obiective de învățare
până la sfârșitul acestei secțiuni, va fi capabil să:
- enumerați modalitățile prin care lumina călătorește de la o sursă la o altă locație.
există trei moduri în care lumina poate călători de la o sursă la o altă locație. (A Se Vedea Figura 1.) Poate veni direct de la sursă prin spațiul gol, cum ar fi de la soare la pământ. Sau lumina poate călători prin diverse medii, cum ar fi aerul și sticla, către persoană. Lumina poate ajunge și după ce a fost reflectată, cum ar fi de o oglindă. În toate aceste cazuri, lumina este modelată ca călătorind în linii drepte numite raze. Lumina poate schimba direcția atunci când întâlnește obiecte (cum ar fi o oglindă) sau în trecerea de la un material la altul (cum ar fi trecerea de la aer la sticlă), dar apoi continuă în linie dreaptă sau ca o rază. Cuvântul rază provine din matematică și aici înseamnă o linie dreaptă care își are originea la un moment dat. Este acceptabil să vizualizați razele de lumină ca raze laser (sau chiar descrieri science fiction ale pistoalelor cu raze).
Ray
cuvântul „ray” provine din matematică și aici înseamnă o linie dreaptă care își are originea la un moment dat.
Figura 1. Trei metode pentru ca lumina să călătorească de la o sursă la o altă locație. (a) lumina ajunge în atmosfera superioară a Pământului călătorind prin spațiul gol direct de la sursă. (b) lumina poate ajunge la o persoană într-unul din cele două moduri. Poate călători prin medii precum aerul și sticla. De asemenea, se poate reflecta dintr-un obiect ca o oglindă. În situațiile prezentate aici, lumina interacționează cu obiecte suficient de mari încât să călătorească în linii drepte, ca o rază.
experimentele, precum și propriile noastre experiențe, arată că atunci când lumina interacționează cu obiecte de câteva ori mai mari decât lungimea de undă, ea călătorește în linii drepte și acționează ca o rază. Caracteristicile sale de undă nu sunt pronunțate în astfel de situații. Deoarece lungimea de undă a luminii este mai mică decât un micron (o miime de milimetru), acționează ca o rază în numeroasele situații comune în care întâlnește obiecte mai mari decât un micron. De exemplu, atunci când lumina întâlnește orice putem observa cu ochii fără ajutor, cum ar fi o oglindă, acționează ca o rază, cu doar caracteristici subtile de undă. Ne vom concentra asupra caracteristicilor razei din acest capitol.
deoarece lumina se mișcă în linii drepte, schimbând direcțiile atunci când interacționează cu materialele, este descrisă prin geometrie și Trigonometrie simplă. Această parte a opticii, unde domină aspectul razei luminii, se numește, prin urmare, optică geometrică. Există două legi care guvernează modul în care lumina își schimbă direcția atunci când interacționează cu materia. Acestea sunt legea reflecției, pentru situațiile în care lumina ricoșează din materie și Legea refracției, pentru situațiile în care lumina trece prin materie.
optica geometrică
partea optică care se ocupă de aspectul razei luminii se numește optică geometrică.
Rezumatul secțiunii
o linie dreaptă care își are originea la un moment dat se numește rază.
partea optică care se ocupă de aspectul razei luminii se numește optică geometrică.
lumina poate călători în trei moduri de la o sursă la o altă locație: (1) direct de la sursă prin spațiul gol; (2) prin diverse medii; (3) după ce a fost reflectată dintr-o oglindă.
probleme& exerciții
să presupunem că un om stă în fața unei oglinzi așa cum se arată în Figura 2. Ochii lui sunt la 1,65 m deasupra podelei, iar vârful capului este cu 0,13 m mai înalt. Găsiți înălțimea deasupra podelei de sus și de jos a celei mai mici oglinzi în care poate vedea atât vârful capului, cât și picioarele. Cum este această distanță legată de înălțimea bărbatului?
Figura 2. Un bărbat care stă în fața unei oglinzi pe un perete la o distanță de câțiva metri. Partea superioară a oglinzii este la nivelul ochilor, dar partea inferioară este doar la talie. Săgețile ilustrează modul în care omul își poate vedea reflexia din cap până în picioare în oglindă.
Glosar
ray: linie dreaptă care își are originea la un moment dat
optică geometrică: parte a opticii care se ocupă de aspectul razei luminii
soluție la probleme& exerciții
Top 1.715 m de la podea, fund 0.825 m de la podea. Înălțimea oglinzii este de 0,890 m, sau exact jumătate din înălțimea persoanei.