ΟΠΤΙΚΗ ΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ. Φως... Φωτομετρικά μεγέθη - μονάδες Νόμοι Φωτισμού

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΟΠΤΙΚΗ ΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ. Φως... Φωτομετρικά μεγέθη - μονάδες Νόμοι Φωτισμού"

Ἀριστομάχη Παχής
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΟΠΤΙΚΗ ΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ Φως... Φωτομετρικά μεγέθη - μονάδες Νόμοι Φωτισμού

2 Ηλεκτρομαγνητικά κύματα - Φως Θα διερευνήσουμε: 1. Τί είναι το φως; 2. Πως παράγεται; 3. Χαρακτηριστικά ιδιότητες

3 Γεωμετρική οπτική: Χωρίς να υπεισέρχεται στην πραγματική φύση του φωτός θεωρεί ότι το φως διαδίδεται με φωτεινές ακτίνες. Είναι ένα μοντέλο που μπορεί να περιγράψει με πολύ απλό τρόπο μερικά φαινόμενα της οπτικής όπως η ανάκλαση και η διάθλαση του φωτός. Άλλα όμως, όπως η συμβολή είναι αδύνατον να περιγραφούν με τον τρόπο αυτό.

4 Φύση του φωτός Τι είμαι; Κύμα; Σωματίδια;

5 Το 17 ο αιώνα είχαμε διαφωνίες για τη φύση του φωτός Το φως είναι σωματίδια Isaac Newton Όχι! Το φως είναι κύμα Ο νικητής ήταν... Christian Huygens

6 Μέτωπα υδάτινων κυμάτων Αρχή Huygens Κάθε σημείο ενός μετώπου κύματος μπορεί να θεωρηθεί ως νεά πηγή δευτερογενών κυμάτων

7 Νόμος ανάκλασης: Ανάκλαση γωνία πρόσπτωσης = γωνία ανάκλασης (θ i = θ r ) Εισερχόμενη ακτίνα Ανακλώμενη ακτίνα κάθετη θ i θ r

8 λεία επιφάνεια τραχειά επιφάνεια κατοπτρική ανάκλαση διάχυτη ανάκλαση λεία = ανωμαλίες μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός τραχειά = ανωμαλίες μεγαλύτερες από το μήκος κύματος του φωτός

9 Σε ποια από τις παρακάτω περιπτώσεις έχουμε διάχυτη ανάκλαση; Τι το διαφορετικό υπάρχει στις συνθήκες που επικρατούν ώστε το φως να συμπεριφέρεται με άλλο τρόπο; α β

10 Ανωμαλίες στην επιφάνεια του νερού μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός... κατοπτρική ανάκλαση

11 Γιατί δε βλέπουμε το είδωλό μας στη σελίδα του χαρτιού όταν διαβάζουμε ένα βιβλίο; Η επιφάνεια ενός χαρτιού όπως φαίνεται σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης.

12 Το μάτι ενός παρατηρητή βρίσκεται στο σημείο Α και κοιτάζει τον καθρέπτη. Ποια από τις αριθμημένες κάρτες μπορεί να δει μέσα από τον καθρέπτη; Α καθρέπτης

13 ιάθλαση : Κάμψη ακτίνας φωτός καθώς περνά από ένα υλικό μέσο σε άλλο

14 ιάθλαση

15 Σε κάποιο υλικό ο συντελεστής διάθλασης αυξάνει σταδιακά από την κορυφή προς το κάτω μέρος του υλικού. Ποιο από τα τρία σχήματα δείχνει σωστά την πορεία που θα ακολουθήσει το φως; Απάντηση: το b

16 ανάκλαση διάθλαση διάθλαση ανάκλαση

18 Συντελεστής διάθλασης ενός υλικού μέσου n = c Ταχύτητα φωτός στο κενό u Ταχύτητα φωτός στο μέσο (π.χ. νερό) Άρα η τιμή του δείκτη διάθλασης μας δίνει την ικανότητα ενός υλικού να κάμπτει μια δέσμη φωτός που περνά μέσα του

