Optyka geometryczna
Optyka geometryczna to darmowa interaktywna symulacja ze StudyFi Lab. Działa bezpośrednio w przeglądarce, bez rejestracji i bez instalacji.
Soczewki, zwierciadła, załamanie i pryzmat
Eksperymenty
Soczewka skupiająca
Soczewka skupiająca załamuje promienie równoległe do ogniska F′. Obraz wyznaczają trzy promienie charakterystyczne: równoległy do osi przechodzi przez F′, promień przez środek soczewki biegnie prosto, a promień przez F wychodzi równolegle do osi. Obowiązuje równanie soczewki 1/f = 1/x + 1/y i powiększenie p = −y/x.
Spróbuj: Ustaw przedmiot w odległości 2f — obraz ma tę samą wielkość i jest odwrócony. Potem przesuń go bliżej niż ognisko.
Soczewka rozpraszająca
Soczewka rozpraszająca rozchyla promienie tak, jakby wychodziły z ogniska F′ po stronie przedmiotu. Ich przedłużenia (linia przerywana) przecinają się po tej stronie, więc obraz jest zawsze pozorny, prosty i pomniejszony. Ogniskowa jest ujemna i nadal obowiązuje 1/f = 1/x + 1/y.
Spróbuj: Przeciągnij przedmiot daleko, a potem tuż do soczewki — obraz zostaje między soczewką a F′ i nigdy się nie odwraca.
Zwierciadło wklęsłe
Zwierciadło wklęsłe odbija promienie równoległe do ogniska F, leżącego w połowie promienia krzywizny (f = r/2). Promień padający na wierzchołek odbija się pod tym samym kątem, a promień przez F wraca równolegle do osi. Tu też obowiązuje 1/f = 1/x + 1/y; obraz rzeczywisty powstaje przed zwierciadłem.
Spróbuj: Przesuń przedmiot między F a zwierciadło — powstaje powiększony, prosty obraz za zwierciadłem, jak w lusterku do makijażu.
Zwierciadło wypukłe
Zwierciadło wypukłe odbija promienie tak, że się rozchodzą, jakby wychodziły z ogniska za zwierciadłem. Ich przedłużenia przecinają się za nim, dlatego obraz jest zawsze pozorny, prosty i pomniejszony. Ogniskowa jest ujemna i obowiązuje 1/f = 1/x + 1/y — dlatego takie lustra wiszą na skrzyżowaniach i w samochodach, gdzie dają szeroki widok.
Spróbuj: Skróć ogniskową (bardziej wypukłe zwierciadło) — obraz maleje, więc mieści się w nim więcej otoczenia.
Załamanie i całkowite wewnętrzne odbicie
Na granicy dwóch ośrodków promień częściowo się odbija, a częściowo załamuje zgodnie z prawem Snella n₁ · sin θ₁ = n₂ · sin θ₂. Wchodząc do ośrodka gęstszego optycznie, załamuje się w stronę normalnej, do rzadszego — od niej. Gdy światło przechodzi do ośrodka rzadszego pod kątem większym od kąta granicznego θc = arcsin(n₂/n₁), promień załamany znika i zachodzi całkowite wewnętrzne odbicie.
Spróbuj: Ustaw wodę u góry i powietrze na dole i zwiększaj kąt — powyżej 48,8° całe światło się odbija.
Rozszczepienie światła w pryzmacie
Współczynnik załamania szkła zależy od długości fali: według wzoru Cauchy’ego n(λ) = A + B/λ² dla światła fioletowego jest większy niż dla czerwonego. Pryzmat załamuje więc każdą barwę inaczej i białe światło rozszczepia się w widmo. Kąt odchylenia δ = θ₁ + θ₂ − φ jest największy dla fioletu.
Spróbuj: Obracaj pryzmat i szukaj najmniejszego odchylenia — wtedy wiązka biegnie w szkle równolegle do podstawy.
Najczęstsze pytania
Czym jest Optyka geometryczna?
Optyka geometryczna to darmowa interaktywna symulacja ze StudyFi Lab. Działa bezpośrednio w przeglądarce, bez rejestracji i bez instalacji. Soczewki, zwierciadła, załamanie i pryzmat
Czy aplikacja Optyka geometryczna jest darmowa?
Tak. Aplikacja Optyka geometryczna jest całkowicie darmowa. Działa w przeglądarce na komputerze, tablecie i telefonie, a konto nie jest potrzebne.
Co mogę odkryć w aplikacji Optyka geometryczna?
Soczewka skupiająca, Soczewka rozpraszająca, Zwierciadło wklęsłe, Zwierciadło wypukłe, Załamanie i całkowite wewnętrzne odbicie, Rozszczepienie światła w pryzmacie.
Co pokazuje eksperyment „Soczewka skupiająca”?
Soczewka skupiająca załamuje promienie równoległe do ogniska F′. Obraz wyznaczają trzy promienie charakterystyczne: równoległy do osi przechodzi przez F′, promień przez środek soczewki biegnie prosto, a promień przez F wychodzi równolegle do osi. Obowiązuje równanie soczewki 1/f = 1/x + 1/y i powiększenie p = −y/x.
Co pokazuje eksperyment „Soczewka rozpraszająca”?
Soczewka rozpraszająca rozchyla promienie tak, jakby wychodziły z ogniska F′ po stronie przedmiotu. Ich przedłużenia (linia przerywana) przecinają się po tej stronie, więc obraz jest zawsze pozorny, prosty i pomniejszony. Ogniskowa jest ujemna i nadal obowiązuje 1/f = 1/x + 1/y.
Uczysz się do sprawdzianu?
Wgraj swoje notatki, a StudyFi zrobi z nich fiszki, testy i podcasty.