VI. FENOMENE OPTICE.

VI.1. Introducere în optică

OPTICA studiază lumina și fenomenele suferite de lumină.

VI.2. Surse de lumină. Corpuri luminate: transparente, translucide și opace.

Definiţie

Sursele de lumină sunt corpurile care produc şi răspândesc lumină.

important

Clasificarea surselor de lumină după proveniență :

a) Surse de lumină naturale: Soarele, stelele, fulgerul și trăsnetul, licuricii, vulcanii activi etc.

b) Surse de lumină artificiale (produse de om): becul, tubul fluorescent (neonul), flacăra, laserul etc.

important

Clasificarea surselor de lumină după felul luminii:

A) Surse de lumină caldă: Soarele, stelele, fulgerul și trăsnetul, vulcanii activi, becul cu incandescență, flacăra, becul cu halogen etc. Lumina caldă are o nuanță fină de galben-portocaliu.

B) Surse de lumină rece: tubul fluorescent (neonul), laserul, becurilor cu LED etc. Lumina rece este albă sau alb-albăstruie.

Aplicații

Temperatura de culoare se masoară în Kelvin (K) și reprezintă o caracteristică esențială a luminii. Contrar intuiției, lumina caldă are valori mai mici ale temperaturii de culoare decât lumina rece.

De exemplu, lumina caldă a unei lumânări are în jur de 1900 K, un bec cu halogen poate emite o lumină neutră de 3400 K, iar un neon fluorescent de 6500 K are o lumină rece alb-albastruie.

Lumina rece de 4000 K te ajută să distingi mai bine detaliile și culorile, stimulează concentrarea și creează o atmosferă prielnică muncii, de aceea este utilizată cel mai des în birouri și în zonele de lucru ale locuinței tale, precum bucătăria și baia.

Lumina caldă este blândă și relaxantă pentru ochi, de aceea e bine să o folosești în încăperile dedicate odihnei, precum dormitoare, living, coridoare și holuri.

Definiţie

Corpurile luminate sunt corpurile care primesc lumina de la sursele de lumină şi împrăştie în jurul lor o parte din lumina primită.

Clasificarea corpurilor luminate:

1) Corpuri transparente sunt corpurile care lasă să treacă toată lumina prin ele și putem vedea clar prin ele.

Exemple:

  • aerul;

  • sticla;

  • apa.

2) Corpuri translucide sunt corpurile care lasă să treacă parțial lumina prin ele și vedem neclar prin ele.

Exemple:

  • sticla mată (cea cu diferite modele, cum este cea de la geamul de baie);

  • apa cu puțin lapte sau praf de cretă, ceața, fumul, hârtia îmbibată cu ulei;

  • hârtia de copt;

  • hârtia de calc etc.

3) Corpurile opace (mate) sunt corpurile care nu lasă să treacă lumina prin ele și nu putem vedea prin ele.

Exemple (marea majoritatea corpurilor din natură sunt opace):

  • corpul omenesc;

  • planetele;

  • toate metalele;

  • lemnul;

  • cauciucul;

  • porțelanul;

  • cartonul;

  • hârtia etc.

Observație
  • Dacă corpul transparent are o grosime mare, el poate deveni translucid sau chiar opac. De exemplu apa în strat mic este transparentă, dar la o adâncime mai mare devine chiar opacă. De aceea fundul marilor și oceanelor sunt într-o beznă totală.

  • De asemenea și corpurile opace pot deveni transparente în straturi foarte subțiri. O foiță de aur cu grosimea firului de păr poate deveni transparentă.

  • Luna nu este o sursă de lumină, întrucât ea nu produce lumină, ci numai raspândește lumina primită de la Soare. Deci Luna este un corp luminat.

Experiment

1. Ce este un corp transparent, translucid și opac

Materiale necesare: un corp transparent (pahar de sticlă), translucid (hârtie de calc sau hârtie de copt) și opac (lingură), lanternă.

Modul de lucru (Partea 1):

  • Priveşte, rând pe rând, prin obiectele date corpurile din jurul tău. Cum vezi prin ele ?
Observație (Partea 1)

Prin corpul transparent vedem clar, prin corpul translucid vedem neclar şi prin corpurile opace nu vedem deloc.

Modul de lucru (Partea 2):

  • Luminează pe rând cele trei corpuri luminate. Prin care trece lumina ?
Observație (Partea 2)

Prin corpul transprent trece toată lumina ce cade pe el, prin corpul translucid trece doar o parte din lumină şi prin corpurile opace nu trece deloc lumina.

Concluzia experimentului:

Corpurile prin care lumina trece şi prin care vedem clar sunt corpuri transparente (exemple : aerul, apa, sticla, anumite mase plastice etc.).

Corpurile care lasă să trecă parțial lumina prin ele şi prin care vedem neclar sunt corpuri translucide (sticla mată, ceaţa, hârtia de calc, hârtia îmbibată cu ulei).

Corpurile prin care lumina nu trece şi prin care nu vedem sunt corpuri opace ( toate metalele, lemnul, porţelanul, cauciucul, unele mase plastice etc.)

Să observăm:

Privește imaginile următoare și scrie în dreptul fiecăreia ce fel de sursă este (naturală/artificială).

1) ........................

2) ........................

3) ........................

4) ........................

5) ........................

6) ........................

7) ........................


Să observăm:

Privește imaginile următoare și scrie în dreptul fiecăreia felul corpului (transparent/translucid/opac)

8) ........................

9) ........................

10) ........................

11) ........................

12) ........................

13) ........................

14) ........................



VI.3. Propagarea rectilinie a luminii. Viteza luminii.

VI.3.1. Propagarea rectilinie a luminii.

Experiment

2. Propagarea rectilinie a luminii

Materiale necesare: lanternă, corp.

Modul de lucru:

  • Luminează cu lanterna un pieptene.

  • Ce observi ?

Observație

La ieşirea din pieptene lumina apare sub formă de linii drepte, intercalate cu linii întunecate.

Concluzia experimentului:

La ieşirea din pieptene ea apare sub formă de linii drepte.

Unde sunt dinţii pieptănului se formează umbra lor, deoarece lumina nu poate să-şi schimbe direcţia de propagare pentru a ocoli obstacolele.

Deci lumina se propagă în linie dreaptă.

important

Lumina se propagă (se răspândește) prin mediile transparente și translucide în linie dreaptă, adică rectiliniu.

Lumina se propagă și în vid (spațiu unde nu există nicio substanță).

important

Raza de lumină indică direcția de propagare a luminii și se desenează printr-o linie dreaptă cu o săgeată care să indice sensul de propagare.

important

Un grup de mai multe raze de lumină învecinate, care suferă aceleași fenomene optice formează un fascicul de lumină.

important

Clasificarea fasciculelor de lumină:

a) Fascicul paralel, în care toate razele sunt paralele.



b) Fascicul convergent, în care razele se întâlnesc într-un punct.



c) Fascicul divergent, în care razele pleacă din același punct și se îndepărtează unele de altele.


Experiment

3. Tipuri de fascicule

Materiale necesare: lanternă, hârtie (carton), foarfece, riglă, creion

Atenție

Atenție când lucrezi cu obiecte ascuțite (foarfece)!

