Optica geometrică

1.1. Principiile opticii geometrice. Reflexia şi refracţia luminii

Grup Şcolar Sanitar „Antim Ivireanul”Rm. Vâlcea

Prof. Laurenţiu Marin-Badea

Propagarea luminii în medii materiale

Ce este propagarea?Ce este raza de lumină?

Propagarea luminii

• Lumina înaintează în spaţiu din aproape-în aproape, proces numit propagare.

• Fasciculul de lumină este spaţiul mărginit prin care lumina se propagă.

• Raza de lumină este un concept corespunzător unui fascicul paralel de lumină a cărui grosime este aproape nulă.

Propagarea luminiihttp://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcShiZo2W33-Tb_9obJtTIX6ryw_Kdj7x-r0nB6y3_hQfGrwuZZF

Fascicul de luminăhttp://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQoXNHyF034G2l5J910YarHixjlfmnGuO038ededvNM_Hi3dY5Zdg

Raze luminoasehttp://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSgYlUGkLwyvr3_oDq16EDnl0iY6K83nwVlCYtKeMk1mEKJVKGoZg

Medii materiale

• În funcţie de posibilitatea de propagare a luminii:– Mediu transparent – absoarbe o mică parte al

luminii– Mediu translucid – absoarbe o mare parte a luminii;– Mediu opac – nu permite propagarea luminii.

• În funcţie de caracteristicile propagării în spaţiu:– Mediu (ne)omogen – lumina (nu) se propagă cu

aceeaşi viteză prin orice punct al mediului;– Mediu (an)izotrop – lumina (nu) se propagă cu

aceeaşi viteză pe direcţii diferite.

Principiile opticii geometrice

CUM se propagă lumina?CUM îşi poate schimba lumina direcţia de propagare?

Principiul I

•Este numit PRINCIPIUL PROPAGĂRII RECTILINII A LUMINII.•Într-un mediu omogen şi

izotrop, o rază de lumină este dreaptă, pe orice direcţie. http://t2.gstatic.com/images?

q=tbn:ANd9GcSVBXsdBYLBVbFZxTDnf13Te0AlXpwhz4bXnHdrQsacvQbiepMU

http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQhjEPlOVq5uLOBMlns4B3mrWqav6dgHCgirvNEjz_kCz1KASnGEA

http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTite_EruLQ1fUdgHpW077VG3iBdu0kdPfHUn-Tm57awcxfPXIv

Principiul al II-lea

• Este numit PRINCIPIUL INDEPENDENŢEI MUTUALE A PROPAGĂRII RAZELOR LUMINOASE.

• Chiar dacă se intersectează, razele luminoase nu-şi schimbă direcţiile de propagare. Propagarea luminii din fiecare rază are loc ca şi cum razele nu s-ar intersecta.

http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcShuLNsx_JQoqZzVkk3kv1_leH6Yw5lU_pspraDE9kdiMjquUto

http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ_T07U4iaIovU83c0B-dOeP5g1PwCTfNgbKDm8t7Go5mPghy439w

http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTyHh34_5oK34pWtHbIyE6loyjZhJXxjJ0QjCOMHfaPgPEyvN7JRg

Principiul al III-lea

• Este numit PRINCIPIUL REVERSIBILITĂŢII RAZELOR LUMINOASE.

• Lumina dintr-o rază se propagă prin aceleaşi puncte dacă i se schimbă doar sensul de propagare.

Reflexia şi refracţiaCe face lumina într-un mediu neomogen?

• Lumina se propagă rectiliniu dacă mediul este omogen.

• Dar dacă nu este omogen? Dacă o porţiune a mediului este din aer şi cealaltă este din sticlă, de exemplu?

• Conform principiului propagării rectilinii, în acest caz lumina schimbă direcţia de propagare din cauza neomogenităţii.

Cum alege lumina să schimbe direcţia?

• Când lumina întâlneşte neomogenitatea, ea are de ales:– se întoarce în mediul din care

a venit;– trece în celălalt mediu

schimbând direcţia de propagare.

• Ce alege lumina să facă?• Răspunsul este că va rezolva

ambele variante.

Reflexia şi refracţia luminii

Cum se aplică principiul propagării rectilinii în condiţii de neomogenitate a mediului?

Interacţiunea luminii cu un dioptru optic

• Dacă există o suprafaţă care separă două medii transparente diferite, numită dioptru optic, atunci lumina se împarte:– Se reflectă întorcându-se

în mediul din care provine;

– Se refractă trecând în celălalt mediu transparent

http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSCcSMlx-SR6rIUWqmWkrwnZmeqqBCQ4infeFy2orCek1L4iBVVXQ

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ro/c/c1/Schema_refrac%C5%A3ie.gif

Legile reflexiei şi refracţiei

ReflexiaI. Raza incidentă, normala în

punctul de incidenţă şi raza reflectată sunt coplanare.

II. Măsura unghiului de incidenţă este egală cu măsura unghiului de reflexie.

RefracţiaI. Raza incidentă, normala în

punctul de incidenţă şi raza refractată sunt coplanare.

II. Raportul sinusurilor unghiurilor de incidenţă şi de refracţie este egal cu inversul raportului indicilor absoluţi de refracţie ai mediilor.

𝐢=𝐫 𝒔𝒊𝒏 𝒊𝒔𝒊𝒏𝒓

=𝒏𝟐

𝒏𝟏