Ihe Fizik na Geometric Optics
Geometric optics bụ ngalaba nke fiziki nke na-amụ omume nke ìhè site na iji usoro "ray". N'ụzọ a, a na-eche na ìhè na-aga n'ahịrị kwụ ọtọ, na-egosipụta mgbe ọ rutere n'elu ihe na-egosipụta, ma na-agbanwe agbanwe mgbe ọ na-agafe na mgbasa ozi abụọ dị iche iche. Ọ bụ ezie na ìhè bụ n'ezie ebili mmiri electromagnetic, geometric optics bara ezigbo uru maka ịkọwa ọtụtụ ihe ndị na-eme kwa ụbọchị ma bụrụ ntọala maka ọrụ nke ngwa anya dị iche iche dị ka iko na-eme ka ìhè dịkwuo elu, igwefoto, periscopes, microscopes, na telescopes.
1. Echiche Ndị Dị Mkpa nke Geometric Optics
Na geometric optics, e nwere ọtụtụ echiche dị mkpa:
1. Ìhè ọkụ: ihe nnọchianya nke ntụziaka nke mgbasa ìhè nke e sere dị ka ahịrị kwụ ọtọ.
2. Ìhè ọkụ: mkpokọta ụzarị ọkụ. Ìhè ahụ nwere ike ịdị n'otu, dị n'otu, ma ọ bụ dị iche iche.
3. Ọkara: ihe dị n'etiti nke ìhè na-esi na ya agbasa, dịka ọmụmaatụ ikuku, mmiri, iko ma ọ bụ plastik.
Isi echiche nke ihe ndị na-egosi geometric bụ na ogologo ebili mmiri nke ìhè pere mpe karịa nha ihe ndị ọ na-emekọrịta, yabụ na a pụrụ ileghara ihe ndị dị ka nnyonye anya na diffraction anya n'ọtụtụ oge.
2. Ntụgharị uche n'ìhè (Ntụgharị uche)
Mmụgharị ìhè na-eme mgbe ìhè rutere n'elu ma laghachi na ihe mbụ o ji mee ya. Ihe atụ kachasị mfe bụ ìhè nke enyo na-egosipụta.
Iwu nke Ntụgharị Uche
E nwere iwu abụọ nke ntụgharị uche:
1. Ihe merenụ, ihe na-egosi na ìhè ahụ dị n'otu ụgbọelu, na ahịrị nkịtị ahụ.
2. Akụkụ nke ihe na-eme (i) bụ otu ihe ahụ dị ka akụkụ nke ntụgharị uche (r), ya bụ:
\[
i = r
\]
Ahịrị nkịtị bụ ahịrị nke kwụ ọtọ n'elu ebe ìhè ahụ dara.
Ụdị Ntụgharị Uche
– Ntụgharị uche nkịtị (nke dị ka enyo): na-eme n'elu ihe dị nro dịka enyo. Ìhè ahụ na-apụta ìhè mgbe niile, na-emepụta onyinyo doro anya.
– Ntụgharị uche gbasasịrị agbasa: na-eme n'elu ihe ndị siri ike dịka mgbidi. A na-egosipụta ìhè n'akụkụ dị iche iche, na-eme ka e nwee onyinyo doro anya.
3. Enyo dị larịị na Enyo gbagọrọ agbagọ
Enyo dị larịị
Enyo ụgbọelu na-emepụta onyinyo nke:
- mebere (enweghị ike ijide ya na ihuenyo),
- kwụ ọtọ,
– nha nha ahụ,
– na otu anya ahụ site na enyo ahụ dị ka ihe ahụ.
Ọ bụrụ na ihe ahụ dị anya site na enyo ahụ, mgbe ahụ onyonyo ahụ bụ anya dị anya n'azụ enyo ahụ.
Enyo Concave na Enyo Convex
E nwere ụdị enyo abụọ gbagọrọ agbagọ:
1. Enyo concave (convergent): enyo elu na-atụgharị uche na-agbagọ n'ime. Nwere ike ịchịkọta ụzarị ndị yiri ya na otu ebe a na-elekwasị anya.
2. Enyo Convex (nke na-agbanwe agbanwe): elu na-atụgharị agbagọ n'èzí. Na-agbasa ìhè ahụ.
Isi Nlekwasị Anya na Radius nke Gbagọrọ Agbanwe
N'ime enyo gbara okirikiri, ihe ndị a na-emetụta:
\[
f = \frac{R}{2}
\]
na \(f \) ihe a na-elekwasị anya na \(R \) radius nke mgbagọ.
Nha Enyo Gbagọrọ Agbanwe
Mmekọrịta dị n'etiti anya ihe (s), anya onyonyo (s'), na uche (f) bụ:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}
\]
Ịme ka onyonyo dịkwuo mma:
\[
M = \frac{h'}{h} = -\frac{s'}{s}
\]
Akara ọjọọ ahụ na-egosi onyonyo a tụgharịrị agbanwe (maka ezigbo onyonyo).
4. Ntụgharị nke Ìhè
Ntugharị na-eme mgbe ìhè gafere ókè nke ihe abụọ nwere ihe ngosi dị iche iche na-agbanwe agbanwe, na-agbanwe ụzọ njem ya. Dịka ọmụmaatụ, ahịhịa yiri ka ọ "gbajiri" mgbe etinyere ya n'ime iko mmiri.
