7/25/2019 Optica referat

1/5

Legile fundamentale ale opticii geometrice

Optica geometrica este un capitol al opticii generale, care studiaza mersul razelor de lumina prindiferite medii transparente.La baza opticii geometrice stau legile opticii, cu ajutorul carora s-au putut construi diferite aparateoptice, printre care aparatul de fotografiat, proiectorul, etc. Legile opticii geometrice fac abstractie dede caracterul ondulatoriu al luminii, cu toate ca, in fotografie, acest din urma caracter determina o serieimportanta de evenimente (difractia, interferenta si polarizarea luminii).

Legile fundamentale ale opticii geometrice au fost determinate in urma numeroaselor experimente siobservatii. Impactul unei raze de lumina asupra unui obiect determina reflexie, refractie si absorbtie, inproportii diferite, dependente de mediul imergent si de mediul emergent.

Au fost identificatea) Legea propagarii rectilinii a luminii in medii omogene - demonstrata prin fenomenul de umbra.!egmentul de dreapta de-a lungul caruia se propaga lumina poarta numele de raza de lumina. "n grupde raze de lumina formeaza un fascicul de lumina. #aca toate razele de lumina se intalnesc intr-unpunct, fasciculul este denumit convergent. #aca, invers, toate razele de lumina emerg dintr-un punct,fasciculul este divergent. #aca, in sc$mib, razele de lumina sunt paralele intre ele, fasciculul senumeste cilindric.b) Legea independentei mutuale si a inversiunii drumului optic - arata ca parcursul unei raze de

lumina este independent de actiunea altor raze si de sensul de propagare. Independenta mutuala sedemonstreaza cu ajutorul camerei obscure (stenopa).c) Legile reflexiei stabilesc comportamentul unei raze de lumina care ajunge la limita de separaredintre doua medii de propagare diferite, iar o parte din lumina se intoarce in mediul din care a venit(eveniment denumit reflexie). %unctul in care raza luminoasa atinge suprafata de separare poartanumele de punct de incidenta, in care raza incidenta vine sub un ung$i (denumit ung$i de incidenta) cuperpendiculara locului, iar raza intoarsa in mediul din care a venit poarta numele de raza reflectata.

Reflexia luminiid) &eflexia se face sub un anumit ung$i ce se poate calcula si poarta numele de ung$i de reflexie.

Legile reflexiei sunt i) raza incidenta, normala si raza reflectata se gasesc in acelasi plan' ii) ung$iul dereflexie este egal cu ung$iul de incidenta. &eflexia la nivelul unei suprafete perfect plane va determinaca un fascicul de raze paralele sa fie reflectat ca un fascicul de reflexie cu raze paralele. &eflexiarazelor pe o sufrafata cu mici denivelari determina imprastierea razelor reflectate in toate directiile(difuzia luminii). &eflexia difuza permite vederea si fotografierea obiectelor din mediu.e) Legile refractiei se refera la comportamentul unei raze de lumina care trece dintr-un mediu omogensi transparent in alt mediu omogen si transparent, dar cu proprietati diferite. !e observa ca razaincidenta nu mai pastreaza directia din mediul imergent ci se frange. Aceasta sc$imbare de directiepoarta numele de refractie iar ung$iul dintre normala si raza refractata poarta numele de ung$i derefractie. &efractia se supune urmatoarelor legii) raza incidenta, normala si raza refractata se afla in acelasi plan'

1

7/25/2019 Optica referat

2/5

Refractia luminiiii) raportul dintre sinusul ung$iului de incidenta si sinusul ung$iului de refractie, pentru doua medii date,are o valoare constantasin(i)/sin(r) = nsi poarta numele de indice de refractie al mediului al doilea fata de primul'iii) indicele de refractie al unui mediu transparent fata de vid se numeste indice de refractie absolut'iv) indicele de refractie al unui mediu n fara de un mediu n poarta numele de indice de refractierelativ si este egal cu raportul dintre indicii absolulti (n*n)'v) indicele de refractie este dependent de lungimea de unda (pentru radiatia vizibila culoarea) a luminiiincidente.

Mediul Indicele de refractie (n)

Aer ,++Apa ,

Alcool etilic ,

!are ,/

!ulfura de carbon ,

!ticla cro0n ,

!ticla flint ,1

#iamant ,/

2id ,+++

f) Reflexia totala. In cazul in care o raza de lumina se refracta dintr-un mediu mai dens optic intr-unmediu mai putin dens optic (de exemplu, din sticla in aer sau din apa in aer), ung$iul de refractie esteintotdeauna mai mare decat ung$iul de incidenta si deci poate ajunge la valoare de pi* pentru ovaloare i(i mai mic decat pi*) a ung$iului de incidenta.La valoarea i a ung$iului de indicenta, raza este reflectata integral in mediul din care a venit. "ng$iul ipoarta numele de unghi limita iar fenomenul care se petrece in aceste conditii se numeste reflexietotala. "ng$iul limita este dependent de indicele absolut de refractie al celor doua medii, conformecuatieisin(i) = n2/n1.In consecinta, corpurile asupra carora cade lumina determina reflexia, refractia si absorbtia radiatiei,fenomene ce au loc simultan. &eflexia poate fi dirijata (ca in cazul oglinzilor, utilizate inclusiv inaparatele foto reflex), sau difuza (reflexia se face in toate directiile, ceea ce permite vederea lor si

inregistrarea in fotografii). &efractia poate fi, de asemenea dirijata (sticla, lentile) sau difuza (deexemplu geamul mat). Absorbtia poate fi uniforma pentru toate lungimile de unda ale radiatieiluminoase (corp gri sau negru) sau selectiva (corpuri colorate).

