1 FIZYKA OGÓLNA III, OptykaAndrzej Wojtowicz Pokój 337 (naprzeciw baru)

2 PLAN WYKŁADU Optyka geometryczna. Prawa odbicia i załamania w ujęciu empirycznym. Wyprowadzenie w ramach modelu falowego, korpuskularnego, i w oparciu o zasadę Fermata. Zwierciadła, soczewki, przyrządy optyczne. Optyka falowa Oddziaływanie światła z różnymi ośrodkami w ujęciu falowym (równania Maxwella). Zespolony współczynnik załamania. Prawa odbicia i załamania w ujęciu falowym. Rozpraszanie światła. Polaryzacja. Zjawiska dyfrakcji i interferencji. Spójność światła. Interferometry, przykłady

3 LITERATURA i materiały pomocniczeAndrzej Wojtowicz: D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki 4, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003. Richard P. Feynman, Feynmana wykłady z fizyki. Jurgen R. Meyer-Arendt, Wstęp do optyki. Eugene Hecht, Optics. Benjamin Crowell, Optics.

4 WYKŁAD 1 Optyka, wprowadzenie Fale elektromagnetyczne, światłoMechanizm widzenia, rola światła Modele światła Odbicie światła od granicy różnych ośrodków; odbicie zwierciadlane i dyfuzyjne Prawo odbicia i załamania światła Wyprowadzenie prawa Snella z modelu falowego Całkowite wewnętrzne odbicie

5 Widmo fal elektromagnetycznychfrom: Widmo fal elektromagnetycznych

6 MECHANIZM WIDZENIA; ROLA ŚWIATŁAŹródła światła Rozpraszanie Widzenie, detekcja światła rozproszonego przez oko

7 MODELE ŚWIATŁA Model promieni Model falowy Model korpuskularny

8 ODBICIE ŚWIATŁA OD GRANICY OŚRODKÓWZWIERCIADLANE DYFUZYJNE

9 PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁAPłaszczyzna padania

10 PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁAPłaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany

11 PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁAPłaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo

12 PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁAPłaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo Prawo załamania: sinθP/sinθz = n12

13 PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁAPłaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo Prawo załamania: sinθP/sinθz = n12 n12 = 1/n21

14 PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁAPłaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo Prawo załamania: sinθP/sinθz = n12 n12 = 1/n21; n12·n23 = n13

15 PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁAPłaszczyzna padania promienie padający, odbity i załamany Prawo odbicia: θP = θo Prawo załamania: sinθP/sinθz = n12 n12 = 1/n21; n12·n23 = n13; może n12 = n1/n2 ?

16 PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGOP· = v1 z·  = v2

17 PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGOP· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz

18 PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGOP· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z

19 PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGOP· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z sinθP/sinθZ = v1/v2

20 PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGOP· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z sinθP/sinθZ = v1/v2 v2 = c

21 PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGOP· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z sinθP/sinθZ = v1/v2 v2 = c; n1 = c/v1

22 PRAWO SNELLA Z MODELU FALOWEGOP· = v1 z·  = v2 P/sinθP = Z/sinθz Otrzymujemy: sinθP/sinθZ = P/Z sinθP/sinθZ = v1/v2 v2 = c; n1 = c/v1; n1·sinθP = n2·sinθZ

23 n1·sin1 = n2·sin2

24 n1·sinθ1 = n2·sinθ2

25 n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2

26 n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2 a więc dla pewnego θ1 (kąt graniczny)

27 n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2 a więc dla pewnego θ1 (kąt graniczny)θ2 stanie się równe 90°

28 θ2 stanie się równe 90° (nie ma promienia załamanego)n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2 a więc dla pewnego θ1 (kąt graniczny) θ2 stanie się równe 90° (nie ma promienia załamanego)

29 θ2 stanie się równe 90° (nie ma promienia załamanego)n1·sinθ1 = n2·sinθ2 Jeśli n1 > n2 to θ1 < θ2 a więc dla pewnego θ1 (kąt graniczny) θ2 stanie się równe 90° (nie ma promienia załamanego) CAŁKOWITE WEWNĘTRZNE ODBICIE

30 Prawo odbicia i załamania, ile są warte takie prawa? Opis przebiegu zjawiska, możliwość przewidywania, projektowania Ale czy rozumiemy dzięki tym prawom więcej? Optyka geometryczna a falowa Równania Maxwella Jak właściwie przebiega zjawisko odbicia?