Optika – Zakoni optike

Optika – Zakoni optike

Optika
je područje fizike koje proučava svojstva svjetlosti i njezinog međudjelovanja s materijom.

U optici pojam svjetlosti obično obuhvaća vidljivo, infracrveno i ultraljubičasto područje, iako se slične pojave mogu proučavati i u drugim područjima elektromagnetskog zračenja, pa se prema tome optika može shvatiti kao posebno područje elektromagnetizma. Neke pojave u optici ovise o kvantnoj prirodi svjetlosti što optiki povezuje i s kvantnom mehanikom. U praksi se ipak većina pojava može objasniti elektromagnetskom prirodom svjetlosti koja je opisana Maxwellovim jednadžbama.

Klasična optika se dijeli na fizikalnu optiku koja proučava valna svojstva svjetlosti i geometrijsku optiku koja predočava širenje svjetlosti u obliku ravnih crta (“zraka”).

Primijenjena optika se bavi konstrukcijom i optimizacijom optičkih elemenata, sustava i naprava kao što su leće, zrcala, prizme, objektivi, okulari, mikroskopi, teleskopi.
Zakoni optike
Postoje četiri geometrijska zakona tzv.geometrijske optike.
Zakon pravocrtnog širenja svjetlosti
Prvi zakon optike govorni nam da se svjetlost kroz homogeno sredstvo širi pravocrtno.
Zakon nezavisnosti snopova svjetlosti
Drugi zakon optike govori nam da, iako se snopovi svjetlosti križaju, međusobno si ne smetaju.

Zakon refleksije ili odbijanja
Treći nam zakon optike govori da se svjetlost odbija od svakog zrcala (zrcalo je svako površina uglačana do visokog sjaja).
Zakon refrakcije ili loma
Posljednji, četvrti zakon optike govori nam da se svjetlost na granici dvaju različitih sredstva lomi (primjer: uranjanje vesla u more, koje u moru izgleda kao razbijeno iako nije.)

Ta četiri zakona empirijski su zakoni; do njih se došlo iskustvom, opažanjem i nisu potpuno precizni u nekoliko posebnih situacija. Ovi zakoni temelj su geometrijske optike, postoji i fizikalna optika koja se bavi samom suštinom svjetla.

Prvi (Zakon pravocrtnog širenja svjetlosti )
od osnovnih zakona geometrijske optike je zakon pravocrtnog širenja svjetlosti. On glasi: u optički homogenom sredstvu zraka svjetlosti širi se po pravcu. Iako su podrobnija istraživanja pokazala da taj zakon nije u potpunosti točan, on zadovoljava za svakodnevnu upotrebu i matematička objašnjenja pojava u optičkim sustavima. Poznavajući ovaj zakon možemo konstruirati jednostavne “klopke za svjetlo”. Kako svjetlo ne može skrenuti iza ugla dovoljan je već “L” profil da zaustavi njegov neželjeni prodor. Ulazi velikih industrijskih tamnih komora, u kojima proizvode foto materijal, najčešće su izvedeni u obliku slova “Z” kako se ne bi probilo neželjeno svjetlo. Ventilacijski otvori za tamne komore imaju jedan ili više kutova itd. Pogledajte kako izgledaju rubovi vratašca na vašem foto aparatu na film. Najvjerojatnije koriste isti princip. Pravocrtno širenje svjetlosti ipak je najočitije kod osvjetljavanja. Svi znamo da ako ispred svjetlosnog snopa postavimo neku prepreku, stvaramo sjenu. To je stoga jer svjetlo ne može zaobići prepreku te ne prodire iza nje.
Drugi (Zakon nezavisnosti snopova svjetlosti )

osnovni zakon optike govori o međusobnom utjecaju zraka svjetlosti. On glasi: ako jedan snop zraka svjetlosti prolazi kroz drugi snop, jedan na drugog ne utječu.
Treći (Zakon refleksije ili odbijanja )

osnovni zakon optike govori o refleksiji svjetla. On glasi: ako zraka svjetlosti upada na neku reflektirajuću plohu, kut upada jednak je kutu odraza, a upadna i reflektirajuća zraka u istoj su ravnini. Taj nam je zakon očit i vrlo jasan jer se s njim susrećemo svaki dan gledajući se u zrcalo.
Četvrti (Zakon refrakcije ili loma )