Alle vet eller i det minste hørt at lys har egenskapen å bryte og reflektere. Men bare formlene for geometrisk og bølgeoptikk kan forklare hvordan, eller rettere sagt på hvilket grunnlag, dette skjer. Og all denne undervisningen er basert på begrepet "stråle", som ble introdusert av Euklid tre århundrer før vår tidsregning. Så hva er en bjelke, vitenskapelig sett?
En stråle er en rett linje som lysbølger beveger seg langs. Hvordan, hvorfor - disse spørsmålene besvares av formlene for geometrisk optikk, som er en del av bølgeoptikk. Sistnevnte, som man kan anta, behandler stråler som bølger.
Formler for geometrisk optikk
Loven om rettlinjet forplantning: en stråle i et medium av samme type har en tendens til å forplante seg rettlinjet. Det vil si at lys beveger seg langs den korteste veien som finnes mellom to punkter. Du kan til og med si at lysstrålen søker å spare tid. Denne loven forklarer fenomenene skygge og penumbra.
For eksempel hvis selve lyskilden er liten i størrelse eller er plassert på så stor avstand at denstørrelser kan ignoreres, lysstrålen danner klare skygger. Men hvis lyskilden er stor eller veldig nær, danner lysstrålen uklare skygger og delskygger.
Law of Independent Propagation
Lysstråler har en tendens til å forplante seg uavhengig av hverandre. Det vil si at de ikke vil påvirke hverandre på noen måte hvis de krysser hverandre eller passerer gjennom hverandre i et homogent medium. Strålene ser ut til å være uvitende om eksistensen av andre stråler.
Refleksjonsloven
La oss forestille oss at en person peker en laserpeker mot et speil. Selvfølgelig vil strålen bli reflektert fra speilet og vil forplante seg i et annet medium. Vinkelen mellom vinkelrett på speilet og den første strålen kalles innfallsvinkel, vinkelen mellom vinkelrett på speilet og den andre strålen kalles refleksjonsvinkel. Disse vinklene er like.
Formlene for geometrisk optikk avslører mange situasjoner som ingen engang tenker på. For eksempel forklarer refleksjonsloven hvorfor vi kan se oss selv i et "direkte" speil akkurat slik vi er, og hvorfor dens buede overflate skaper et annet bilde.
Formel:
a - innfallsvinkel, b - refleksjonsvinkel.
a=b
Refraksjonsloven
Strålen av innfall, brytningsstrålen og vinkelrett på speilet er plassert i samme plan. Hvis sinusen til innfallsvinkelen deles med sinusen til brytningsvinkelen, oppnås verdien n, som er konstant for begge medier.
n viser i hvilken vinkel strålen fra det første mediet går over i det andre, og hvordan sammensetningene til disse mediene korrelerer.
Formel:
i - innfallsvinkel. r - brytningsvinkel. n21 - brytningsindeks.
sin i/sin r=n2/ 1= n21
lov om reversibilitet av lys
Hva sier loven om lysets reversibilitet? Hvis strålen forplanter seg langs en veldefinert bane i én retning, vil den gjenta den samme ruten i motsatt retning.
Resultater
Formlene for geometrisk optikk i en noe forenklet form forklarer hvordan en lysstråle fungerer. Det er ikke noe vanskelig i dette. Ja, formlene og lovene for geometrisk optikk neglisjerer noen av universets egenskaper, men deres betydning for vitenskapen kan ikke undervurderes.
