Μάθημα : Φυσική Γ'ΕΠΑΛ - Μέρος ΙΙΙ

ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΑΝΑΚΛΑΣΗ

Ανάκλαση του φωτός ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο το φως αλλάζει πορεία,όταν προσπίπτει πάνω σε μία λεία και γυαλιστερή επιφάνεια.

Η ακτίνα ΠΟ στο παραπάνω σχήμα που πέφτει στο κάτοπτρο λέγεται προσπίπτουσα ακτίνα, ενώ η ακτίνα ΑΟ λέγεται ανακλώμενη ακτίνα. Αν φέρουμε την Ox κάθετη πάνω στο επίπεδο κάτοπτρο, θα σχηματιστούν δύο γωνίες, η γωνία προσπτώσεως θ και γωνία ανακλάσεως θ’.

Nόμοι της κατοπτρικής ανάκλασης του φωτός:

Η προσπίπτουσα , η ανακλώμενη ακτίνα και η κάθετη ευθεία επάνω στο καθρέφτη (στο σημείο πρόσπτωσης) βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.

Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης. Δηλαδή:

γωνία πρόσπτωσης (θ) = γωνία ανάκλασης (θ’)

ΔΙΑΧΥΣΗ

Αν στην πορεία των ηλιακών ακτίνων θέσουμε μία τραχιά και ανώμαλη επιφάνεια, θα παρατηρήσουμε ότι το φως που πέφτει πάνω της διασκορπίζεται στο γύρω χώρο, δηλαδή διευθύνεται ακανόνιστα προς όλες τις κατευθύνσεις.

Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διάχυση του φωτός. Είναι ειδική περίπτωση του φαινομένου της ανάκλασης που παρατηρείται όταν φωτεινά κύματα κατά τη πρόσπτωσή τους σε σώματα με ακανόνιστες επιφάνειες ανακλώνται προς διάφορες κατευθύνσεις.

ΔΙΑΘΛΑΣΗ

Όταν μία φωτεινή δέσμη που διαδίδεται σε ένα μέσο συναντήσει τη διαχωριστική επιφάνεια που χωρίζει το αρχικό μέσο διάδοσης από ένα άλλο, τότε ένα μέρος της ανακλάται προς το αρχικό μέσο διάδοσης, ενώ ένα άλλο μέρος συνεχίζει να διαδίδεται στο δεύτερο μέσο.

Οι ακτίνα που εισέρχεται στο δεύτερο μέσο αλλάζει διεύθυνση διάδοσης.

Ο λόγος για τον οποίο το φως διαθλάται, καθώς διέρχεται από το ένα υλικό μέσο στο άλλο, είναι ότι η  ταχύτητά του έχει διαφορετικές τιμές στα δύο μέσα.

ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ

 Το φως διαδίδεται στο κενό με ταχύτητα 3·108m/s. Μέσα όμως σε κάποιο υλικό η  ταχύτητα του φωτός είναι πάντα μικρότερη  από τη cο. Για διευκόλυνσή μας ορίζουμε ένα συντελεστή που ισούται με  το πηλίκο της ταχύτητας cο του φωτός στο κενό προς την ταχύτητα c μέσα σε κάποιο υλικό και ονομάζεται δείκτης διάθλασης n του υλικού μέσου. Ισχύει δηλαδή:

Όταν το φως διαπερνά μία διαχωριστική επιφάνεια δύο μέσων, η συχνότητα f παραμένει αμετάβλητη. Δηλαδή ο αριθμός των μηκών κύματος που προσπίπτουν στη διαχωριστική επιφάνεια, ανά μονάδα χρόνου, είναι ίσος με τον αριθμό των μηκών κύματος που διέρχονται από αυτήν ανά μονάδα χρόνου. Διαφορετικά, η διαχωριστική επιφάνεια έπρεπε να δημιουργεί νέα κύματα ή να εξαφανίζει τα ήδη υπάρχοντα, κάτι που δεν συμβαίνει.