19 Συντελεστές διάθλασης μερικών υλικών Υλικό ιαμάντι Γυαλί Αλάτι Νερό Αέρας Κενό είκτης διάθλασης 2,42 1,52 1,54 1,33 1,0001 1,00

20 Νόμος διάθλασης Ο Willebrord Snell ανακάλυψε το 1621 ότι για κύμα που περνά από μέσο με συντελεστή διάθλασης n 1, σε άλλο μέσο με διαφορετικό συντελεστή διάθλασης, n 2, ισχύει n 1 sin(θ 1 ) = n 2 sin(θ 2 ) Η σχέση ονομάζεται νόμος του Snell εισερχόμενη ακτίνα κάθετη θ 1 n 1 n 2 ιαχωριστική επιφάνεια θ 2 διαθλώμενη ακτίνα

21 Αν δέσμη φωτός εισέρχεται υπό γωνία θ 1 =35 ο σε γυαλί πόση θα είναι η γωνία διάθλασης θ 2 ; n 1 sin( ϑ ) = 2 1 n sin( ϑ ) = ϑ = 2 20, ,52 o sin( ϑ ) 2 sin(35) sin( ϑ ) = ϑ εισερχόμενη ακτίνα 2 2 = n n sin κάθετη sin( ϑ ) 1 (0,377) 1 αέρας n 1 n θ 1 ιαχωριστική επιφάνεια 1,52 2 γυαλί θ 2 διαθλώμενη ακτίνα

22 Ο Νεύτωνας χρησιμοποιώντας ένα πρίσμα βρήκε ότι το λευκό φως περιέχει ένα «ουράνιο τόξο» από χρώματα μεγάλη συχνότητα μικρή συχνότητα

23 μικρή συχνότητα μεγάλη συχνότητα Το λευκό φως του ήλιου έχει συνιστώσες που κινούνται με διαφορετική ταχύτητα στο γυαλί Φως με μεγάλη συχνότητα κινείται με μικρότερη ταχύτητα σε σχέση με φως μικρής συχνότητας

25 Γιατί τα διαμάντια λαμπυρίζουν; είχτες διάθλασης Γυαλί Νερό ιαμάντι κόκκινο κίτρινο μπλε Γυαλί n μπλε -n κόκκινο =0,009 ιαμάντι n μπλε -n κόκκινο =0,04 4,5 φορές μεγαλύτερο!!!!!

26 100 χρόνια μετά τη διατύπωση της σωματιδιακής θεωρίαςτουφωτόςαπότοννεύτωνα Το φως είναι κύμα! Thomas Young

27 ΦΩΣ + ΦΩΣ = ΣΚΟΤΑ Ι φαινόμενο ΣΥΜΒΟΛΗΣ Η συμβολή είναι το φαινόμενο που προκύπτει από τη συνάντησή δύο κυμάτων που διαδίδονται ταυτόχρονα και στο ίδιο μέσον.

28 πέτασμα πέτασμα σχισμές σχισμές φωτεινή πηγή φωτεινή πηγή Τι περίμενε να δει Τι είδε

29 Πείραμα διπλής σχισμής με όπλο όπλο σχισμές οθόνη Ένταση

30 Πείραμα διπλής σχισμής που δείχνει τηνκυματικήφύσητουφωτός Φωτεινή πηγή σχισμές οθόνη Ένταση φωτός

32 Μήκος κύματος, λ λ Ο Thomas Young μέτρησε το μήκος κύματός του παρατηρώντας τους κροσσούς συμβολής πίσω από πέτασμα με δύο σχισμές λ Μήκος κύματος φωτός πολύ μικρό: red blue nm μέγεθοςενόςκυτάρου Å

