O p t i k e l l e r L j u s

Optik – Ljus Ljusstrålar har många märkliga egenskaper och det behövs därför många olika typer av modeller för att beskriva ljus. Ljus beskrivs som vågor som utbreder sig Färgringar när en tunn oljefilm flyter på vatten Ljus beskrivs som ett energi. Energirika partiklar (fotoner) som breder ut sig Svartkroppsstrålning Laser Ljus beskrivs som strålar som utbreder sig längs räta linjer. Detta kallas stråloptik. Exempel Linssystem som kamera, teleskop, mikroskop, etc.

När vi ser t ex en blomma så tolkar hjärnan det som om ljusstrålen kommer från ett objekt längs en rät linje. Spegelreflektion

Reflektionslagen ir Inkommande ljusstråle Reflekterad ljusstråle Vid reflektion är reflektionsvinkeln lika stor som infallsvinkeln i = r Ljusstrålen som faller in mot en spegel definieras av vinkeln mellan ljusstrålen och normalen Normalen är alltid vinkelrät mot ytan. Normal

En plan spegel Spegelbilden i en plan spegel har följande egenskaper: * Bilden har samma storlek som objektet. * Avståndet mellan bilden och spegeln är lika stort som mellan objektet och spegeln. * Bilden är en spegelbild av objektet. (Höger och vänster är tvärtom.) * Bilden är ej upp och nedvänd. * Bilden är virtuell (det går inga ljusstrålar från den – det bara uppfattas så)

Konvexa och konkava speglar Vanligaste typen av krökta speglar är sfäriska speglar Det finns två typer av sfäriska speglar: Konkav spegel Konvex spegel Huvudaxel, eller normalaxel eller symmetriaxel Huvudaxel, eller normalaxel eller symmetriaxel Ljusstråle C*

Sfäriska speglar Ljusstrålar bryts till en gemensam punkt. Denna punkt kallas fokus eller brännpunkt. Fokus F

Konkava speglar CF Ljusstrålar parallella med huvudaxeln, träffar spegeln bryts mot en gemensam punkt. Denna punkt kallas brännpunkt brännpunkt och betecknas F. Avståndet mellan spegel och brännpunkten, f, brännvidd kallas brännvidd. VG information: För en konkav spegel gäller att f = R/2 Fokus f R R = spegelns radie

Konkav spegel - bildkonstruktion F C För att bestämma bildens läge utnyttjas tre olika strålar. Stråle 1: Parallell med huvudaxel, reflekteras och går igenom brännpunkten. Stråle 2: Går från objekt genom brännpunkten, reflekterad stråle parallell med huvudaxel. Stråle 3: Går igenom spegelns (cirkelns) medelpunkt, reflekteras tillbaka i samma riktning. Bildens läge: Bilden placeras där alla strålar träffas: Strålarnas skärnings punkt.

Konkav spegel - bildkonstruktion Objektet innanför F:  Divergerande strålar, men betraktat mha ett öga  Bild som är virtuell, rättvänd  och större än objektet. (virtuell – bild som inte kan fångar upp på en skärm) Objektet mellan F och C:  Bild som är reell, inverterad och större än objektet. Objektet utanför C:  Bild som är reell, inverterad och mindre än objektet. (reell - kan fångar upp och visas på en skärm) CFCF CF

Konvex spegel - bildkonstruktion FC Strålkonstruktion för en konvex spegel sker på motsvarande sätt som för en konkav spegel

Ljusbrytning i r b Infallande ljus Transmitterat ljus Reflekterat ljus Medium 1 Medium 2 Riktning ändras i  b ”Ljuset bryts” Stråloptik Ju tätare medium (material som ljuset går igenom) ju lägre hastighet. Om ljus går från tunt material till ett tätare – ljuset bryts mot normalen. i = infallsvinkel r = reflexionsvinkel b = brytningsvinkel

n1n1 n2n2 Skenbart djup På grund av ljusets brytning i t ex en luft-vatten yta så uppfattas objektets djup annorlunda än det verkliga djupet Stråloptik Skenbart djup: d Verkligt djup: d

Total reflektion Infallsvinkeln mindre än 49 o Infallsvinkel lika med 49 o Infallsvinkel större än vinkel 49 o cc

Prisma Om vitt ljus byts i ett prisma kan det ge upp hov till ett spektrum. Eftersom olika färger har olika våglängd bryts de olika i prismat. I ett prisma delas vitt ljus upp i ett spektrum av färger dispersion Detta kallas för dispersion. Infallande vitt ljus Ljusbrytningen beror på ljusets våglängd Prisma

Ljusbrytning - linser f = brännvidd Brännpunkt Fokus Brännpunkt Fokus Konvex lins – ljuset strålar samman kallas också för konvergerande lins Konkav lins – sprider ljuset Divergerande lins F F F F Eftersom ljus kan passera en lins från två håll, finns också två fokus, F

Bildkonstruktion – konvex lins Stråle 1 Går parallellt med symmetriaxeln, bryts mot, och går igenom, höger brännpunkt F F F F F F Stråle 2 Går först genom vänster brännpunkt, Träffar lins, bryts och sedan parallellt med symmetriaxeln Stråle 3 Går igenom linsens centrum och bryts ej

Bildkonstruktion - konvex lins Objektet innanför F: Divergerande strålar, men betraktat mha ett öga  Bilden är virtuell, rättvänd och större än objektet. Objektet mellan F och dubbla 2F: Bild som är reell, inverterad och större än objektet. Objektet utanför dubbla avståndet tillF: Bild som är reell, inverterad och mindre än objektet. F F F F F F Exempel: kamera Exempel: projektor Exempel: förstoringsglas

Ögat har ett bestämt avstånd mellan linsen och näthinnan. För att kunna fokusera objekt på olika avstånd ändras linsens brännvid. Det görs genom att variera linsens tjocklek. Då objekt på långt avstånd betraktas så är ögonmuskeln avslappnad och linsen är tunn. För att betrakta objekt på nära avstånd spänns ögonmuskeln, vilket innebär att linsen blir tjock. Ögat Ögats optik Närsynthet Långsynthet

Förstoringsglas Konvex lins Bilden av ett objekt kan förstoras genom att använda ett förstoringsglas dvs en konvex lins.

Länkar