Optikos skyrius, nagrinėjantis šviesos pernešamą energiją.

Fizikinis dydis, apibūdinantis šviesos šaltinio spinduliavimo intensyvumą.

[ I ] = 1 cd – kandela.

Kandela – vienas iš septynių pagrindinių SI vienetų.

1 cd stiprio šviesą skleidžia žvakė, kurios liepsnos aukštis 4 cm.

Fizikinis dydis, apibūdinantis energiją, kurią šviesa atneša į kūno paviršių per 1 sekundę.

[ F ] = 1 lm – liumenas.

Pvz. F = 5 lm reiškia, kad į kūno paviršių per 1 s šviesa atneša 5 J energijos.

Šviesos srauto ir paviršiaus, į kurį ji krinta, ploto santykis:

   .

[ E ] = 1 lx – liuksas.

1 lx = 1 lm/m² .

Pvz. E = 5 lx reiškia, jog į 1 m² paviršiaus plotą krinta 5 lm šviesos srautas.

Apšvieta statmenais spinduliais yra tiesiog proporcinga šviesos stipriui ir atvirkščiai proporcinga atstumo iki šviesos šaltinio kvadratui:

   .

Optikos dalis, nagrinėjanti šviesos sklidimo dėsningumus.

Kūnai, skleidžiantys šviesą.

Šviesos šaltiniai, kurių matmenys daug kartų mažesni už šviesos nueitą kelią.

Saulė, žvaigždės, lemputė (jei tenkinama sąlyga).

Šviesos sklidimo linija.

Skaidrioje vienalytėje terpėje šviesa sklinda tiesiai.

Terpė = aplinka = medžiaga.

Terpė, kurioje šviesos sklidimo greitis pastovus.

c = 3 × 10⁸ m/s = 300000 km/s.

Tai elektromagnetinių bangų sklidimo greitis vakuume.

Reiškinys, kai šviesa, nepereidama iš vienos terpės į kitą, jų riboje keičia sklidimo kryptį.

Šviesa atspindima kryptingai.

Atspindėta šviesa išsklaidoma.

·        Krintantysis ir atsispindėjęs spindulys bei statmuo veidrodžio paviršiui spindulio kritimo taške yra vienoje plokštumoje.

·        Atspindžio kampas lygus kritimo kampui:

a = b   .

Reiškinys, kai šviesa, pereidama iš vienos terpės į kitą, jų riboje keičia sklidimo kryptį.

Šviesai pereinant iš vienos terpės į kitą keičiasi jos sklidimo greitis.

Skaičius, rodantis, kiek kartų pakinta šviesos greitis, jai pereinant iš vienos terpės į kitą:

   .

n – santykinis lūžio rodiklis;

v₁ – šviesos greitis 1 terpėje;

v₂ – šviesos greitis 2 terpėje.

Skaičius, rodantis, kiek kartų šviesos greitis terpėje mažesnis už jos greitį vakuume:

   .

n_a – absoliutinis lūžio rodiklis;

c  – šviesos greitis vakuume;

v  – šviesos greitis terpėje.

Kuo lėčiau sklinda šviesa (kuo didesnis n_a), tuo terpė laikoma optiškai tankesne.

Kai pirmoji terpė vakuumas arba oras,

n_a = n

·        Krintantysis spindulys, lūžęs spindulys ir per kritimo tašką nubrėžtas statmuo terpes skiriančiam paviršiui yra vienoje plokštumoje.

·        Kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis toms dviem terpėms yra pastovus dydis:

   .

Pakeitus spindulio sklidimo kryptį priešinga, jo sklidimo kelias nepakinta.

Optiškai retesnėje aplinkoje kampas tarp spindulio ir statmens (kritimo, lūžimo) visuomet yra didesnis.

Esant tam tikroms kritimo kampo vertėms, šviesa negali išeiti iš optiškai tankesnės terpės į optiškai retesnę terpę ir atsispindi jų riboje.

Spindulių kritimo kampas, atitinkantis 90° lūžio kampą (tuomet prasideda visiškas vidaus atspindys).

   .

Formulė taikoma tada, kai antroji terpė vakuumas arba oras.

Poveikis praeinančiai šviesai:

·        Du kartus laužia spindulį ir nukreipia jį link pagrindo.

