פיזיק מאַטעריאַל וועגן געאָמעטרישער אָפּטיק

פיזיק מאַטעריאַל וועגן געאָמעטרישער אָפּטיק

געאמעטרישע אפטיק איז א צווייג פון פיזיק וואס שטודירט דאס אויפפירונג פון ליכט ניצנדיג א "שטראל" צוגאנג. אין דעם צוגאנג, ווערט אנגענומען אז ליכט גייט אין גלייכע ליניעס, רעפלעקטירט ווען עס שלאגט א רעפלעקטירנדיקע אייבערפלאך, און רעפראקטירט ווען עס גייט אדורך צוויי פארשידענע מעדיע. כאטש ליכט איז אין עיקר אן עלעקטראמאגנעטישע כוואליע, איז געאמעטרישע אפטיק גאר נוצלעך פארן דערקלערן אסאך טעגליכע דערשיינונגען און פארמירט די באזע פארן אפערירן פון פארשידענע אפטישע אינסטרומענטן ווי פארגרעסערונג גלעזער, קאמעראס, פעריסקאפן, מיקראסקאפן און טעלעסקאפן.

1. גרונטלעכע קאנצעפטן פון געאמעטרישע אפטיק

אין געאמעטרישע אפּטיק, זענען דא עטלעכע וויכטיקע באַגריפן:

1. ליכט שטראַלן: אַ רעפּרעזענטאַציע פון ​​דער ריכטונג פון ליכט פאַרשפּרייטונג געצייכנט ווי אַ גלייכע ליניע.
2. ליכט שטראַל: אַ זאַמלונג פון ליכט שטראַלן. דער שטראַל קען זיין פּאַראַלעל, קאָנווערדזשענט, אָדער דיווערדזשענט.
3. מיטל: א פארמיטלער סובסטאנץ דורך וועלכער ליכט פארשפרייט זיך, למשל לופט, וואסער, גלאז אדער פלאסטיק.

די הויפּט הנחה פון געאמעטרישע אפטיק איז אז די כוואַליע-לענג פון ליכט איז פיל קלענער ווי די גרייס פון די אביעקטן מיט וועלכע עס אינטעראַקטירט, אַזוי אַז כוואַליע-אייגנשאַפטן ווי ינטערפירענס און דיפראַקציע קענען אין רובֿ פאַלן פאַרלאָזט ווערן.

2. ליכט רעפלעקציע (רעפלעקציע)

ליכט רעפלעקציע פאסירט ווען ליכט שלאגט אן אייבערפלאך און קערט זיך צוריק צו איר ארגינעלן מיטל. דער פשוטסטער ביישפיל איז ליכט רעפלעקטירט דורך א שפיגל.

געזעץ פון רעפלעקציע
עס זענען דא צוויי געזעצן פון רעפלעקציע:
1. דער אינצידענטער שטראל, רעפלעקטירטער שטראל, און נארמאלע ליניע ליגן אין איין פלאך.
2. דער ווינקל פון אינצידענץ (i) איז דער זעלבער ווי דער ווינקל פון אָפּשפּיגלונג (r), נעמליך:
\[
איך = ר
\]

די נאָרמאַלע ליניע איז אַ ליניע וואָס איז פּערפּענדיקולאַר צו דער ייבערפלאַך אין דעם פּונקט וואו דער שטראַל פאַלט.

טיפן פון רעפלעקציע
– רעגולערע (שפּעקולערע) אָפּשפּיגלונג: פּאַסירט אויף גלאַטע ייבערפלאַכן ווי שפּיגלען. די אָפּגעשפּיגלטע ליכט איז רעגולער, און שאַפֿט אַ קלאָר בילד.
– פארשפרייטע רעפלעקציע: פאסירט אויף גראָבע ייבערפלאַכן ווי ווענט. ליכט ווערט רעפלעקטירט אין פארשידענע ריכטונגען, וואָס רעזולטירט אין דער פאָרמירונג פון אַ קלאָר בילד.

3. פלאַכע שפּיגלען און געבויגענע שפּיגלען

פלאַך שפּיגל
א פלאַך שפּיגל שאַפט אַ בילד וואָס:
– ווירטועל (קען נישט ווערן אויפגעכאפט אויפן עקראַן),
– אויפֿרעכט,
– די זעלבע גרייס,
– און די זעלבע דיסטאַנץ פֿון שפּיגל ווי דער אָביעקט.

