Læringsmål
ved slutten av denne delen vil du kunne:
- Liste måter som lys reiser fra en kilde til et annet sted.
det er tre måter som lys kan reise fra en kilde til et annet sted. (Se Figur 1.) Det kan komme direkte fra kilden gjennom tomt rom, for Eksempel Fra Solen Til Jorden. Eller lys kan reise gjennom ulike medier, for eksempel luft og glass, til personen. Lys kan også komme etter å ha blitt reflektert, for eksempel ved et speil. I alle disse tilfellene er lys modellert som reiser i rette linjer kalt stråler. Lys kan endre retning når det møter objekter (for eksempel et speil) eller passerer fra ett materiale til et annet (for eksempel i passerer fra luft til glass), men det fortsetter deretter i en rett linje eller som en stråle. Ordet ray kommer fra matematikk og her betyr en rett linje som stammer fra et tidspunkt. Det er akseptabelt å visualisere lysstråler som laserstråler (eller til og med science fiction-avbildninger av strålepistoler).
Ray
ordet » ray » kommer fra matematikk og betyr her en rett linje som kommer fra et tidspunkt.
Figur 1. Tre metoder for lys å reise fra en kilde til et annet sted. (A) Lys når Den Øvre atmosfæren på Jorden som beveger seg gjennom tomt rom direkte fra kilden. (B) Lys kan nå en person på en av to måter. Det kan reise gjennom medier som luft og glass. Det kan også reflektere fra et objekt som et speil. I de situasjonene som vises her, samhandler lyset med objekter som er store nok til at det beveger seg i rette linjer, som en stråle.
Eksperimenter, så vel som våre egne erfaringer, viser at når lys interagerer med objekter flere ganger så store som bølgelengden, beveger det seg i rette linjer og fungerer som en stråle. Dens bølgeegenskaper er ikke uttalt i slike situasjoner. Siden lysets bølgelengde er mindre enn en mikron (en tusendel av en millimeter), virker den som en stråle i de mange vanlige situasjonene der den møter objekter som er større enn en mikron. For eksempel, når lyset møter noe vi kan observere med blotte øyne, for eksempel et speil, virker det som en stråle, med bare subtile bølgeegenskaper. Vi vil konsentrere oss om stråleegenskapene i dette kapitlet.
siden lyset beveger seg i rette linjer, endrer retninger når det samhandler med materialer, er det beskrevet av geometri og enkel trigonometri. Denne delen av optikken, hvor stråleaspektet av lys dominerer, kalles derfor geometrisk optikk. Det er to lover som styrer hvordan lys endrer retning når det samhandler med materie. Dette er loven om refleksjon, for situasjoner der lys spretter av materie, og loven om brytning, for situasjoner der lys passerer gjennom materie.
Geometrisk Optikk
den delen av optikken som omhandler stråleaspektet av lys kalles geometrisk optikk.
Seksjonssammendrag
en rett linje som kommer fra et tidspunkt kalles en stråle.
den delen av optikken som omhandler stråleaspektet av lys kalles geometrisk optikk.
Lys kan reise på tre måter fra en kilde til et annet sted: (1) direkte fra kilden gjennom tomt rom; (2) gjennom ulike medier; (3) etter å ha blitt reflektert fra et speil.
Problemer & Øvelser
Anta at en mann står foran et speil som vist i Figur 2. Øynene hans er 1,65 m over gulvet, og toppen av hodet er 0,13 m høyere. Finn høyden over gulvet på toppen og bunnen av det minste speilet der han kan se både toppen av hodet og føttene. Hvordan er denne avstanden relatert til mannens høyde?
Figur 2. En mann som står foran et speil på en vegg i en avstand på flere meter. Speilets topp er i øyehøyde, men bunnen er bare midje høy. Piler illustrerer hvordan mannen kan se refleksjonen fra hode til tå i speilet.
Ordliste
ray: rett linje som kommer fra et tidspunkt
geometrisk optikk: en del av optikken som omhandler stråleaspektet av lys
Løsning På Problemer& Øvelser
Topp 1.715 m fra gulvet, nederst 0.825 m fra gulvet. Høyde på speilet er 0,890 m, eller nøyaktig halvparten av høyden på personen.