Modul de lucru:

  • Decupează din hârtie sau carton două fante (deschideri) paralele, pe altă hârtie două fante convergente (un V).

  • Luminează pe rând cele două fante.

  • Ce observi ?
Observație

Lumina trece prin fante și formează cele trei tipuri de fascicule.

Concluzia experimentului:

Fasciculele de lumină sunt de trei feluri:

  • paralel (raze paralele),

  • divergent (raze care pornesc din același punct și apoi se îndepărtează) și

  • convergent (raze care se unesc) .



VI.3.2. Viteza luminii. Anul-lumină. Indicele de refracție.

important

În vid lumina se propagă cu viteza de 300.000.000 m/s și se notează cu litera "c " și nu cu "v", ca la viteză. Cu "v " notăm viteza luminii în celelalte medii (substanțe transparente). În alte medii viteza de propagare a luminii este mai mică.

important

Lumina își schimbă viteza de propagare în funcție de mediul traversat.

Viteza luminii este cea mai mare viteză cunoscută până acum. Dacă am reuși să ne deplasăm cu viteza luminii, într-o secundă am ajunge în America și ne-am și întoarce, adică ne-am putea teleporta. Dar suntem încă departe de acestă viteză. Cea mai mare viteză este a unei rachete cosmice, care pentru a se desprinde de gravitația Pământului are o viteză de 40.000km/h.

important

Pentru a măsura distanțele colosale dintre corpurile cerești ( planete, stele, galaxii ) se folosește ca unitate de măsură anul-lumină.

Definiție

Anul-lumină ( a. l. ) este distanța pe care o stăbate lumina într-un an de zile.

important

a.l. = c ∙ t = 300.000.000 m/s ∙ 1 an = 300.000.000 m/s ∙ 365 zile = 300.000.000 m/s ∙ 365 ∙ 24 h = 300.000.000 m/s ∙ 365 ∙ 24 ∙ 3600 s

a.l. = c ∙ t = 946.080 ∙ 1010 m

Problemă model

1) Care este distanța de la Soare la Pământ, știind că luminii îi ia 8 minute pentru a ajunge pe Terra.

  • Notăm datele problemei :

    • t = 8 min
    • c = 300.000.000 m/s
    • d = ?
  • Scriem formula distanței :

    • d = c ∙ t = 300.000.000 m/s ∙ 8 min = 300.000.000 m/s ∙ 8 ∙ 60 s = 144000000000 m = 144 ∙ 109 m ( 144 de miliarde de metri ).
Problemă model

2) Proxima Centauri este o stea pitică roșie ce se află la o distanță de aproximativ 4 ∙1013 km de Terra în constelația Centaurului, fiind steaua cea mai apropiată de Sistemul nostru Solar. Află timpul în ani în care lumina parcurge această distanță

  • Notăm datele problemei:

    • t = ? min
    • c = 300.000.000 m/s = 3 ∙ 108 m
    • d = 4 ∙ 1013 km = 4 ∙ 1016 m
  • Scoatem timpul din formula vitezei și calculăm timpul în ani cu regula de trei simplă:

Definiție

Indicele de refracție (notat cu n) al unui mediu transparent este dat de raportul dintre viteza luminii în vid ( c) și viteza luminii în mediul repectiv (v).

c = viteza luminii în vid = 300.000.000 m/s

v = viteza luminii în mediul respectiv

Observați că indicele de refracție nu are unitate de măsură, spunem că este o mărime adimensională, deoarece este raportul a 2 mărimi identice(viteze) și se simplifică unitățile lor de măsură. Indicele de refracție este o constantă de material, care se ia dintr-un tabel, fiind specific fiecărei substanțe transparente(vezi tabelul de mai jos.

Indicele de refracție este o constantă de material, care se ia dintr-un tabel, fiind specific fiecărei substanțe transparente (vezi tabelul de mai jos).

Problemă model

3) Să se calculeze indicele de refracție al apei, știind că viteza de propagare a luminii prin apă este 220.000.000 m/s. Voi trebuie să știți pe dinafară numai viteza luminii în vid.

  • Scriem datele problemei:

    • c = 300.000.000 m/s
    • v = 220.000.000 m/s
  • Scriem formula indicelui de refracție:

Problemă model

4) Să se calculeze viteza luminii prin diamant care are indicele de refracție de 2,42.

  • Scriem datele problemei:

    • c = 300.000.000 m/s
    • n = 2,42
  • Scriem formula indicelui de refracție:



  • Scoatem necunoscuta din ecuație, astfel n coboară la numitor și v urcă la numărător în partea opusă (fiind extremi pot schimba locul între ei).

VI.4. Umbra și penumbra

important

Deoarece lumina se propagă în linie dreaptă, atunci când întâlnește un corp opac (prin care nu poate trece) în spatele corpului opac se formează umbra corpului (o zonă întunecată unde nu ajunge lumina) și penumbra corpului (o zonă mai puțin întunecată în care ajunge numai o parte din lumina produsă de sursă). Lumina nu poate ocoli corpul opac.

Sursele de lumină folosite în practică nu sunt punctiforme, ele au anumite dimensiuni şi de aceea în jurul umbrei unui corp luminat apare şi penumbra.

Pentru a desena umbra și penumbra unui corp opac

  • Trebuie întâi să desenăm sursa de lumină, de obicei în stânga și apoi corpul opac.

  • Desenăm un punct la sursă și la corp sus, respectiv jos.

  • Pentru a forma umbra corpului se duc 2 raze : prima (1) unim sus sursă cu sus corp și a doua rază (2) unim cu o linie jos sursă , jos corp.

  • Între aceste 2 raze, în spatele corpului opac conturăm umbra corpului, înnegrind-o cu creionul.

  • Pentru a forma penumbra corpului se duc alte 2 raze : prima (4) unim sus sursă cu jos corp și a doua rază (3) unim cu o linie jos sursă , sus corp. Între aceste 2 raze în spatele corpului opac , în jurul umbrei, conturăm penumbra corpului, înnegrind-o ușor cu creionul.

  • Umbra și penumbra au aceeiași formă cu corpul. Dacă corpul este sferic, ele vor fi tot sferice. Dacă corpul este dreptunghiular, umbra și penumbra sunt și ele tot dreptunghiulare.



Experiment

4. Umbra și penumbra corpurilor

Materiale necesare: lanternă de la telefon,lanternă cu iluminare largă, un corp opac ( o lingură).

Modul de lucru (Partea1):

  • Luminează corpul opac cu lanterna telefonului, spre un perete.

  • Ce observi ?

Observație Partea1

În spatele corpului opac se formează doar umbra lui (zonă întunecată), atunci când îl luminăm cu o sursă de lumină punctiformă (împrăștie un fascicul de lumină îngust).

Modul de lucru (Partea2):

  • Luminează corpul opac cu o lanterna obișnuită (care să împrăștie lumina în mai multe direcții), spre un perete.

  • Ce observi ?

Observație Partea2

În spatele corpului opac se formează atât umbra lui (zonă întunecată), cât și penumbra corpului ( o zonă mai puțin întunecată, în jurul umbrei ), atunci când îl luminăm cu o sursă de lumină nepunctiformă (împrăștie un fascicul de lumină larg, în mai multe direcții).

