O tym laboratorium
StudyFi Lab · Fizyka

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.

Wypróbuj StudyFi za darmo