Svaki školarac zna da se svjetlost u homogenom prozirnom mediju kreće ravnom putanjom. Ova činjenica nam omogućava da razmotrimo mnoge optičke fenomene u okviru koncepta svjetlosnog snopa. Ovaj članak govori o kutu upada zraka i zašto je važno znati ovaj ugao.
Snop svjetlosti je mikrometarski elektromagnetski talas
U fizici postoje talasi različite prirode: zvučni, morski, elektromagnetni i neki drugi. Međutim, izraz "snop" odnosi se samo na elektromagnetne talase, čiji je dio vidljivi spektar. Sama riječ "zraka" može se predstaviti kao prava linija koja spaja dvije tačke u prostoru.
Svetlost (kao talas) se može posmatrati kao prava linija, jer svaki talas implicira prisustvo vibracija. Odgovor na ovo pitanje leži u vrijednosti talasne dužine. Dakle, za pomorstvo i zvuk, dužina se kreće od nekoliko centimetara do desetina metara. Naravno, takve oscilacije se teško mogu nazvati snopom. Talasna dužina svjetlosti je manja od jednog mikrometra. Ljudsko oko nije u stanju da razlikuje takve vibracije, pa nam se tako činida vidimo direktan snop.
Radi kompletnosti, treba napomenuti da je svjetlosni snop vidljiv samo kada počne da se raspršuje na male čestice, kao što su u prašnjavoj prostoriji ili kapljice magle.
Gdje je važno znati ugao pod kojim snop udara u prepreku?
Fenomeni refleksije i prelamanja su najpoznatiji optički efekti sa kojima se čovek susreće bukvalno svaki dan kada se pogleda u ogledalo ili popije čašu čaja nakon što pogleda u kašiku u njemu.
Matematički opis refrakcije i refleksije zahteva poznavanje upadnog ugla zraka. Na primjer, fenomen refleksije karakterizira jednakost ugla refleksije i upada. Ako se opiše sa strane procesa refrakcije, upadni ugao i ugao prelamanja su međusobno povezani kroz funkcije sinusa i indeksa prelamanja medija (Snellov zakon).
Ugao pod kojim svetlosni snop pada na interfejs između dva transparentna medija igra važnu ulogu kada se razmatra efekat unutrašnje totalne refleksije u optički gušćem materijalu. Ovaj efekat se primećuje samo u slučaju upadnih uglova koji su veći od neke kritične vrednosti.
Geometrijska definicija razmatranog ugla
Može se pretpostaviti da postoji neka površina koja razdvaja ova dva okruženja. Ova površina može biti ravna, kao u slučaju ogledala, ili može biti složenija, kao što je grebenasta površina mora. Zamislite da na ovoj površini padasvjetlosni snop. Kako odrediti upadni ugao svjetlosti? To je prilično jednostavno. Slijedi niz radnji koje treba uraditi da biste pronašli željeni ugao.
- Prvo, morate odrediti tačku preseka zraka sa površinom.
- Kroz O treba povući okomitu na razmatranu površinu. Često se naziva normalnim.
- Upadni ugao zraka jednak je uglu između njega i normale. Može se izmjeriti jednostavnim kutomjerom.
Kao što vidite, nije teško pronaći razmatrani ugao. Međutim, učenici često griješe kada ga mjere između ravnine i grede. Mora se imati na umu da se upadni ugao uvijek mjeri od normale, bez obzira na oblik površine i medij u kojem se širi.
Sferična ogledala, sočiva i zrake koje padaju na njih
Poznavanje svojstava upadnih uglova pojedinih zraka koristi se u konstrukciji slika u sfernim ogledalima i tankim sočivima. Da bi se napravile takve slike, dovoljno je znati kako se ponašaju dva različita snopa u interakciji s imenovanim optičkim uređajima. Presek ovih zraka određuje položaj tačke slike. U opštem slučaju uvek se mogu naći tri različita snopa, čiji je tok tačno poznat (treći snop se može koristiti za proveru ispravnosti konstruisane slike). Ove zrake su imenovane ispod.
- Pokreće se paralelno sa glavnom optičkom osom uređaja. Prolazi kroz fokus nakon refleksije ili prelamanja.
- Snop koji prolazi kroz fokus uređaja. To se uvijek odražavaprelomljeno paralelno sa glavnom osom.
- Prolazak kroz optički centar (kod sfernog ogledala ono se poklapa sa centrom sfere, za sočivo je unutar njega). Takav snop ne mijenja svoju putanju.
Na gornjoj slici su prikazane šeme za konstruisanje slika za različite opcije za lokaciju objekta u odnosu na tanka sočiva.