Concluzia experimentului:

Datorită propagării rectilinii a luminii, când în calea luminii așezăm un corp opac, în spatele lui se formează umbra ( zonă întunecată ) și penumbra corpului ( zonă mai puțin întunecată ).


VI.4.1. Extindere: Producerea eclipselor

Eclipsele sunt fenomene naturale care se datorează tot propagării rectilinii a luminii și formării umbrei și penumbrei.

Experiment

5. Eclipsa de Soare

Materiale necesare: lanternă de la telefon, un balon umflat și prins cu o ață, o mingiuță prinsă cu o ață.

Modul de lucru:

  • Ține mingiuța în fața balonului și lumineaz-o cu lanterna

  • Ce observi ?

Observație

Umbra mingiuței cade pe balon.

Lanterna joacă rolul Soarelui, mingiuța este Luna și balonul este Pământul.

Concluzia experimentului:

Zonă de pe Pământ pe care cade umbra Lunii este în eclipsă totală de Soare.

important

Pentru a avea loc o Eclipsa de Soare, Luna trebuie să fie între Soare și Pământ, aliniate.

Desenul este identic cu cel de la umbră, numai că în locul sursei de lumină este Soarele și corpul opac este Luna.

Vom desena numai umbra Lunii pentru a nu încărca desenul. Pământul îl desenăm după ce formăm umbra Lunii astfel încât umbra Lunii să cadă pe Pământ.

Definiție

Zonele de pe Pământ pe care cade umbra Lunii spunem că sunt în eclipsă totală de Soare.

Zonele de pe Pământ pe care cade penumbra Lunii spunem că sunt în eclipsă parțială de Soare.

Aplicații

Eclipsele totale de Soare sunt evenimente rare. În medie umbra Lunii trece prin același loc pe Terra doar o dată în 370 de ani. Însă răstimpul poate să nu fie decât un an (minimum), sau să se întindă pe milenii.

Secolul al XXI-lea numără 224 de eclipse de Soare, dintre care: 77 parțiale, 72 inelare, 68 totale și 7 hibride.

Eclipsa totală de Soare nu durează decât câteva minute, întrucât umbra Lunii se deplasează rapid spre Est, cu cel puțin 1.700 km/h.

Astronomii spun că de abia pe 3 septembrie 2081 va avea loc o eclipsă totală de soare vizibilă total de pe teritoriul României. Eclipsa va începe în Oceanul Atlantic, va trece prin Jersey, apoi va traversa Franța metropolitană (din Bretania până în Alsacia), Germania, Elveția, Italia de Nord, Austria, Slovenia, Croația, Ungaria, România, Bulgaria, va traversa Marea Neagră, apoi își va continua drumul prin Turcia, apoi prin Siria, Irak, Iran. Va traversa Golful Persic, apoi întregul Ocean Indian, pentru a se sfârși între insulele Sumatra și Java.

La 11 august 1999, a avut loc o eclipsă de Soare, ultima eclipsă totală de Soare din secolul al XX-lea. Pe teritoriul României a avut maximul, la Râmnicu Vâlcea.

Bancnota a marcat evenimentul astronomic – Eclipsa totală de Soare din 11 august 1999, precum și intrarea într-un nou mileniu prin emiterea primei bancnote din polimer din Europa. A fost emisă de Banca Națională a României, în ediție limitată la 1 milion de exemplare.

Pentru a observa cu ochiul liber o eclipsă de Soare este nevoie de un filtru solar special ( o peliculă aluminizată care oprește radiațiile periculoase ). Fără acest filtru observarea eclipsei duce la accidente grave ale ochiului, care pot ajunge până la orbire.


Experiment

6. Eclipsa de Lună

Materiale necesare: lanternă de la telefon, un balon umflat și prins cu o ață, o mingiuță prinsă cu o ață.

Modul de lucru:

  • Ține balonul în fața mingiuței și luminează-l cu lanterna.

  • Ce observi ?

Observație

Umbra balonului cade pe mingiuță.

Lanterna joacă rolul Soarelui, mingiuța este Luna și balonul este Pământul.

Concluzia experimentului:

Când Luna se află în umbra Pământului are loc o eclipsă totală de Lună.

important

Pentru a avea loc o Eclipsa de Lună trebuie ca Pământul să fie între Soare și Lună , aliniate

Desenul este identic cu cel de la umbră, numai că în locul sursei de lumină este Soarele și corpul opac este Pământul.

Vom desena numai umbra Pământului pentru a nu încărca desenul. Luna o desenăm după ce formăm umbra Pământului, astfel încât Luna să fie în umbra Pământului.

Definiție

Când Luna se află în umbra Pământului spunem că are loc o eclipsă totală de Lună.

Când Luna se află în penumbra Pământului spunem că are loc o eclipsă parțială de Lună.

Aplicații

Totuși timpul de la primul contact al Lunii cu conul de umbră al Pământului până la ultimul contact este mult mai mare, putând dura chiar și 6 ore.

Ultima eclipsă de Lună a fost cea din noaptea de 5 iunie 2020.

Următoarea eclipsă de Lună va fi vizibilă în România în data de 16 mai 2022.



VI.5. Reflexia luminii și refracția luminii

VI.5.1. Reflexia luminii. Legile reflexiei.

Definiție

Reflexia luminii este fenomenul în care lumina se întoarce în primul mediu, cu schimbarea direcţiei de propagare, atunci când ea întâlneşte un alt mediu (suprafaţa de separare dintre două medii optice diferite).

Legile reflexiei

LegeaI:

Raza incidentă, normala și raza reflectată sunt coplanare (aparțin aceluiași plan).

Legile reflexiei

Legea a II a:

Unghiul de incidență(i) este egal cu unghiul de reflexie(r).

î = ȓ

Observație

Când raza de lumină cade perpendicular pe suprafața de separare, raza reflectată se întoarce în primul mediu pe același drum, adică este singurul caz când nu își schimbă direcția de propagare.

Experiment

7. Legile reflexiei luminii

Materiale necesare: oglindă plană, raportor, laser.

Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

Modul de lucru:

  • Aşază oglinda pe verticală.

  • La baza oglinzii poziţionează pe orizontală (pe podea) raportorul, având punctul 0 la mijlocul oglinzii.

  • Trimite fasciculul laser sub un anumit unghi pe oglindă, în punctul zero (laserul se aşază şi el tot pe podea, înclinându-i puţin vârful pentru a vizualiza raza reflectată).

  • Aşază rigla pe direcţia razei reflectate de oglindă şi citeşte unghiul de reflexie.

Observație

Unghiul sub care se trimite spre oglindă fasciculul iniţial ( unghi de incidență) este egal cu unghiul sub care se întoarce lumina ( unghi de reflexie ), faţă de normală.

Concluzia experimentului:

Lumina se reflectă cu acelaşi unghi (unghi de reflexie) cu care raza iniţială a ajuns la oglindă (unghi de incidenţă). Pe o suprafaţă şlefuită (cum este oglinda), lumina se reflectă în mod ordonat, respectând această lege.