אויב דער אביעקט איז א דיסטאַנץ \(s \) פונעם שפּיגל, דעמאָלט איז די בילד א דיסטאַנץ \(s' = s \) הינטערן שפּיגל.

קאָנקאַווע שפּיגלען און קאָנוועקס שפּיגלען
עס זענען דא צוויי טיפן געבויגענע שפיגלען:

1. קאנקאווע (קאנווערדזשענט) שפיגל: די רעפלעקטירנדע אייבערפלאך בייגט זיך אינעווייניק. קען זאמלען פאראלעלע שטראלן צו איין פאקוס-פונקט.
2. קאָנוועקסער (דיווערדזשענט) שפּיגל: די רעפלעקטירנדיקע ייבערפלאַך בייגט זיך אויס. פֿאַרשפּרייט דעם ליכט שטראַל.

פאָקוס־פונקט און ראַדיוס פון קרומקייט
אין געבויגענע שפּיגלען גילט דאָס פֿאָלגנדע:
\[
f = \frac{R}{2}
\]
מיט \(f \) דעם פאָקוס און \(R \) דעם ראַדיוס פון קרומונג.

געבויגענע שפּיגל גלייכונג
די באַציִונג צווישן אָביעקט דיסטאַנץ (s), בילד דיסטאַנץ (s'), און פאָקוס (f) איז:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}
\]

בילד פארגרעסערונג:
\[
M = \frac{h'}{h} = -\frac{s'}{s}
\]
דאָס נעגאַטיווע סימן ווײַזט אָן אַן איבערגעקערט בילד (פֿאַר אַן עכט בילד).

4. ליכט-ברעכונג

רעפרעקציע פאסירט ווען ליכט גייט אדורך די גרענעץ פון צוויי מעדיע מיט פארשידענע רעפראַקטיווע אינדעקסן, און ענדערט זיין ריכטונג פון באוועגונג. למשל, א שטרוי זעט אויס צו "ברעכן" ווען מען לייגט עס אין א גלאז וואסער.

רעפראַקטיוו אינדעקס
דער רעפראַקטיווער אינדעקס פון אַ מעדיום איז דעפינירט:
\[
n = \frac{c}{v}
\]
וואו \(c \) איז די שנעלקייט פון ליכט אין א וואקיום און \(v \) איז די שנעלקייט פון ליכט אין א מעדיום.

וואָס גרעסער \(n \), אַלץ שטייטער ליכט פֿאַרשפּרייט זיך אין מיטל.

סנעל'ס געזעץ
רעפראקציע ווערט דערקלערט דורך סנעל'ס געזעץ:
\[
n_1 \sin ≤1 = n_2 \sin ≤2
\]
וואו θικαι איז דער ווינקל פון אינצידענץ און θικαι איז דער ווינקל פון רעפראַקציע.

אויב ליכט גייט אריין פון א ווייניגער אפטיש דענסן מיטל (למשל, לופט) אין א מער אפטיש דענסן מיטל (למשל, גלאז), ווערט דער שטראל רעפראַקטירט צו דער נאָרמאַל. פארקערט, פון א דענסערן צו א ווייניגער דענסן מיטל, רעפראַקטירט דער שטראל אוועק פון דער נאָרמאַל.

5. גאַנץ אינערלעכע אָפּשפּיגלונג

גאַנץ אינערלעכע רעפלעקציע פּאַסירט ווען ליכט גייט פֿון אַ דיכטערן מיטל צו אַ ווייניקער דיכטן מיטל און דער ווינקל פֿון אינצידענץ איז גרעסער ווי דער קריטישער ווינקל. אין דעם צושטאַנד ווערט דאָס ליכט נישט אַרויסגעבראָכן, נאָר ווערט גאָר רעפלעקטירט.

דער קריטישער ווינקל (\( \theta_c \)) באַפרידיקט:
\[
\sin \theta_c = \frac{n_2}{n_1}
\]
מיט \(n_1 > n_2 \).

א וויכטיגע אנווענדונג פון טאטאלער אינערליכער רעפלעקציע איז אין אפטישע פיבערס, וואס ווערן גענוצט פאר הויך-גיכקייט דאטן קאמוניקאציע און מעדיצינישע ענדאסקאפיע.

