Paprsková optika


Úvod


Optická prostředí


Princip nezávislosti chodu světelných paprsků

Paprsky

Odraz a lom světla

Paprsek dopadající na rozhraní dvou prostředí s odlišnými optickými vlastnostmi se z části odrazí a z části zlomí do druhého prostředí. Úhel dopadu je stejný jako úhel odrazu. Měří se od kolmice na rozhraní prostředí

Odraz a lom

Lom světla - Snellův zákon

n=cvn = \frac{c}{v} sinαsinβ=v1v2=n2n1\frac{\sin\alpha}{\sin\beta} = \frac{v_{1}}{v_{2}} = \frac{n_{2}}{n_{1}}

Lomy

Úplný odraz světla

K úplnému odrazu světla dojde v situaci kdy paprsek se odrazí pod větším úhlem, než je takzvaný mezní úhel a paprsek prochází opticky hustším prostředím. Paprsek lomu se láme do přechodu prostředí - úhel lomu je tedy 90°.

αm=sin1n2n1\alpha_{m} = \sin^{-1}\frac{n_{2}}{n_{1}}

Odrazy

Disperze světla

Rychlost světla v prostředí, kde n>1n>1, závisí na frekvenci světla. Vlivem disperze se bílé světlo při lomu rozkládá na barevné složky. Jedním lomem vzniká monofrekvenční světlo určité barvy. Pro vícenásobný lom světla se používá optický hranol. Rovinné plochy hranolu, na kterých dochází k lomu světla svírají lámavý úhel - φ\varphi.

Disperze

Optický hranol rozloží bílé světlo na spektrum všech barev monofrekvenčních světel. Tyto barvy jsou seřazeny od nejmenší hodnoty indexu lomu po největší (červená až fialová). Příkladem disperze světla z praxe je například duha. Při průchodu rozhraním optických prostředí se frekvence světla nemění a platí tedy:

f=cλ0=vλf = \frac{c}{\lambda_{0}} = \frac{v}{\lambda} λ=λ0n\lambda = \frac{\lambda_{0}}{n}