2

7/25/2019 Optica referat

3/5

Lentile1. IntroducereLentilele sunt medii transparente, de regula din sticla, limitate de doua calote sferice sau de o calota sferica si unplan. #aca o suprafata de delimitare este o calota elipsoidala, lentila se numeste asferica.In functie de modul in care sunt deviate razele luminoase de care sunt traversate, lentilele se impart in lentileconvergente si divergente.Lentilele convergentesunt mai groase la mijloc decat la margini, iar un fascicul de raze paralele ce traverseazalentila, devine convergent spre un punct denumit punct focal.

Lentile convergente: a - biconvexa, b - plan-convexa, c - menisc convergent, d - schema lentilelor convergente.Lentilele divergentesunt mai subtiri la centru fata de margini iar un fascicul de raze paralele care o traverseazadevine divergent.

Lentile divergente: a - biconcave, b - plan-concave, c - menisc divergent, d - schema lentilelor divergente.

"nei lentile i se disting urmatoarele caracteristici- centre de curbura - centrele 3 si 3 ale celor doua calote sferice'- razele de curbura ale sferelor, & si &'- axa optica principala este dreapta ce uneste centrele de curbura ale celor doua calote sferice'- centrul optic O al unei lentile este punctul situat pe axa optica si care se caracterizeaza prin faptul ca raza delumina ce trece prin acest punct nu este deviata de la directia sa ci doar deplasata'- orice dreapta care trece prin centrul optic se numeste axa optica secundara.

ocarul lentilelor!e poate dovedi experimental ca un fascicul de raze paralele cu axa optica principala ce cade pe o lentilaconvergenta, este deviat convergent si ca toate razele emergente converg intr-un punct 4, situat tot pe axaoptica, punct denumit focar principal.#eoarece razele de lumina trec efectiv prin acest punct, imaginea poate fi captata pe un ecran, iar acest puntcpoarta numele de focar real.

3

7/25/2019 Optica referat

4/5

Locul geometric al focarului unei lentile convergente

#aca razele sosesc din partea opusa (din dreapta, in sc$ema de mai sus), desigur, ele vor converge in parteast5nga, intr-un punct focal, 46 denumit focar secundar, situat la aceea i distanta f, fata de centrul optic al lentilei.#aca lentila este divergenta, razele emergente vor avea traiectorie divergenta la iesirea din lentila, in asa fel incatprelungirile lor se vor intalni intr-un focar 4 situat in aceea i parte cu cea din care au venit.#eoarece razele emergente nu trec efectiv prin acest punct 4, el nu poate fi captat pe ecran si de aceea poartanumele de focar virtual.

Locul geometric al focarului unei lentile divergente%rin urmare, lentilele sub iri convergente poseda doua focare principale reale 4 si 46, simetrice si egal distan ate fata de centrul optic, daca lentila se afla intr-un mediu omogen.#e asemenea, o lentila divergenta are doua focare virtuale, simetrice in raport cu centrul optic.#istanta de la centrul optic la focarele principale poarta numele de distanta focala

f = !#aca se modifica direc ia fasciculului incident, adic7 razele vin pe o axa optica secundara, in limiteleaproxima ilor lui 8auss, focalizarea se va realiza intr-un focar secundar.

Locul geometric al planului focal la lentilele convergente!e pot ob ine o infinitate de focare secundare, in func ie de inclina ia si direc ia fasciculul incident. In optica geometrica, totalitatea focarelor secundare se afla intr-un plan, normal pe axa optica principala de care este9n epat la o distanta f fata de centrul optic."um se construiesc imaginile printr#o lentila$4ie o lentila convergenta sub ire, cu distanta focala cunoscuta f : O4 si un obiect liniar A;, a ezat perpendicular pe axa optica a lentilei, cu punctul ; pe axa.

!e poate construi geometric imaginea obiectului A;, adic7 segmentul A6;6, daca se tine cont de comportamentulrazelor luminoase ce traverseaz7 lentilele- raza luminoasa AO trece prin centrul optic si deci traverseaz7 lentila nedeviata'- raza luminoasa AI este paralela cu axa optica si dup7 traversarea lentilei, va fi refractata prin focarul 4.

4

7/25/2019 Optica referat

5/5

Construc ia geometrica a imaginii prin lentile convergente%roiec ia punctului A in planul focal, punctul A6 se afla la intersec ia celor doua raze luminoase emergente din lentila (I4A6 si respectiv AOA6). %unctul ;6 este situat pe axa optica, in mod similar cu punctul ;, si se ob ine princobor5rea unei perpendiculare din punctul A6 pe axa optica. !egmentul A6;6 reprezint7 imaginea obiectului A;,prin lentila.In func ie de raportul dintre segmentul ;O si distanta focala, se disting urm7toarele cazuri- ;O foarte mare in raport cu distanta focala (se poate considera ca, practic, tinde c7tre infinit) imaginea seformeaz7 in planul focal, este r7sturnat7 si foarte mica'- ;O mai mare dec5t