33 Φαινόμενο περίθλασης ε θα συμβεί αυτό Το κύμα θα απλωθεί πίσω από τις σχισμές

34 σχισμή=6 μήκη κύματος σχισμή=2 μήκη κύματος

35 Γιατί λοιπόν δε βλέπουμε πίσω από τις γωνίες; Γιατί αυτό δε συμβαίνει με τον ήχο; ε χρειάζεται να βλέπουμε την πηγή εκπομπής του ήχου. Τι περίπου μήκος κύματος έχει ένας ήχος ομιλίας; υ ηχ Συχνότητα f=1000hz Μήκος κύματος λ= = 34cm f 340 = 1000 Για το φως τυπικό μήκος κύματος είναι 500nm. ηλαδή 0,5 εκατομμυριοστά του μέτρου!!!!!!!!! Φως 0,5μm τρίχα 100μm

36 Maxwell Αν το φως είναι κύμα τι είναι αυτό παρουσιάζει «κυμάνσεις»; Τι είναι αυτό που ταλαντώνεται; Το ορατό φως και τα άλλα ΗΜ κύματα αποτελούνται από αυξομειούμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.

38 Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταβάλλεται δημιουργεί μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργεί με τη σειρά του μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Αποτέλεσμα: Ηλεκτρομαγνητικό κύμα

39 Ιδιότητες ηλεκτρομαγνητικών (ΗΜ) κυμάτων Το ηλεκτρικό E και μαγνητικό B πεδία είναι κάθετα μεταξύ τους Και τα δύο πεδία είναι κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος Άρα τα ΗΜ κύματα είναι εγκάρσια

40 πεδίο περίοδος χρόνος ΙδιότητεςΙδιότητες κύματος Μήκος κύματος Συχνότητα Πλάτος λ:μήκος κύματος

41 Maxwell: Τα Τα ΗΜ κύματα διαδίδονται στο κενό με την ταχύτητα του φωτός c Το c είναι μια παγκόσμια σταθερά Ταχύτητα φωτός = μήκος κύματος x συχνότητα c = λ f

42 Το φως ταξιδεύει πολύ γρήγορα!!! 300,000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο ακτίνα γης: r = 6370χιλιόμετρα περιφέρεια: s= 2 π r c 3 10 = x 5 = 7,5 s Με την ταχύτητα αυτή κάνει το γύρο της γης 7,5 φορές κάθε sec!!!!!!

43 μήκος κύματος 700nm 8 c 3 10 m / s συχνότητα; f = f = 9 λ f = 4, Hz μήκος κύματος 400nm f συχνότητα; 8 c 3 10 m / s = f = 9 λ f = 7, Hz

44 Ράδιο κύματα Μικροκύματα Υπέρυθρο Υπεριώδεις ακτίνες Ορατό φως ακτίνες-χ Ακτίνες γάμα

46 Χαρακτηρισμός περιοχής Συχνότητα (MHz) Μήκος Κύματος (m) LW x10 2 6x10 2 Ραδιοφωνία MW SW FM Τηλεόραση VHF - UHF Κινητή τηλεφωνία UHF

47 Η συχνότητα εκπομπής ενός τοπικού ραδιοσταθμού είναι 101,5Mhz (μεγάκυκλοι). Ποιό είναι το μήκος κύματος; c 3 10 m / s λ = λ = λ = f 101, Hz 8 2,96m

48 Η κυματική φύση του φωτός ήταν ευρέως αποδεκτή μέχρι το 1905 Φως; Πακέτα ενέργειας Albert Einstein

Σχετικά έγγραφα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ.Π. Γ Λυκείου / Το Φως 1. Η υπεριώδης ακτινοβολία : a) δεν προκαλεί αμαύρωση της φωτογραφικής πλάκας. b) είναι ορατή. c) χρησιμοποιείται για την αποστείρωση ιατρικών εργαλείων. d) έχει μήκος κύματος