załamania światła w szkle mając do dyspozycji:

prostokątną płytkę szklaną o oszlifowanych na gładko dwóch przeciwległych

bokach (przyjmij format płytki ok. 6 cm x 9 cm);

papier milimetrowy (do wykresów a także do pomiarów odległości);

linijkę (może być bez skali);

stół pokryty materiałem, w który można wbijać szpilki.

Zadanie 4

Do płaskiego naczynia szklanego, którego denko ma grubość h 3 = 5 mm, nalano

warstwę wody o grubości h 2 = 5 cm, a na nią warstwę oleju o grubości h 1 = 1

cm.

a) Narysować w przybliżeniu bieg promienia, biegnącego przez trzy utworzone

warstwy, jeżeli współczynniki bezwzględne załamania tych substancji są: dla

oleju n 1 = 1,6; wody n 2 = 1,33; szkła n 3 = 1,7. Kąt padania promienia światła jest

 = 60°.

Obliczyć:

b) kąt pod jakim wychodzi promień z naczynia;

c) przesunięcie równoległe promienia wychodzącego (patrz zad. 1);

d) przesunięcie punktu wyjścia promienia względem punktu wejścia wzdłuż

ścianki naczynia (na rys. zad. 1 – wielkość x ).

Zadanie 5 (sprawdzić doświadczalnie)

Na dnie metalowego pudełka znajduje się moneta.

Po wlaniu do pudełka wody moneta staje się widoczna – dlaczego?

Obliczyć wielkość przesunięcia, jeżeli wysokość słupa wody wynosi h = 12 cm.

Patrzymy pod kątem a = 45 względem powierzchni wody w naczyniu.

Współczynnik załamania wody n = 1,33.

Zamiast powyższego można użyć szklanki do której wkładamy monetę (można

też pod nią położyć monetę) ale ją widzimy pod pewnym kątem. Następnie

powoli nalewać wodę do szklanki. W pewnym momencie moneta przestaje być

widoczna. Wyjaśnij to zjawisko.

Zadanie 7

W dno rzeki wbito pionowo pal ( AB – rys .). Jego część o wysokości 1,5 m

wystaje nad wodę. Oblicz długość cienia rzucanego przez pal na powierzchni

wody i na dnie rzeki, jeśli wysokość słońca nad horyzontem wynosi 40

o

a głębokość rzeki 3 m (rys).

Z rys.

l 1 (^)  AD  h 1 ctg  1 , 79 m

Długość cienia na dnie

l (^) 2  AC  l 1  DC  h 1 ctg  h 2 tg

Z prawa załamania

 n







sin

sin( 90 )

o

  cos

sin( 90 )

sin

o

n n

    0 , 576

Zatem  = 35 o 10 ’

l 2  1 , 79 m 2 , 12 m  3 , 91 m