Ndepụta Na-eme Ka Ihe Na-agbanwe Agbanwe
A kọwara ihe na-egosi ntụgharị uche nke ihe na-eme ihe ngosi:
\[
n = \frac{c}{v}
\]
ebe \(c \) bụ ọsọ nke ìhè n'ime oghere na \(v \) bụ ọsọ nke ìhè n'ime ihe dị n'etiti.
Ka \(n\ buru ibu), ìhè dị nwayọ na-agbasa n'ime etiti ahụ.
Iwu Snell
Iwu Snell kọwara ntụgharị uche:
\[
n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2
\]
ebe \( \theta_1 \) bụ akụkụ nke ihe na-eme na \( \theta_2 \) bụ akụkụ nke refraction.
Ọ bụrụ na ìhè esi n'ebe na-adịghị oke ọkụ (dịka ọmụmaatụ, ikuku) bata n'ebe na-adịghị oke ọkụ (dịka ọmụmaatụ, iko), a na-agbanwe ray ahụ gaa n'ebe na-adịghị oke ọkụ. N'aka nke ọzọ, site na ebe na-adịghị oke ọkụ gaa na ebe na-adịghị oke ọkụ, ray ahụ na-agbanwe site na ebe na-adịghị oke ọkụ.
5. Ntụgharị uche zuru oke n'ime
Ntụgharị uche zuru oke n'ime na-eme mgbe ìhè si n'etiti dị arọ gaa n'etiti dị obere ma akụkụ nke ihe na-eme karịrị akụkụ dị mkpa. N'ọnọdụ a, a naghị atụgharị ìhè ahụ n'èzí, kama ọ na-egosipụta ya kpamkpam.
Akụkụ dị mkpa (\( \theta_c \)) na-emezu:
\[
\sin \theta_c = \frac{n_2}{n_1}
\]
na \( n_1 > n_2 \).
Otu ihe dị mkpa e ji eme ihe bụ iji eriri anya, nke a na-eji eme ihe maka nkwukọrịta data ọsọ ọsọ na nyocha ahụike.
6. Lensi dị gịrịgịrị: Lensi Convex na Lensi Concave
Lensi bụ ihe doro anya nke na-eme ka ìhè ghara ịpụta ìhè. Dabere na ọdịdị ya:
1. Lensi Convex (convergent): na-eme ka ọ sie ike n'etiti, na-anakọta ụzarị ndị yiri ya na ihe a na-elekwasị anya.
2. Lensi nwere concave (nke na-agbanwe agbanwe): ọ na-adị gịrịgịrị n'etiti, na-agbasa ìhè.
Nha Lens Dị Mkpịsị
Maka lensị ndị dị mkpa:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}
\]
Yiri nha anya enyo ahụ, mana nkọwa nke akara na ebe onyonyo ahụ dị dabere n'ụdị lenzi ahụ.
Mbuli elu:
\[
M = \frac{h'}{h} = \frac{s'}{s}
\]
Akara ngosi mmụba ahụ nwere ike igosi onyonyo kwụ ọtọ (positive) ma ọ bụ nke agbanwere agbanwe (negative) dabere na nkwekọrịta nke akara ejiri.
Ike Lensi (Ike Lensi)
A na-egosipụta ike lenzi na diopters (D):
\[
P = \frac{1}{f}
\]
nwere \( f \) n'ime mita. Anya nwere ogologo focus dị mkpụmkpụ nwere ike ka ukwuu.
7. Ọdịdị onyinyo n'ime ngwa anya dị iche iche
Geometric optics bụ ihe ndabere maka nghọta nke ngwa anya:
– Iko na-eme ka ihe dịkwuo mma (loupe): na-eji oghere convex emepụta onyonyo mebere emebe, kwụ ọtọ, na nke buru ibu.
– Igwefoto: na-eji oghere convex emepụta ezigbo onyonyo, nke a tụgharịrị na ihe mmetụta ma ọ bụ ihe nkiri ahụ.
– Anya mmadụ: sistemụ anya dị ndụ nke na-emepụta onyonyo na retina. Anya anya nwere ike ịnabata (gbanwee anya) maka anya dị anya na anya dị nso.
– Ugogbe anya: ugogbe anya e ji edozi nsogbu anya. A na-eji ugogbe anya dị nkọ edozi myopia (ihe na-adịghị ahụ anya nso), ebe a na-eji ugogbe anya dị nkọ edozi hyperopia (ihe na-ahụ anya n'ebe dị anya).
– Microscopes na telescopes: jiri ngwakọta nke lenses mee ka obere ihe ma ọ bụ ihe ndị dị anya too.
Penutup
Optics geometric na-enye usoro dị mfe ma dị ike maka ịmụ ihe gbasara ìhè, ọkachasị ntụgharị uche na ntụgharị uche. Site n'ịghọta iwu ntụgharị uche, iwu Snell, ihe ndị dị na enyo na lenses, na echiche nke ilekwasị anya na mmụba, anyị nwere ike ịkọwa ọrụ nke ọtụtụ ngwaọrụ anya dị mkpa maka ndụ nke oge a. Ọ bụ ezie na optics geometric anaghị enyocha ọdịdị ebili mmiri nke ìhè nke ọma, ọ ka bụ ntọala dị mkpa maka ịmụ physics na teknụzụ dabere na ìhè. Nghọta nke ọma nke optics geometric na-eme ka nghọta nke isiokwu ndị dị elu dị ka optics anụ ahụ, nnyonye anya, mgbasa ozi, na polarization dị mfe.
