Οπτικά φαινόμενα (Ανάκλαση – Διάθλαση)

Ανάκλαση του φωτός Κατοπτρική ανάκλαση Διάχυση του φωτός προσομοίωση

Ανάκλαση και διάθλαση του φωτός γωνία θα=γωνία θr θr θr θα θα ανακλώμενη προσπίπτουσα Μέσο I διαχωριστική επιφάνεια (επίπεδη) Μέσο II διαθλώμενη θb γωνία θb<γωνία θα Μέσο I οπτικά αραιότερο από το μέσο II υI > υII

Ανάκλαση και διάθλαση του φωτός

Νόμοι της ανάκλασης θr = θα 1. Η προσπίπτουσα ακτίνα, η ανακλώµενη και η κάθετη στην επιφάνεια στο σηµείο πρόσπτωσης, βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. 2. Η γωνία ανάκλασης θr, είναι ίση µε τη γωνία πρόσπτωσης θα. θr = θα

Δείκτης διάθλασης (n) Επειδή c≥υ, ισχύει: n ≥ 1 Ορισμός: (απόδειξη) Επίσης ισχύουν οι σχέσεις:   (απόδειξη)

Μέσο 1 οπτικά αραιότερο από μέσο 2 f1=f2 υ1>υ2 λ1>λ2 n1<n2

Νόμοι της διάθλασης 1. Η προσπίπτουσα ακτίνα, η διαθλώμενη και η κάθετη στη διαχωριστική επιφάνεια των δύο μέσων, στο σημείο πρόσπτωσης της ακτίνας βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.

2. Όταν το φως είναι µονοχρωματικό, ο λόγος του ημίτονου της γωνίας πρόσπτωσης (θα) προς το ημίτονο της γωνίας διάθλασης (θb) είναι ίσος µε τον αντίστροφο λόγο των δεικτών διάθλασης των δύο μέσων. (Νόμος του Snell)

Σχέση γωνιών ανάκλασης και διάθλασης Όταν μια ακτίνα διαδίδεται από οπτικά αραιότερο μέσο σε οπτικά πυκνότερο (na<nb), η διαθλώμενη ακτίνα πλησιάζει την κάθετη (θa>θb) Απόδειξη: θb na nb>na θa

Φαινόμενα που εξηγούνται με τη διάθλαση

Φαινομενική ανύψωση αντικειμένου

“Σπασμένο” αντικείμενο

Ατμοσφαιρική διάθλαση φαινομενική θέση αστέρα πραγματική θέση αστέρα ατμόσφαιρα

Παραβολικές κεραίες

Ολική εσωτερική ανάκλαση

Σχέση γωνιών ανάκλασης και διάθλασης Όταν μια ακτίνα διαδίδεται από οπτικά πυκνότερο μέσο σε οπτικά αραιότερο (na>nb), η διαθλώμενη ακτίνα απομακρύνεται από την κάθετη (θa>θb) θa nb na>nb θb

Οριακή κατάσταση διάθλασης θα<θb Διάθλαση θα=θcrit , θb=900 Οριακή κατάσταση διάθλασης θα>θcrit Ολική ανάκλαση μέσο b θb nb θb=900 θcrit θα θα>θcrit θα μέσο α nα na>nb

Ολική ανάκλαση

Αν θb=900 τότε ημθb=1 και θα=θcrit Η σχέση ισχύει όταν η ακτινοβολία πηγαίνει από οπτικά πυκνότερο σε οπτικά αραιότερο μέσο (nα>nb)

Εφαρμογές ολικής ανάκλασης

Οπτικές ίνες Προσομοίωση οπτικής ίνας

Περισκόπιο υποβρυχίου Το γυαλί έχει κρίσιμη γωνία θr = 41,10 450 450

Γιατί το διαμάντι λαμποκοπά στο φως; Στο διαμάντι η κρίσιμη γωνία είναι θc = 240. Το μεγαλύτερο μέρος του φωτός που μπαίνει στο διαμάντι υφίσταται ολική ανάκλαση στις διάφορες έδρες του και εξέρχεται από τις έδρες σχεδόν κάθετα.