2. ŚWIATŁO
Światło - pojęcie to ma inne znaczenie potoczne i w nauce.
Potocznie nazywa się tak widzialną część promieniowania
elektromagnetycznego, czyli promieniowanie widzialne odbierane
przez siatkówkę oka ludzkiego np. w określeniu światłocień.
Precyzyjne ustalenie zakresu długości fal elektromagnetycznych nie
jest tutaj możliwe, gdyż wzrok każdego człowieka charakteryzuje
się nieco inną wrażliwością, stąd za wartości graniczne przyjmuje
się maksymalnie 380-780 nm, choć często podaje się mniejsze
zakresy (szczególnie od strony fal najdłuższych) aż do zakresu 400-
700 nm.
W nauce pojęcie światła jest jednak szersze. Często używa się
pojęcia promieniowanie optyczne, gdyż nie tylko światło
widzialne, ale i sąsiednie zakresy, czyli ultrafiolet i podczerwień
można obserwować i mierzyć korzystając z podobnego zestawu
przyrządów, a wyniki tych badań można opracowywać korzystając
z tych samych praw fizyki.
3. Przykłady wskazujące, że światłem należy nazywać
szerszy zakres promieniowania, niż tylko światło
widzialne:
wiele substancji barwiących płowieje nie tylko od
kontaktu ze światłem widzialnym, ale i bliskim
ultrafioletem pochodzącym ze Słońca;
rozszczepiając, za pomocą pryzmatu, światło emitowane
przez rozgrzane ciała , można zaobserwować wzrost
temperatury przesuwając termometr wzdłuż uzyskanych
barw widmowych, wzrost ten jest mierzalny także dalej,
w niewidocznej części widma, która jest również
załamywana przez ten pryzmat;
wiele zwierząt ma zakresy widzenia światła wykraczające
poza zakres widzenia ludzkiego oka.
Tak więc można mówić o "świetle widzialnym" i "świetle
niewidzialnym".
4. Promieniowanie optyczne
W naukach ścisłych używa się określenia
promieniowanie optyczne, czyli
promieniowanie podlegające prawom optyki
geometrycznej oraz falowej. Przyjmuje się, że
promieniowanie optyczne obejmuje zakres fal
elektromagnetycznych o długości od 10 nm do 1
mm, podzielony na trzy zakresy:
podczerwień,
światło widzialne,
ultrafiolet.
5. Źródła światła
Źródłami światła są wszystkie ciała świecące światłem własnym.
Najsilniejszymi źródłami światła docierającego do Ziemi są
gwiazdy, a w szczególności Słońce. Źródłami światła są również
inne ciała wysyłające światło w wyniku, np.
podgrzania do wysokiej temperatury (żarówka);
pobudzenia do świecenia cząsteczek gazów w silnym polu
elektrycznym (świecące gazy np. w reklamach sklepowych, czy w
neonówce używanej przez ludzi w doświadczeniach z
elektrostatyki);
pochłaniania promieniowania ultrafioletowego (tzw. luminofor,
mający zastosowanie w świetlówkach);
reakcji chemicznych (płomień świecy; niektóre organizmy żywe,
np. świetliki, pewne gatunki ryb, meduz i rosnących na drzewach
grzybów świecą).
Wszystkie przedmioty oświetlone światłem, np.
słonecznym, odbijają lub rozpraszają to światło, stając
się wtórnymi jego źródłami.
6. ODBICIE ŚWIATŁA
Jeżeli światło napotka na swej drodze gładki,
wypolerowany, przedmiot przez ludzi znany jako lustro
lub zwierciadło, wówczas odbija się od niego.
Gdy przeglądamy się w lustrze wykorzystujemy
właśnie owe odbicie światła. Człowiek wykorzystuje je
również m. in. jadąc autem – nie musi odwracać się do
tyłu, ponieważ może spojrzeć w lusterko
samochodowe i obserwować jadące za nim auta -
wykorzystuje się lustro też w stomatologii, gdy
dentysta sprawdza nam stan zębów. Lustrem jest też
łyżeczka po oby stronach lub tafla spokojnego jeziora,
które odbija wszystko co wokół się znajduje.
7. Prawo odbicia światła
Jeśli kąt padania i kąt odbicia leżą w jednej
płaszczyźnie, to kąt padania jest równy kątowi
odbicia: = .α β
8. Zwierciadła
Wszystkie przedmioty odbijają światło, które
trafia do naszych oczu z informacją o wyglądzie tych
ciał.
Kobiety potrafią godzinami stać przez lustrem i
poprawiać swój wygląd. Nie podoba im się nos, kształt
oczu czy kolor włosów. Większość z nich nie wie
jednak, że obraz, który widzą w lustrze, jest tylko
obrazem pozornym. Dzięki zjawisku odbicia
widzimy nasze otoczenie.
Są dwie konstrukcje geometryczne powstawania
obrazów w zwierciadle płaskim:
Gdy źródłem jest świecący punkt.
Gdy źródłem jest świecący przedmiot.
9. ZAŁAMANIE ŚWIATŁA
Jeżeli światło pada na granicę dwóch
przezroczystych ośrodków, (np. powietrza i
wody) to zwykle jego część odbija się
zgodnie z prawem odbicia, a część wchodzi
do drugiego ośrodka. Nazywamy to
załamaniem światła. Zmiana kierunku
promieni świetlnych podczas załamania nie
jest przypadkowa. Opisuje to prawo
załamania światła nazywane niekiedy
prawem Snelliusa.
10. Prawo załamania światła
Prawo załamania światła łączy ze sobą dwa
kąty - kąt padania na powierzchnię
rozgraniczającą dwa ośrodki i kąt załamania
powstający gdy promień przejdzie granicę i
zacznie się rozchodzić w drugim ośrodku.
Stosunek sinusa kąta padania, do sinusa kąta
załamania jest dla danych ośrodków stały i
równy stosunkowi prędkości fali w ośrodku
pierwszym, do prędkości fali w ośrodku
drugim. Kąty padania i załamania leżą w tej
samej płaszczyźnie.
11. Zobrazowane prawo załamania
α – kąt padania
β – kąt załamania
v1 – prędkość światła w
ośrodku 1
v2 – prędkość światła w
ośrodku 2
12. Przykłady
Zjawisko załamania otacza nas w
codziennym życiu zupełnie jak odbicie światła.
„Załamuje” się np.
łyżeczka w szklance z herbatą;
wiosło w wodzie jeziora;
łodyga kwiatu w wodzie, która jest w wazonie;
pędzel w wodzie, gdy malujemy farbami itp.
Pozorne zmiany kształtu i położenia tych
przedmiotów są również spowodowane
załamaniem.
13. Przejście promienia światła
Jeżeli promień światła przechodzi z jednego ośrodka do
drugiego rozróżniamy kilka przypadków:
Jeśli promień przechodzi z ośrodka, w którym szybkość światła
jest większa, do ośrodka, w którym jest ona mniejsza, to
wówczas kąt załamania jest mniejszy od kąta padania, czyli
Jeśli kąt padania jest równy zeru, to promień światła
przechodzi z jednego ośrodka do drugiego bez zmiany
kierunku.
Jeśli promień przechodzi z ośrodka, w którym szybkość światła
jest mniejsza, do ośrodka, w którym jest ona większa, to
wówczas kąt załamania jest większy od kąta padania .
Gdy zwiększa się kąt padania, to zwiększa się kąt załamania.