·        Baltą šviesą išskaido į spektrą.

Skaidrus kūnas, apribotas dviejų sferinių paviršių (vienas jų gali būti plokščias).

Lęšiai, kurių storis yra labai mažas, palyginti su paviršių kreivumo spinduliais.

Lęšiai, kurių vidurys storesnis už kraštus.

Lęšiai, kurių vidurys plonesnis už kraštus.

Atstumas tarp lęšio optinio centro ir pagrindinio židinio.

[ F ] = 1 m .

Glaudžiamojo lęšio židinio nuotolis teigiamas ( F > 0 ).

Sklaidomojo lęšio židinio nuotolis neigiamas ( F < 0 ).

Dydis, atvirkščias lęšio pagrindinio židinio nuotoliui:

   .

[ D ] = 1 D – dioptrija.

1 D = 1 m^-1 .

1 D laužiamąją gebą turi lęšis, kurio židinio nuotolis 1 m.

Glaudžiamojo lęšio laužiamoji geba teigiama ( D > 0 ).

Sklaidomojo lęšio laužiamoji geba neigiama ( D < 0 ).

   .

Ženklų rašymas:

·        F > 0 – kai lęšis glaudžiamasis;

·        F < 0 – kai lęšis sklaidomasis;

·        f > 0 – kai atvaizdas tikras;

·        f < 0 – kai atvaizdas menamas;

·        d > 0 – kai daiktas tikras;

·        d < 0 – kai daiktas menamas.

Atvaizdo ir daikto matmenų santykis vadinamas lęšio tiesiniu didinimu:

   .

Akies prisitaikymas matyti įvairiai nuo jos nutolusius daiktus.

Tai pasiekiama kintant akies lęšiuko storiui.

Mažiausias atstumas, kuriuo, nevarginant akių, geriausiai matomas daiktas.

Normalios akies jis yra apie 25 cm.

Akies defektas, kuriam esant atvaizdas dėl per storo lęšiuko susidaro prieš tinklainę.

Defektas šalinamas naudojant akinius su sklaidomaisiais lęšiais.

Akies defektas, kuriam esant atvaizdas dėl per plono lęšiuko susidaro už tinklainės.

Defektas šalinamas naudojant akinius su glaudžiamaisiais lęšiais.

Šviesa – tai elektromagnetinės bangos, kurių ilgiai

7,6 × 10^-7 m – 3,8 × 10^-7 m.

Šviesa, kurią sudaro visų ilgių elektromagnetinės bangos, įeinančios į regimosios šviesos diapazoną (7,6 × 10^-7 m – 3,8 × 10^-7 m).

Balta šviesa – sudėtinė. Ją sudaro septynios spalvos.

Vienos spalvos šviesa. Kiekvieną jų atitinka gana siauras elektromagnetinių bangų ilgių intervalas.

Septynios baltą šviesą sudarančios spalvos, nuosekliai išdėstytos pagal bangos ilgius:

·        Raudona,

·        Oranžinė,

·        Geltona,

·        Žalia,

·        Žydra,

·        Mėlyna,

·        Violetinė.

Baltos šviesos skaidymas į spektrą.

Skirtingas įvairių spalvų šviesos sklidimo greitis terpėje (skirtingas lūžio rodiklis).

Reiškinys, kurį sukelia šviesos dispersija vandens lašeliuose.

Neskaidrūs kūnai yra tos spalvos, kurią atspindi jų paviršius.

Skaidrūs kūnai yra tos spalvos, kurią jie praleidžia.

Emisija = spinduliavimas.

Absorbcija = sugėrimas.

Spektrai, kuriuos skleidžia įkaitę kietieji kūnai, skysčiai arba didelio tankio dujos.

Spektrai, kuriuos skleidžia įkaitusios molekulinės dujos.

Spektrai, kuriuos skleidžia įkaitusios atominės dujos.

Absorbcijos spektrai gaunami leidžiant baltą šviesą per šaltas dujas.

Šaltos dujos sugeria tokius spindulius, kokius jos pačios įkaitusios skleidžia.

Tai pritaikoma spektrinėje analizėje – medžiagų sudėčiai nustatyti pagal spektrus.

Elektromagnetinės bangos, kurių ilgiai

10^-3 m – 7,6 × 10^-7 m.