Aplicarea legilor reflexiei

Pentru a desena raza care suferă fenomenul de reflexie (raza reflectată) trebuie să parcurgem următoarele etape:

  • Desenăm suprafața de separare dintre cele două medii diferite și le notăm. Primul mediu (I) se consideră mediul unde se află sursa de lumină

  • Cu o linie punctată se desenează perpendiculara pe această suprafață de separare, numită normala la suprafața de separare și notată cu NI, unde I este punctul de incidență, unde cade raza provenită de la sursa S(raza incidentă=SI)

  • Se măsoară cu raportorul unghiul dintre normală și raza incidentă, SI , numit unghi de incidență, notat cu i

  • Se măsoară un unghi egal cu i în partea dreaptă a normalei și se conturează raza reflectată (RI) și se notează și unghiul de reflexie, r

Notații (legenda) pentru desenul de la reflexia luminii:

SI = raza incidentă

RI = raza reflectată

NI = normala la suprafața de separare

i = unghi de incidență

r = unghi de reflexie



VI.5.2. Oglinzile – aplicații ale reflexiei luminii

important

Oglinzile sunt corpuri netede și lucioase, în care lumina se reflectă.

Observație

Imaginea obiectului (im ob) se formează în oglindă prin fenomenul de reflexie, respectând legile acesteia.

Dacă oglinda nu este netedă (nu este bine șlefuită) are loc o reflexie difuză a luminii (reflexie dezordonată) și nu se formează imaginea obiectului.

Oglinzile se obțin prin depunerea unui strat subțire de metal (argint sau aluminiu) pe o suprafață de sticlă (obișnuită sau de cristal).

Atenție!

Acest experiment se efectuează numai de către profesori!

Clasificarea oglinzilor

1) Oglinzile plane au suprafața plană (dreaptă) și sunt cele pe care le avem cu toții acasă și în care ne uităm zilnic.

Iată simbolul ei (partea din spate care nu reflectă lumina se hașurează)

Aplicații ale oglinzilor plane

În oglinda plană îţi vezi “dublura” (imaginea) care te priveşte din spatele oglinzii, imitându-ţi mişcările și sunt cele pe care le avem cu toții acasă și în care ne uităm zilnic.

Clasificarea oglinzilor

2) Oglinzi sferice care la rândul lor sunt de două feluri:

  • a) Oglinzile concave reflectă cu partea interioară, scobită a suprafeței sferice ( adică au partea lucioasă pe partea interioară a sferei). Ele transformă un fascicul de lumină paralel într-unul convergent.
Aplicații ale oglinzilor concave
  • în cosmetică (la machiat, la pensat);
- la construcţia reflectoarelor (lanterne);- la construcţia reflectoarelor (faruri);
  • oglinzi stomatologice.
Clasificarea oglinzilor
  • b) Oglinzile convexe reflectă cu partea exterioară, bombată a suprafeței sferice ( adică au partea lucioasă pe partea exterioară a sferei). Ele transformă un fascicul de lumină paralel într-unul divergent.
Aplicații ale oglinzilor convexe

Ele sunt folosite ca oglinzi retrovizoare deoarece dau o vedere amplă a zonei din spatele lor.


Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

Aplicație a fenomenului de reflexie

Formarea imaginii unui obiect într-o oglindă plană:

  • Se desenează oglinda plană pe verticală.

  • Se trasează prin mijlocul oglinzii axa optică principală, perpendiculară pe oglindă ( pe orizontală ).

  • Se desenează obiectul AB sub forma unui segment cu săgeată, în fața oglinzii.

  • Se duce prima rază din vârful obiectului (B) perpendiculară pe oglindă și se prelungește punctată în spatele oglinzii ( fiind perpendiculară pe suprafața oglinzii nu își schimbă direcția de propagare când se reflectă ).

  • Se duce a doua rază din vârful obiectului (B) oblică pe oglindă se trasează raza reflectată a acesteia, respectând legile reflexiei ( unghiul i = unghiul r )

  • Se prelungește punctată în spatele oglinzii raza reflectată, până se întâlnește cu prelungirea primei raze. Punctul de intersecție al lor se notează cu B', care reprezintă vârful imaginii obiectului în oglindă.

  • Din punctul B' se duce perpendiculară pe axa optică principală, iar piciorul perpendicularei se notează cu A' și reprezintă baza imaginii obiectului în oglindă. Se pune vârful săgeții în B'.

Caracterizarea imaginii (A'B') obiectului în oglinda plană:

  • Im. A'B' este la fel de mare ca ob. AB.

  • Im. A'B' este dreaptă.

  • Imaginea este virtuală, deoarece se formează la intersecția razelor reflectate (ea nu poate fi prinsă pe ecran sau film foto).

  • Ob. AB și im. A'B' sunt simetrice față de oglindă (imaginea se formează în spatele oglinzii, la aceeaşi distanţă faţă de oglindă ca şi obiectul ).


Experiment

8. Cum construim un periscop

Materiale necesare: 2 oglinzi plane, carton, echer dreptunghic isoscel,cuțit, foarfece, scotch

Atenție

Atenție la manipularea cuțitului, foarfecelor și a celor două oglinzi de sticlă !

Modul de lucru:

  • Decupează dintr-un carton un dreptunghi.

  • Marchează cu ajutorul echerului pozițiile celor două oglinzi, astfel încât să aibă o înclinare de 45° față de marginile de jos, respectiv de sus a cartonului.

  • Decupează cu cuțitul și cu foarfeca locul unde vei plasa oglinzile, respectiv două dreptungiuri ( prin cel de jos vei privi, iar prin cel de sus intră lumina).

  • Aşază oglinzile în lăcașele decupate și prinde cu scotch periscopul.

  • Privește prin fereastra de jos a periscopului.

  • Ce observi ?

Observație

Privind prin fanta de jos, văd obiectele aflate la nivelul fantei de sus.

Concluzia experimentului:

Periscopul este un instrument optic alcătuit din lentile, oglinzi, și/sau prisme cu ajutorul căruia se pot efectua observații între două niveluri diferite ca înălțime (tranșee, dintr-un submarin etc).

În domeniul naval, periscopul este folosit de submarine pentru a da posibilitatea acestora să supravegheze situația de la suprafața apei fără a fi văzute.


VI.5.3. Refracția luminii.

Definiție

Refracția luminii este fenomenul în care lumina trece în cel de-al doilea mediu, cu schimbarea direcției de propagare, atunci când întălnește un alt mediu transparent.


Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

Observație

Când raza de lumină cade perpendicular pe suprafața de separare, raza refractată trece în al II-lea mediu pe același drum, adică este singurul caz când nu își schimbă direcția de propagare.

Aplicații

Pentru a desena raza care suferă fenomenul de refracție (raza refractată) trebuie să parcurgem aceleași etape ca la reflexie, numai că prelungim normala și în al II-lea mediu și apoi prelungim tot punctat și raza incidentă în al II-lea mediu, ca în desenele de mai jos.

