Vzdělávací Cíle
na konci této části, budete moci:
- Seznam způsobů, kterými se světlo šíří od zdroje do jiného umístění.
existují tři způsoby, jak může světlo cestovat ze zdroje na jiné místo. (Viz Obrázek 1.) Může pocházet přímo ze zdroje prázdným prostorem, například ze Slunce na Zemi. Nebo světlo může cestovat různými médii, jako je vzduch a sklo, k osobě. Světlo může také dorazit po odrazu, například zrcadlem. Ve všech těchto případech je světlo modelováno jako cestování v přímkách nazývaných paprsky. Světlo může změnit směr, když narazí objektů (jako zrcadlo), nebo v přechodu z jednoho materiálu do druhého (např. při průchodu ze vzduchu do skla), ale to pak pokračuje v přímé linii nebo jako ray. Slovo ray pochází z matematiky a zde znamená přímku, která pochází v určitém okamžiku. Je přijatelné vizualizovat světelné paprsky jako laserové paprsky (nebo dokonce sci-fi zobrazení paprsků).
Ray
slovo “ ray “ pochází z matematiky a zde znamená přímku, která pochází v určitém okamžiku.
Obrázek 1. Tři způsoby, jak světlo cestovat ze zdroje na jiné místo. (a) světlo dosáhne horní atmosféry Země, která cestuje prázdným prostorem přímo ze zdroje. (b) světlo může dosáhnout člověka jedním ze dvou způsobů. Může cestovat médii, jako je vzduch a sklo. Může se také odrážet od objektu, jako je zrcadlo. V zde zobrazených situacích světlo interaguje s objekty dostatečně velkými, aby se pohybovalo v přímých liniích, jako paprsek.
Experimenty, stejně jako naše vlastní zkušenosti ukazují, že když světlo interaguje s objekty několikrát tak velký, jak její vlnová délka, to cestuje v přímých liniích a chová se jako ray. Jeho vlnové charakteristiky nejsou v takových situacích výrazné. Protože vlnová délka světla je menší než mikron (tisícina milimetru), působí jako paprsek v mnoha běžných situacích, kdy narazí na objekty větší než mikron. Například, když světlo narazí na něco, co můžeme pozorovat prostýma očima, jako zrcadlo, to se chová jako paprsek, jen s jemné vlny vlastnosti. V této kapitole se zaměříme na charakteristiky paprsků.
vzhledem k tomu, že světlo se pohybuje v přímých liniích, mění směr, když interaguje s materiály, je popsáno geometrií a jednoduchou trigonometrií. Tato část optiky, kde dominuje paprskový aspekt světla, se proto nazývá geometrická optika. Existují dva zákony, které řídí, jak světlo mění směr, když interaguje s hmotou. Jedná se o zákon reflexe, pro situace, kdy se světlo odrazí od hmoty, a zákon lomu, pro situace, kdy světlo prochází hmotou.
Geometrické Optiky
část optiky zabývající se ray aspekt světla se nazývá geometrická optika.
shrnutí sekce
přímka, která vzniká v určitém bodě, se nazývá paprsek.
část optiky zabývající se paprskovým aspektem světla se nazývá geometrická optika.
světlo může cestovat třemi způsoby ze zdroje na jiné místo: (1) přímo ze zdroje prázdným prostorem; (2) různými médii; (3) po odrazu od zrcadla.
Problémy & Cvičení
Předpokládejme, že muž stojí před zrcadlem, jak je znázorněno na Obrázku 2. Jeho oči jsou 1, 65 m nad podlahou a horní část hlavy je o 0, 13 m vyšší. Najděte výšku nad podlahou horní a dolní části nejmenšího zrcadla, ve kterém vidí jak horní část hlavy, tak nohy. Jak tato vzdálenost souvisí s výškou člověka?
Obrázek 2. Muž stojící před zrcadlem na zdi ve vzdálenosti několika stop. Horní část zrcadla je v úrovni očí,ale její dno je pouze vysoký pas. Šipky ilustrují, jak může člověk vidět svůj odraz od hlavy až k patě v zrcadle.
Glosář
ray: přímka, která vzniká v určitém bodě
geometrická optika: část optiky zabývající se ray aspekt světla
Řešení Problémů & Cvičení
Horní 1.715 m od podlahy, spodní 0.825 m od podlahy. Výška zrcadla je 0,890 m, nebo přesně polovina výšky osoby.