Savybės:

·        neregima;

·        šildo;

·        sukelia šiltnamio efektą.

Taikymas:

·        šildymui;

·        džiovinimui;

·        biologinių procesų aktyvinimui;

·        uždegimams gydyti, skausmui malšinti.

·        naktinio matymo prietaisuose;

·        nuotolinio valdymo pultuose.

Elektromagnetinės bangos, kurių ilgiai

3,8 × 10^-7  m – 10^-8 m.

Savybės:

·        neregima;

·        didelis cheminis aktyvumas;

·        didelis biologinis aktyvumas;

·        sukelia kai kurių medžiagų švytėjimą;

·        jonizuoja orą.

Taikymas:

·        augimui skatinti, stiprinti organizmui;

·        bakterijoms naikinti;

·        sukelti kai kurioms cheminėms reakcijoms;

·        dienos šviesos lempose.

Elektromagnetinės bangos, kurių ilgiai

10^-8  m – 10^-11 m.

Savybės:

·        neregima;

·        labai didelis cheminis aktyvumas;

·        ardo organizmo ląsteles;

·        sukelia kai kurių medžiagų švytėjimą;

·        jonizuoja orą;

·        labai skvarbi.

Taikymas:

·        susirgimams diagnozuoti;

·        kai kurioms ligoms gydyti;

·        gaminių defektams aptikti;

·        kristalų struktūrai tirti;

·        organinių junginių struktūrai tirti.

Elektromagnetinės bangos, kurių ilgiai

< 10^-11  m .

Savybės:

·        neregima;

·        ardo organizmo ląsteles;

·        jonizuoja orą;

·        ypatingai skvarbi.

Taikymas:

·        vėžiui gydyti.

Koherentinių šviesos bangų sudėtis.

Erdvės dalys, kuriose apšviestumas maksimalus.

Erdvės dalys, kuriose apšviestumas minimalus.

Interferenciniai maksimumai susidaro tose erdvės dalyse, kur bangų eigos skirtumas lygus sveikam bangų skaičiui:

   .

Interferenciniai minimumai susidaro tose erdvės dalyse, kur bangų eigos skirtumas lygus nelyginiam pusbangių skaičiui:

   .

k = 0; 1; 2; 3; … –  maksimumo (minimumo) eilės numeris;

l –   šviesos bangos ilgis.

Šviesos bangų nukrypimas nuo tiesaus sklidimo kelio.

Labiausiai pasireiškia tada, kai kliūčių (plyšių) matmenys neviršija bangos ilgio.

·        Praeinančios šviesos gardelę sudaro periodiškai pasikartojantys šviesai skaidrūs ir neskaidrūs tarpai.

·        Atspindžio gardelę sudaro periodiškai pasikartojantys šviesą atspindintys ir sugeriantys tarpai.

Skaidraus tarpo ir neskaidraus tarpo pločių suma.

Šviesa – tai dalelių, vadinamų fotonais, srautas.

Fotonas = šviesos kvantas = energijos porcija.

Kiekvienas fotonas turi energijos, kuri yra proporcinga šviesos bangos dažniui:

   .

h = 6,63 × 10^-34 Js – Planko konstanta.

n – bangos dažnis.

Šviesa pasižymi savybių dvilypumu:

·        sklindant šviesai pasireikia banginės savybės;

·        sąveikaujant su medžiaga pasireiškia kvantinės (korpuskulinės) savybės.

Šviesa ir elektromagnetinė banga, ir fotonų srautas!

Elektronų išmušimas iš medžiagos, veikiant šviesai.

Fotono energija eikvojama išmušti elektronui iš metalo paviršiaus ir suteikti jam kinetinės energijos:

E = A + E_k   .

E = hn –  fotono energija;

A – elektrono išlaisvinimo darbas;

 – elektrono kinetinė energija.

Darbas, kurį reikia atlikti, norint iš metalo išmušti elektroną.

Priklauso nuo metalo rūšies.

Fotoefektas vyksta tik tada, kai fotono energija ne mažesnė už elektrono išlaisvinimo darbą:

E ³ A   .

Fotoefekto sąlygą galima formuluoti ir taip:

fotoefektas vyksta tik tada, kai šviesos bangos dažnis ne mažesnis už tam tikrą ribinę vertę.