Pentru a vedea cum trece lumina în cel de-al II-lea mediu, adică cum se refractă, avem două cazuri:

Cazul I: Când n1 < n2

Adică indicele de refracție al primului mediu este mai mic decât indicele de refracție al mediului II (exemplu : aer-apă, apă-sticlă, aer-sticlă, aer-diamant, apă-diamant etc.), raza refractată se apropie de normală și unghiul de refracție(r') este mai mic decât unghiul de incidență(i).



Cazul II: Când n1 > n2

Adică indicele de refracție al primului mediu este mai mare decât indicele de refracție al mediului II (exemplu: apă-aer, sticlă-apă, sticlă-aer, diamant-aer, diamant-apă etc.), raza refractată se depărtează de normală și unghiul de refracție(r') este mai mare decât unghiul de incidență(i).

Aplicații

Lentilele (lupa , ochelarii) sunt aplicații ale fenomenului de refracție.


Experiment

9. Refracția luminii

Materiale necesare: semicilindru din plexiglas ( sticlă), disc Hartl, laser.

Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

Modul de lucru:

  • Așază piesa semicilindrică pe discul Hartl astfel încât centrul ei să fie în centrul discului.

  • Urmărește mersul razei incidente și a celei de refracție, pentru diferite unghiuri de incidență. Măsoară de fiecare dată unghiul de refracție.

  • Schimbă poziția piesei semicilindrice astfel încât raza incidentă să treacă din plexiglas în aer.

  • Măsoară unghiurile de incidență și de refracție.

  • Ce observi ?


Observație

Când indicele de refracție a primului mediu este mai mic decât a celui de-al doilea mediu ( aer-plexiglas), unghiul de incidență este mai mic decât unghiul de refracție.

Când indicele de refracție a primului mediu este mai mare decât a celui de-al doilea mediu (plexiglas- aer ), unghiul de incidență este mai mare decât unghiul de refracție.

important

Consecințele refracției luminii au loc datorită schimbării direcţiei razei refractate faţă de direcţia razei incidente, modificând imaginea obiectelor aflate în apă:

  • Un corp aflat în apă pare rupt la suprafața apei, ca și cum partea din apă a corpului nu este în continuarea celei din aer.
  • Un corp aflat în apă este perceput de ochiul nostru mai la suprafaţă decât este el în realitate. Astfel apele limpezi sunt mult mai adânci decât par.
  • Obiectele aflate în apă par mai mari decât în realitate, apa comportându-se ca o lupă. O picătură de apă pusă pe o literă („u”) măreşte imaginea acesteia.
  • Licărirea stelelor

Înainte de a ajunge la ochiul nostru, lumina care pornește de la o stea îndepărtată, străbate atmosfera, care nu este niciodată complet liniștită. Datorită refracției diferite a luminii, care trece prin straturi de aer mai rece sau mai cald, nouă ni se pare ca stralucirea stelelor si culoarea lor se schimba mereu, adică stelele clipesc. Dar privite din spațiu cosmic, ele nu clipesc, având o lumină continuă.

Atenție

Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!

Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!


VI.5.4. Reflexia totală.

Experiment

10. Reflexia totală a luminii

Materiale necesare: semicilindru din plexiglas (sticlă), disc Hartl, laser.

Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

Modul de lucru:

  • Așază piesa semicilindrică pe discul Hartl astfel încât centrul ei să fie în centrul discului și raza incidentă să treacă din plexiglas în aer.

  • Urmărește mersul razei incidente și a celei de reflexie și refracție, pentru diferite unghiuri de incidență.

Observație

Când indicele de refracție a primului mediu este mai mare decât a celui de-al doilea mediu (plexiglas- aer ) și unghiul de incidență este mai mare decât unghiul limită, lumina se reflectă total.

Definiție

Reflexia totală este fenomenul în care are loc numai fenomenul de reflexie, fără formarea razei refractate ( unghiul de refracție este de 90° ).

important

Pentru a avea loc fenomenul de reflexie totală trebuie îndeplinite două condiții:

1) Indicele de refracție al primului mediu să fie mai mare decât al celui de-al doilea mediu, adică n1 > n2 .

2) Unghiul de incidență să fie mai mare decât unghiul limită ( notat cu l ), unghi specific fiecărei perechi de medii care îndeplinește condiția n1 > n2



Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!




Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!



VI.5.5. Lentile

VI.5.5.1. Lentile. Tipuri de lentile.

Definiție

Lentilele sunt corpuri transparente și care au o suprafață sferică.

important

Clasificarea lentilelor:

1) Lentile convergente (convexe) sunt lentilele care transformă un fascicul de lumină paralel într-un fascicul convergent. Ele refractă lumina prin focarul pozitiv și de aceea se mai numesc și lentile pozitive. Ele măresc scrisul. Sunt mai groase la mijloc și mai subțiri la capete.



Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!


important

2) Lentile divergente (concave) sunt lentilele care transformă un fascicul de lumină paralel într-un fascicul divergent. Ele refractă lumina prin focarul negativ și de aceea se mai numesc și lentile negative. Ele micșorează scrisul. Sunt mai groase la capete și mai subțiri la mijloc.



Atenție!

Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!


Experiment

11. Formarea imaginilor în lentila convergentă

Materiale necesare: lentilă convergentă (lupă), lumânare, chibrit.

Atenție

Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!

Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Modul de lucru:

  • Așază lumânarea aprinsă la o distanță de 40-60 cm față de un perete.

  • Mută, încetul cu încetul, lupa dinspre lumânare spre perete, astfel încât vârful lumânării, mijlocul lentilei să fie pe aceeaşi dreaptă.

  • Când lupa este aproape de flacăra lumânării, se formează o imagine virtuală, mai mare decât flacăra și dreaptă pe care o poți vedea prin lupă.

  • Depărtează lupa de flacără până când pe perete se formează imaginea clară a lumânării mai mare, reală și răsturnată.

  • Depărtează și mai mult lupa de flacără până când pe perete se formează o imaginea clară a lumânării mai mică, reală și răsturnată.

Observație

În lentila convergentă se formează trei tipuri de imagini ale obiectelor.


Experiment

12. Formarea imaginilor în lentila divergentă

Materiale necesare: lentilă divergentă (ochelari pentru miopie cu dioptrii negative), lumânare, chibrit.

Atenție

Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!

Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Modul de lucru:

  • Așază lumânarea aprinsă la o distanță de 40-60 cm față de un perete.

  • Mută, încetul cu încetul, lentila divergentă dinspre lumânare spre perete, astfel încât vârful lumânării, mijlocul lentilei să fie pe aceeaşi dreaptă.

  • Când lentila este aproape de flacăra lumânării, se formează o imagine virtuală, mai mică decât flacăra și dreaptă pe care o poți vedea prin lentilă.

  • Depărtează lentila de flacără și vei vedea, tot privind prin lentilă, imaginea clară a lumânării mai mică, virtuală și dreaptă.

  • Depărtează și mai mult lentila de flacără și vei vedea aceeași imagine din ce în ce mai mică decât flacăra, dar cu aceleași caracteristici.

Observație

În lentila divergentă se formează un singur tip de imagine ale obiectelor, indiferent de distanța dintre obiect și lentilă. Această imagine este mai mică decât obiectul, virtuală și dreaptă.



