tanulási célok
e szakasz végére képes lesz arra, hogy:
- sorolja fel azokat a módokat, amelyekkel a fény egy forrásból egy másik helyre utazik.
három módja van annak, hogy a fény egy forrásból egy másik helyre utazhasson. (Lásd Az 1. Ábrát.) Közvetlenül a forrásból származhat az üres téren keresztül, például a naptól a földig. Vagy a fény különböző médiumokon, például levegőn és üvegen keresztül eljuthat az emberhez. A fény visszaverődés után is megérkezhet, például egy tükör által. Mindezekben az esetekben a fényt úgy modellezik, hogy egyenes vonalakban halad, úgynevezett sugarak. A fény irányt változtathat, amikor tárgyakkal (például tükörrel) találkozik, vagy egyik anyagból a másikba halad (például levegőből üvegbe), de ezután egyenes vonalban vagy sugárként folytatódik. A sugár szó a matematikából származik, itt egy egyenes vonalat jelent, amely valamikor származik. Elfogadható a fénysugarak lézersugarakként való megjelenítése (vagy akár a sugárfegyverek tudományos fantasztikus ábrázolása).
Ray
a “ray” szó a matematikából származik, és itt egy egyenes vonalat jelent, amely valamikor származik.
1.ábra. Három módszer arra, hogy a fény egy forrásból egy másik helyre utazzon. (a) A fény közvetlenül a forrásból érkezik a föld felső légkörébe, az üres térben haladva. (b) A fény kétféleképpen érheti el az embert. Olyan médiumokon keresztül tud utazni, mint a levegő és az üveg. Azt is tükrözi egy tárgy, mint egy tükör. Az itt bemutatott helyzetekben a fény elég nagy tárgyakkal kölcsönhatásba lép, hogy egyenes vonalban haladjon, mint egy sugár.
a kísérletek, valamint a saját tapasztalataink azt mutatják, hogy amikor a fény a hullámhosszánál többszörösen nagyobb tárgyakkal lép kölcsönhatásba, egyenes vonalban halad, és úgy viselkedik, mint egy sugár. Hullámjellemzői ilyen helyzetekben nem kifejezettek. Mivel a fény hullámhossza kisebb, mint egy mikron (milliméter ezredrésze), úgy viselkedik, mint egy sugár a sok gyakori helyzetben, amikor mikronnál nagyobb tárgyakkal találkozik. Például, amikor a fény bármivel találkozik, amit szabad szemmel megfigyelhetünk, például egy tükörrel, úgy viselkedik, mint egy sugár, csak finom hullámjellemzőkkel. Ebben a fejezetben a sugár jellemzőire koncentrálunk.
mivel a fény egyenes vonalban mozog, és irányt változtat, amikor kölcsönhatásba lép az anyagokkal, a geometria és az egyszerű trigonometria írja le. Az optikának ezt a részét, ahol a fény sugara dominál, ezért geometriai optikának nevezzük. Két törvény szabályozza, hogy a fény hogyan változtatja meg az irányt, amikor kölcsönhatásba lép az anyaggal. Ez a visszaverődés törvénye azokra a helyzetekre, amikor a fény visszaverődik az anyagról, és a fénytörés törvénye azokra a helyzetekre, amikor a fény áthalad az anyagon.
Geometriai optika
az optikának a fény sugár aspektusával foglalkozó részét geometriai optikának nevezzük.
szakasz összefoglaló
egy bizonyos pontból származó egyenes vonalat sugárnak nevezünk.
az optikának azt a részét, amely a fény sugár aspektusával foglalkozik, geometriai optikának nevezzük.
a fény háromféleképpen juthat el egy forrásból egy másik helyre: (1) közvetlenül a forrásból az üres téren keresztül; (2) különböző médiumokon keresztül; (3) miután visszaverődött egy tükörből.
problémák & gyakorlatok
tegyük fel, hogy egy ember a tükör előtt áll, amint az a 2.ábrán látható. Szeme 1,65 m-rel van a padló felett, feje teteje 0,13 m-rel magasabb. Keresse meg a legkisebb tükör felső és alsó padlójának magasságát, amelyben láthatja mind a feje tetejét, mind a lábát. Hogyan kapcsolódik ez a távolság a férfi magasságához?
2.ábra. Egy ember állt a tükör előtt a falon a parttól több méter. A tükör teteje szemmagasságban van, de alja csak derékmagasságú. A nyilak szemléltetik,hogyan láthatja az ember a tükörben a fejétől a lábujjáig.
Glossary
ray: egyenes vonal, amely valamikor származik
geometriai optika: az optika része, amely a fény sugár szempontjával foglalkozik
problémák megoldása & gyakorlatok
felső 1,715 m a padlótól, alsó 0,825 m a padlótól. A tükör magassága 0,890 m, vagyis pontosan a személy magasságának fele.