6. דינע לענסעס: קאָנוועקס לענסעס און קאָנקאַווע לענסעס

א לינז איז א קלארער אביעקט וואס ברעכט ליכט. באזירט אויף איר פארעם:

1. קאָנוועקס (קאָנווערדזשענט) לינז: ווערט דיקער אין דער מיט, זאַמלט פּאַראַלעלע שטראַלן צום פֿאָקוס.
2. קאנקאווע (דיווערדזשענט) לינז: ווערט דין אין מיטן, פארשפרייט ליכט.

דין לינז גלייכונג
פֿאַר פּאַסיקע לענסעס:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}
\]
ענלעך צו דער שפּיגל גלייכונג, אָבער די אינטערפּרעטאַציע פון ​​די מאַרקירונגען און אָרט פון דעם בילד דעפּענדס אויף דעם טיפּ לינז.

פֿאַרגרעסערונג:
\[
M = \frac{h'}{h} = \frac{s'}{s}
\]
דאָס פֿאַרגרעסערונגס־צייכן קען ווײַזן אַן אויפֿרעכט (פּאָזיטיוו) אָדער איבערגעקערט (נעגאַטיוו) בילד, לויט דער איבערשטימונג פֿונעם גענוצטן צייכן.

לינז מאַכט (לינז מאַכט)
לינז שטאַרקייט ווערט אויסגעדריקט אין דיאָפּטערס (D):
\[
פּ = \frac{1}{f}
\]
מיט \(f \) אין מעטער. א לינז מיט א קירצערער פאקאל לענג האט גרעסערע מאכט.

7. שאָטן פאָרמאַציע אין פֿאַרשידענע אָפּטישע אינסטרומענטן

געאמעטרישע אפּטיקס איז די באַזע פֿאַר פֿאַרשטיין אָפּטישע אינסטרומענטן:

– פֿאַרגרעסערונגס־גלאָז (לופּ): ניצט אַ קאָנוועקסע לינזע צו פּראָדוצירן אַ ווירטועל, אויפֿרעכט און פֿאַרגרעסערט בילד.
– קאַמעראַ: ניצט אַ קאָנוועקסע לינז צו שאַפן אַן עכט, ינווערטעד בילד אויף דעם סענסאָר אָדער פילם.
– דאס מענטשלעכע אויג: א ביאלאגישע אפּטישע סיסטעם וואָס שאַפט בילדער אויף דער רעטינע. די לינזע פון ​​אויג קען אַקאַמאַדירן (טוישן פאָקוס) פֿאַר ווייטקייט און נאָענטקייט.
– ברילן: לענסעס געניצט צו פאררעכטן אויג חסרונות. קורצזיכטיקייט (מיאָפּיע) ווערט פאררעכט מיט קאָנקאַווע לענסעס, בשעת היפּעראָפּיע (ווייטזיכטיקייט) ווערט פאררעכט מיט קאָנוועקסע לענסעס.
– מיקראָסקאָפּן און טעלעסקאָפּן: ניצן אַ קאָמבינאַציע פון ​​לענסעס צו פֿאַרגרעסערן קליינע אָדער ווײַטע אָביעקטן.

קלאָוזינג

געאמעטרישע אפּטיק גיט א פשוטע אבער שטארקע פריימווערק פארן שטודירן ליכט דערשיינונגען, ספעציעל רעפלעקציע און רעפרעקציע. דורך פארשטיין די געזעצן פון רעפלעקציע, סנעל'ס געזעץ, די אייגנשאפטן פון שפיגלען און לענסעס, און די קאנצעפטן פון פאקוס און פארגרעסערונג, קענען מיר דערקלערן די אפעראציע פון ​​פילע אפטישע דעווייסעס וואס זענען קריטיש פארן מאדערנעם לעבן. כאטש געאמעטרישע אפּטיק גייט נישט טיף אריין אין די כוואליע נאטור פון ליכט, בלייבט עס א פונדאמענטאלע יסוד פארן שטודירן פיזיק און ליכט-באזירטע טעכנאלאגיעס. א גוטער פארשטאנד פון געאמעטרישע אפּטיק ערלייכטערט פארשטאנד פון פארגעשריטענע טעמעס ווי פיזישע אפּטיק, אינטערפערענץ, דיפרעקציע, און פאלאריזאציע.