VI.6. Sinteză recapitulativă - Fenomene optice

important

Sursele de lumină. Corpurile luminate

Sursele de lumină sunt corpurile care produc şi răspândesc lumină.

Clasificarea surselor de lumină după proveniență :

a) Surse de lumină naturale: Soarele, stelele, fulgerul și trăsnetul, licuricii, vulcanii activi etc.

b) Surse de lumină artificiale (produse de om): becul, tubul fluorescent (neonul), flacăra, laserul etc.

Clasificarea surselor de lumină după felul luminii:

A) Surse de lumină caldă: Soarele, stelele, fulgerul și trăsnetul, vulcanii activi, becul cu incandescență, flacăra, becul cu halogen etc. Lumina caldă are o nuanță fină de galben-portocaliu.

B) Surse de lumină rece: tubul fluorescent (neonul), laserul, becurilor cu LED etc. Lumina rece este albă sau alb-albăstruie.


Corpurile luminate sunt corpurile care primesc lumina de la sursele de lumină şi împrăştie în jurul lor o parte din lumina primită.

Clasificarea corpurilor luminate:

1) Corpuri transparente sunt corpurile care lasă să treacă toată lumina prin ele și putem vedea clar prin ele.

Exemple:

  • aerul;

  • sticla;

  • apa.

2) Corpuri translucide sunt corpurile care lasă să treacă parțial lumina prin ele și vedem neclar prin ele.

Exemple:

  • sticla mată (cea cu diferite modele, cum este cea de la geamul de baie);

  • apa cu puțin lapte sau praf de cretă, ceața, fumul, hârtia îmbibată cu ulei;

  • hârtia de copt;

  • hârtia de calc etc.

3) Corpurile opace (mate) sunt corpurile care nu lasă să treacă lumina prin ele și nu putem vedea prin ele.

Exemple (marea majoritatea corpurilor din natură sunt opace):

  • corpul omenesc;

  • planetele;

  • toate metalele;

  • lemnul;

  • cauciucul;

  • porțelanul;

  • cartonul;

  • hârtia etc

Observații:

  • Dacă corpul transparent are o grosime mare, el poate deveni translucid sau chiar opac. De exemplu apa în strat mic este transparentă, dar la o adâncime mai mare devine chiar opacă. De aceea fundul marilor și oceanelor sunt într-o beznă totală.

  • De asemenea și corpurile opace pot deveni transparente în straturi foarte subțiri. O foiță de aur cu grosimea firului de păr poate deveni transparentă.



Propagarea rectilinie a luminii. Viteza luminii.

Lumina se propagă (se răspândește) prin mediile transparente și translucide în linie dreaptă, adică rectiliniu.

Lumina se propagă și în vid (spațiu unde nu există nicio substanță).

Raza de lumină indică direcția de propagare a luminii și se desenează printr-o linie dreaptă cu o săgeată care să indice sensul de propagare.

Un grup de mai multe raze de lumină învecinate, care suferă aceleași fenomene optice formează un fascicul de lumină.

Clasificarea fasciculelor de lumină:

  • Fascicul paralel, în care toate razele sunt paralele.


  • Fascicul convergent, în care razele se întâlnesc într-un punct.


  • Fascicul divergent, în care razele pleacă din același punct și se îndepărtează unele de altele.



Viteza luminii. Anul-lumină. Indicele de refracție.

În vid lumina se propagă cu viteza de 300.000.000 m/s și se notează cu litera "c " și nu cu "v", ca la viteză. Cu "v " notăm viteza luminii în celelalte medii (substanțe transparente). În alte medii viteza de propagare a luminii este mai mică.

Lumina își schimbă viteza de propagare în funcție de mediul traversat.

Viteza luminii este cea mai mare viteză cunoscută până acum.

Pentru a măsura distanțele colosale dintre corpurile cerești (planete, stele, galaxii) se folosește ca unitate de măsură anul-lumină.

Anul-lumină (a. l.) este distanța pe care o stăbate lumina într-un an de zile.

a.l. = c ∙ t = 300.000.000 m/s ∙ 1 an = 300.000.000 m/s ∙ 365 zile = 300.000.000 m/s ∙ 365 ∙ 24 h = 300.000.000 m/s ∙ 365 ∙ 24 ∙ 3600 s

a.l. = c ∙ t = 946.080 ∙ 1010 m



Indicele de refracție (notat cu n) al unui mediu transparent este dat de raportul dintre viteza luminii în vid ( c) și viteza luminii în mediul repectiv (v).

c = viteza luminii în vid = 300.000.000 m/s

v = viteza luminii în mediul respectiv

Observați că indicele de refracție nu are unitate de măsură, spunem că este o mărime adimensională, deoarece este raportul a 2 mărimi identice(viteze) și se simplifică unitățile lor de măsură. Indicele de refracție este o constantă de material, care se ia dintr-un tabel, fiind specific fiecărei substanțe transparente(vezi tabelul de mai jos.

Indicele de refracție este o constantă de material, care se ia dintr-un tabel, fiind specific fiecărei substanțe transparente (vezi tabelul de mai jos).




Umbra și penumbra

Deoarece lumina se propagă în linie dreaptă, atunci când întâlnește un corp opac (prin care nu poate trece) în spatele corpului opac se formează umbra corpului (o zonă întunecată unde nu ajunge lumina) și penumbra corpului (o zonă mai puțin întunecată în care ajunge numai o parte din lumina produsă de sursă). Lumina nu poate ocoli corpul opac.

Sursele de lumină folosite în practică nu sunt punctiforme, ele au anumite dimensiuni şi de aceea în jurul umbrei unui corp luminat apare şi penumbra.




Eclipsele de Soare și de Lună

Eclipsele sunt fenomene naturale care se datorează tot propagării rectilinii a luminii și formării umbrei și penumbrei.

Pentru a avea loc o Eclipsa de Soare, Luna trebuie să fie între Soare și Pământ, aliniate.

Zonele de pe Pământ pe care cade umbra Lunii spunem că sunt în eclipsă totală de Soare.

Zonele de pe Pământ pe care cade penumbra Lunii spunem că sunt în eclipsă parțială de Soare.




Pentru a avea loc o Eclipsa de Lună trebuie ca Pământul să fie între Soare și Lună , aliniate

Când Luna se află în umbra Pământului spunem că are loc o eclipsă totală de Lună.

Când Luna se află în penumbra Pământului spunem că are loc o eclipsă parțială de Lună.




Reflexia luminii. Legile reflexiei. Oglinzi

Reflexia luminii este fenomenul în care lumina se întoarce în primul mediu, cu schimbarea direcţiei de propagare, atunci când ea întâlneşte un alt mediu (suprafaţa de separare dintre două medii optice diferite).

Legile reflexiei:

LegeaI:

Raza incidentă, normala și raza reflectată sunt coplanare (aparțin aceluiași plan).

Legea a II a:

Unghiul de incidență(i) este egal cu unghiul de reflexie(r).

î = ȓ

Observație: Când raza de lumină cade perpendicular pe suprafața de separare, raza reflectată se întoarce în primul mediu pe același drum, adică este singurul caz când nu își schimbă direcția de propagare.

