Przejście światła Przez Płytkę Równoległościenną

Hej Studenci!

Przygotujmy się razem do egzaminu z optyki! Dziś zajmiemy się tematem, który często sprawia trudności: Przejście światła przez płytkę równoległościenną.

Co to jest płytka równoległościenna?

To prosta sprawa! To po prostu przezroczysty materiał (np. szkło), który ma dwie równoległe płaszczyzny.

Wyobraź sobie szybę w oknie. To idealny przykład płytki równoległościennej!

Jak światło przechodzi przez taką płytkę?

Światło wędruje przez płytkę, ulegając dwukrotnemu załamaniu.

Załamanie to zmiana kierunku biegu światła przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego.

Pierwsze załamanie:

Światło pada na pierwszą powierzchnię płytki.

Przechodzi z powietrza do szkła (czyli z ośrodka rzadszego do gęstszego).

Promień światła ugina się, zbliżając się do normalnej (prostej prostopadłej do powierzchni w punkcie padania).

Drugie załamanie:

Światło dociera do drugiej powierzchni płytki.

Przechodzi ze szkła do powietrza (czyli z ośrodka gęstszego do rzadszego).

Promień światła znowu ugina się, tym razem oddalając się od normalnej.

Ważne wielkości i kąty:

Poznajmy kluczowe pojęcia, które pomogą Ci zrozumieć obliczenia.

• Kąt padania (α): Kąt między promieniem padającym a normalną do powierzchni.
• Kąt załamania (β): Kąt między promieniem załamanym a normalną do powierzchni.
• Współczynnik załamania (n): Liczba charakteryzująca dany ośrodek. Im większy współczynnik, tym bardziej światło "zwalnia" w danym ośrodku.

Prawo załamania Snella:

To podstawa do obliczeń! Opisuje związek między kątami padania i załamania oraz współczynnikami załamania.

Wzór: n₁sin(α) = n₂sin(β)

Gdzie:

• n₁ - współczynnik załamania pierwszego ośrodka
• α - kąt padania w pierwszym ośrodku
• n₂ - współczynnik załamania drugiego ośrodka
• β - kąt załamania w drugim ośrodku

Przesunięcie równoległe promienia:

Najciekawszy efekt! Promień światła wychodzący z płytki nie zmienia kierunku w porównaniu do promienia padającego.

Jednak promień zostaje przesunięty równolegle w bok.

Wielkość tego przesunięcia zależy od:

• Grubości płytki (d)
• Kąta padania (α)
• Współczynników załamania (n₁, n₂)

Wzór na przesunięcie (s):

s = d * sin(α) * (1 - cos(α) / sqrt(n² - sin²(α)))

Gdzie:

• d - grubość płytki
• α - kąt padania
• n - współczynnik załamania płytki (zakładając, że n₁ = 1 - powietrze)

Jak rozwiązywać zadania?

Praktyka czyni mistrza! Oto kilka wskazówek:

1. Zrozum treść zadania! Zidentyfikuj dane i szukane.
2. Narysuj schemat! Pomoże Ci to wizualizować sytuację.
3. Zastosuj prawo Snella! Pamiętaj o dwóch załamaniach.
4. Oblicz przesunięcie równoległe! Wykorzystaj odpowiedni wzór.
5. Sprawdź jednostki! Upewnij się, że wynik ma sens.

Przykładowe zadanie:

Promień światła pada na szklaną płytkę (n = 1.5) o grubości 2 cm pod kątem 60°. Oblicz przesunięcie równoległe promienia.

Rozwiązanie:

Mamy: d = 2 cm, α = 60°, n = 1.5

Podstawiamy do wzoru: s = d * sin(α) * (1 - cos(α) / sqrt(n² - sin²(α)))

s = 2 * sin(60°) * (1 - cos(60°) / sqrt(1.5² - sin²(60°)))

s ≈ 0.93 cm

Odpowiedź: Przesunięcie równoległe promienia wynosi około 0.93 cm.

Podsumowanie:

Pamiętaj! Światło przechodząc przez płytkę równoległościenną:

• Ulega dwukrotnemu załamaniu.
• Nie zmienia kierunku, ale jest przesunięte równolegle.
• Prawo Snella jest kluczowe do obliczeń.

Powodzenia na egzaminie! Wierzę w Ciebie!