Notații (legenda) pentru desenul de la reflexia luminii :

SI=raza incidentă

RI= raza reflectată

NI=normala la suprafața de separare

i =unghi de incidență

r = unghi de reflexie




Oglinzile sunt corpuri netede și lucioase, în care lumina se reflectă.

Imaginea obiectului (im ob ) se formează în oglindă prin fenomenul de reflexie, respectând legile acesteia.

Dacă oglinda nu este netedă (nu este bine șlefuită) are loc o reflexie difuză a luminii (reflexie dezordonată) și nu se formează imaginea obiectului.

Oglinzile se obțin prin depunerea unui strat subțire de metal (argint sau aluminiu) pe o suprafață de sticlă ( obișnuită sau de cristal).

Clasificarea oglinzilor:

1) Oglinzile plane au suprafața plană (dreaptă) și sunt cele pe care le avem cu toții acasă și în care ne uităm zilnic.

Iată simbolul ei (partea din spate care nu reflectă lumina se hașurează)

În oglinda plană îţi vezi “dublura” (imaginea) care te priveşte din spatele oglinzii, imitându-ţi mişcările și sunt cele pe care le avem cu toții acasă și în care ne uităm zilnic.

2) Oglinzi sferice care la rândul lor sunt de două feluri:

  • a) Oglinzile concave reflectă cu partea interioară, scobită a suprafeței sferice ( adică au partea lucioasă pe partea interioară a sferei). Ele transformă un fascicul de lumină paralel într-unul convergent.

Ele sunt folosite în cosmetică (la machiat, la pensat) şi la construcţia reflectoarelor (lanterne, faruri), oglinzi stomatologice.

  • b) Oglinzile convexe reflectă cu partea exterioară, bombată a suprafeței sferice ( adică au partea lucioasă pe partea exterioară a sferei). Ele transformă un fascicul de lumină paralel într-unul divergent.

Ele sunt folosite ca oglinzi retrovizoare deoarece dau o vedere amplă a zonei din spatele lor.



Caracterizarea imaginii (A'B') obiectului în oglinda plană:

  • Im. A'B' este la fel de mare ca ob. AB.

  • Este dreaptă.

  • Imaginea este virtuală, deoarece se formează la intersecția razelor reflectate( ea nu poate fi prinsă pe ecran sau film foto).

  • Ob. AB și im. A'B' sunt simetrice față de oglindă (imaginea se formează în spatele oglinzii, la aceeaşi distanţă faţă de oglindă ca şi obiectul).




Refracția luminii

Refracția luminii este fenomenul în care lumina trece în cel de-al doilea mediu, cu schimbarea direcției de propagare, atunci când întălnește un alt mediu transparent.

Observație: Când raza de lumină cade perpendicular pe suprafața de separare, raza refractată trece în al II-lea mediu pe același drum, adică este singurul caz când nu își schimbă direcția de propagare.

Pentru a desena raza care suferă fenomenul de refracție (raza refractată) trebuie să parcurgem aceleași etape ca la reflexie, numai că prelungim normala și în al II-lea mediu și apoi prelungim tot punctat și raza incidentă în al II-lea mediu, ca în desenele de mai jos.

Pentru a vedea cum trece lumina în cel de-al II-lea mediu, adică cum se refractă, avem două cazuri:

Cazul I: Când n1 < n2

Adică indicele de refracție al primului mediu este mai mic decât indicele de refracție al mediului II (exemplu: aer-apă, apă-sticlă, aer-sticlă, aer-diamant, apă-diamant etc.), raza refractată se apropie de normală și unghiul de refracție(r') este mai mic decât unghiul de incidență(i).



Cazul II: Când n1 > n2

Adică indicele de refracție al primului mediu este mai mare decât indicele de refracție al mediului II (exemplu: apă-aer, sticlă-apă, sticlă-aer, diamant-aer, diamant-apă etc.), raza refractată se depărtează de normală și unghiul de refracție(r') este mai mare decât unghiul de incidență(i).

Consecințele refracției luminii au loc datorită schimbării direcţiei razei refractate faţă de direcţia razei incidente, modificând imaginea obiectelor aflate în apă:

  • Un corp aflat în apă pare rupt la suprafața apei, ca și cum partea din apă a corpului nu este în continuarea celei din aer.
  • Un corp aflat în apă este perceput de ochiul nostru mai la suprafaţă decât este el în realitate. Astfel apele limpezi sunt mult mai adânci decât par.
  • Obiectele aflate în apă par mai mari decât în realitate, apa comportându-se ca o lupă. O picătură de apă pusă pe o literă („u”) măreşte imaginea acesteia.
  • Licărirea stelelor: înainte de a ajunge la ochiul nostru, lumina care pornește de la o stea îndepărtată, străbate atmosfera, care nu este niciodată complet liniștită. Datorită refracției diferite a luminii, care trece prin straturi de aer mai rece sau mai cald, nouă ni se pare ca stralucirea stelelor si culoarea lor se schimba mereu, adică stelele clipesc. Dar privite din spațiu cosmic, ele nu clipesc, având o lumină continuă.


Reflexia totală.

Reflexia totală este fenomenul în care are loc numai fenomenul de reflexie, fără formarea razei refractate ( unghiul de refracție este de 90° ).

Pentru a avea loc fenomenul de reflexie totală trebuie îndeplinite două condiții:

1) Indicele de refracție al primului mediu să fie mai mare decât al celui de-al doilea mediu, adică n1 > n2 .

2) Unghiul de incidență să fie mai mare decât unghiul limită ( notat cu l ), unghi specific fiecărei perechi de medii care îndeplinește condiția n1 > n2



Lentile. Tipuri de lentile.

Lentilele sunt corpuri transparente și care au o suprafață sferică.

Clasificarea lentilelor:

1) Lentile convergente (convexe) sunt lentilele care transformă un fascicul de lumină paralel într-un fascicul convergent. Ele refractă lumina prin focarul pozitiv și de aceea se mai numesc și lentile pozitive. Ele măresc scrisul. Sunt mai groase la mijloc și mai subțiri la capete.

În lentila convergentă se formează trei tipuri de imagini ale obiectelor: mai mică decât obiectul și reală, mai mare decât obiectul și reală sau mai mare ca obiectul și virtuală.



2) Lentile divergente (concave) sunt lentilele care transformă un fascicul de lumină paralel într-un fascicul divergent. Ele refractă lumina prin focarul negativ și de aceea se mai numesc și lentile negative. Ele micșorează scrisul. Sunt mai groase la capete și mai subțiri la mijloc.

În lentila divergentă se formează un singur tip de imagine ale obiectelor, indiferent de distanța dintre obiect și lentilă, , mai mică decât obiectul și virtuală.



VI.7. Probleme recapitulative - Fenomene optice

Probleme recapitulative - Fenomene optice

1) O sursă punctiformă este agățată de un tavan. La h1 = 80 cm de sursă se află un corp opac sferic cu raza de 50 cm, iar la h2 = 1,6 m de corp se află podeaua. Ce rază are umbra corpului formată pe podea ?

Rezolvare:

  • Notăm datele problemei și le transformăm în SI:

    • h1 = 80 cm = 0,8 m

    • h2 = 1,6 m

    • R1 = 50 cm = 0,5 m

    • R2 = ?

  • Desenăm razele ce determină formarea umbrei:



  • Egalăm rapoartele:


  • Scoatem necunoscuta R2:



Probleme recapitulative - Fenomene optice

2) Cum trebuie plasate două oglinzi plane pentru ca raza de lumină să fie deviată ca în figura următoare:

a)



b)



c)



Rezolvare:

a)



b)



c)




Probleme recapitulative - Fenomene optice

3) Construiește raza reflectată și raza refractată pentru un unghi de incidență de 45°, cu suprafața de separare pe verticală pentru sticlă (n1=1,5) - apă(n2=1,33).

Rezolvare:




Probleme recapitulative - Fenomene optice

4) Știind viteza luminii prin safir, vsafir = 1,7 ∙ 108 m/s, aflați indicele de refracție al safirului.

Rezolvare:

  • Scriem datele problemei:

    • nsafir = ?

    • vsafir = 1,7 ∙ 108 m/s

  • Scriem formula indicelui de refracție și scoatem necunoscuta, nsafir:




Probleme recapitulative - Fenomene optice

5) Să se calculeze viteza luminii prin zirconiu care are indicele de refracție de 2,15.

Rezolvare:

  • Scriem datele problemei:

    • c = 3 ∙ 108 m/s
    • n = 2,15
  • Scriem formula indicelui de refracție:



  • Scoatem necunoscuta din ecuație, astfel n coboara la numitor și v urcă la numărător în partea opusă (fiind extremi pot schimba locul între ei).



Probleme recapitulative - Fenomene optice

6) Află distanța (în km) dintre Pământ și Soare, știind că luminii îi ia 8 min și 16 secunde ca să o străbată.

Rezolvare:

  • Scriem datele problemei:

    • t = 8 min si 16 s = 480 + 16 = 496 s

    • d = ?

  • Scriem formula vitezei:



  • Scoatem necunoscuta d din ecuația vitezei:
Probleme recapitulative - Fenomene optice

7) Pentru a lumina fundul unei fântâni, se folosește o oglindă plană. Sub ce unghi față de orizontală trebuie așezată oglinda, dacă razele Soarelui formează cu orizontala un unghi de 20°?

Rezolvare:

  • Se desenează mersul razelor de lumină:


  • Cum NI este perpendiculară pe oglindă (normala) avem:


VI.8. Exerciții recapitulative - Fenomene optice

Exerciții recapitulative - Fenomene optice

1) Stabilește pentru următoarele corpuri ce sunt, surse de lumină (naturale/ artificiale) sau corpuri luminate (transparente /translucide/ opace):

a) Ecranul televizorului

b) Luna

c) Flacăra chibritului

d) Geamul mat

e) Steaua polară

f) Apa din piscină

g) Lanterna telefonului

h) Ferestre luminate.


2) Stabilește care dintre următoarele obiecte pot fi oglinzi, adică să formeze imaginea unui obiect prin reflexie ordonată:

a) Suprafața apei a unui lac limpede și liniștită.

b) O folie de aluminiu mototolită.

c) O tavă de inox.

d) Suprafața unui geam.

e) Ușa din lemn a unui șifonier.

f) Blatul unei mese din pal melaminat.


3) Te afli la 1m de oglinda plană aflată în holul tău. În această oglindă vezi imaginea unui dulap de la bucătărie aflat la 2m distanță față de tine. La ce distanță față de oglindă se formează imaginea dulapului ?


4) Ce fel de oglindă ai folosi pentru a împrăștia lumina unei lanterne ?


5) Completează următoarele afirmații:

a) Sursele de lumină sunt corpuri care............................................................

b) Corpul transparent este corpul care ............................................lumina prin el și ..................................prin el.

c) Corpul translucid este corpul care ............................................lumina prin el și ..................................prin el.

d) Corpul opac este corpul care ............................................lumina prin el și ..................................prin el.

e) Reflexia luminii este fenomenul în care lumina ...........................în primul mediu.

f) Refracția luminii este fenomenul în care lumina .....................în cel de-al doilea mediu.

g) Lumina se propagă în ..............................., adică sub formă de.......................

h) Oglinda este un corp............ și ...................., prin care lumina se reflectă.


6) Dă exemple de:

a) Surse de lumină naturale.

b) Surse de lumină artificiale.

c) Corpuri transparente.

d) Corpuri translucide.

e) Corpuri opace.

f) Aplicații ale oglinzilor plane.

g) Aplicații ale oglinzilor concave.

h) Aplicații ale oglinzilor convexe.


7) Desenează formarea umbrei și penumbrei corpului din figura următoare:




8) O sursă punctiformă este așezată pe un tavan. La h1 = 1 m de sursă se află un corp opac dreptunghic cu lungimea de 50 cm, iar la h2 = 1,5 m de corp se află podeaua. Ce lungime are umbra corpului formată pe podea ?




9) Cum trebuie plasate două oglinzi plane pentru ca raza de lumină să fie deviată ca în figura următoare:




10) Construiește raza reflectată și raza refractată pentru un unghi de incidență de 60°, cu suprafața de separare pe verticală pentru apă (n1 = 1,33) – sticlă (n2 = 1,5).


11) Știind viteza luminii prin plexiglas, vplexiglas = 2,01 ∙ 108 m/s, aflați indicele de refracție al plexiglasului.


12) Să se calculeze viteza luminii prin etanol care are indicele de refracție de 1,36.


13) Află în cât timp lumina ajunge de la Marte pe Pământ, știind că distanța dintre ele este de 54,6 milioane km.


14) Află distanța în km de la Pământ la steaua Vega, știind că aceasta se află la 26,3 a.l. .


15) În care din cele trei cazuri raza vine din aer (n = 1), trece prin plexiglas (n = 1,49) și iese în aer ?






VI.9. Test de autoevaluare - Fenomene optice

Test de autoevaluare - Fenomene optice

1) Completează următoarele afirmații: 4spații punctate x 0,25p = 1p

a) Corpul transparent este corpul care .....................................................

b) Reflexia luminii este fenomenul în care lumina ...........................în primul mediu.

c) Lumina se propagă în ..................................................

d) Oglinda este un corp........................................., prin care lumina se reflectă.


2) Dă exemple de : 4 x 0,25p = 1p

a) Surse de lumină naturale.

b) Corpuri transparente.

c) Aplicații ale oglinzilor concave.

d) Aplicații ale oglinzilor convexe.


3) Arată prin desen eclipsa totală de Soare și definește eclipsă totală de Soare. -1p


4) Știind indicele de refracție al diamantului, ndiamant = 2,4 , află viteza luminii prin diamant.-1p


5) În cât timp ajunge lumina de la Venus la Pământ știind că distanța dintre Venus și Pământ este de 240.000.000 km? -1p


6) Cum trebuie plasate două oglinzi plane pentru ca raza de lumină să fie deviată ca în figura următoare : -1p




7) Construiește raza reflectată și raza refractată pentru un unghi de incidență de 60°, cu suprafața de separare pe orizontală pentru apă (n1 = 1,33) - diamant (n2 = 2,42). Scrie notațiile pe desen. -2p

Oficiu – 2p