Εφαρμόζοντας τη θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής προκύπτει ότι:

λ = λο / n

Δηλαδή το φως με μήκος κύματος λ0 στο κενό υφίσταται μεταβολή του μήκους κύματος του, όταν εισέρχεται σε ένα μέσο με δείκτη διάθλασης n

ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΔΙΑΣΚΕΔΑΣΜΟΣ

Ο δείκτης διάθλασης ενός οπτικού μέσου δεν είναι σταθερός, αλλά εξαρτάται από το μήκος κύματος του φωτός. Η εξάρτηση αυτή της ταχύτητας του φωτός και του δείκτη διάθλασης από το μήκος κύματος, ονομάζεται διασκεδασμός.

ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΛΕΥΚΟΥ ΦΩΤΟΣ

Μια δέσμη λευκού φωτός που προσπίπτει πάνω σε ένα πρίσμα. Οι ακτίνες που εξέρχονται από το πρίσμα εκτρέπονται και διασκορπίζονται στο χώρο εξόδου, ενώ ταυτόχρονα το λευκό φως αναλύεται σε μία πολύχρωμη συνεχή ταινία, που περιλαμβάνει γνωστά χρώματα. Η ταινία αυτή ονομάζεται φάσμα του λευκού φωτός. Τα χρώματα του φάσματος, κατά σειρά μείωσης του μήκους κύματος, είναι: ερυθρό, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, κυανό και ιώδες

Το φως εμφανίζει τα εξής χαρακτηριστικά όταν διαδίδεται σε οπτικά μέσα:

• Κάθε μονοχρωματική ακτίνα φωτός χαρακτηρίζεται από ένα μοναδικό μήκος κύματος.
• Ο δείκτης διάθλασης του οπτικού μέσου έχει διαφορετική τιμή για κάθε χρώμα.
• Η γωνία εκτροπής κάθε χρώματος, όταν αυτό διέρχεται από οπτικό μέσο, εξαρτάται από το μήκος κύματος του χρώματος και όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος τόσο μικρότερη είναι η γωνία εκτροπής.

ΥΠΕΡΙΩΔΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

Εκτός από την ακτινοβολία της ορατής περιοχής του φάσματος, υπάρχει και ακτινοβολία αόρατη, η οποία βρίσκεται πέρα από την ιώδη περιοχή. Η ακτινοβολία αυτή ονομάζεται υπεριώδης ακτινοβολία.

Η υπεριώδης ακτινοβολία αποτελείται από ακτινοβολίες που έχουν μήκη κύματος μικρότερα των 400nm και μεγαλύτερα του 1nm περίπου.

Ιδιότητες:

• Προκαλεί αμαύρωση των φωτογραφικών πλακών.
• Προκαλεί το φθορισμό σε διάφορα σώματα, όταν δηλαδή προσπίπτει σε ορισμένα σώματα, τότε αυτά εκπέμπουν χαρακτηριστικές ορατές ακτινοβολίες.

ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

Μετά την ερυθρή περιοχή του φάσματος υπάρχει αόρατη ακτινοβολία, που προκαλεί έντονη αύξηση της θερμοκρασίας των στερεών και υγρών σωμάτων. Η ακτινοβολία αυτή ονομάζεται υπέρυθρη ακτινοβολία.

Ιδιότητες:

• Απορροφώνται επιλεκτικά από διάφορα σώματα και προκαλούν αύξηση της θερμοκρασίας τους.
• Διέρχονται μέσα από την ομίχλη και τα σύννεφα.
• Δεν έχουν χημική δράση και δεν προκαλούν φωσφορισμό.
•  

Εφαρμογές:

Η χρήση των υπερύθρων βασίζεται στην εκλεκτικότητά τους να απορροφώνται από την ύλη. Στην Ιατρική, για παράδειγμα, δέσμη υπέρυθρης ακτινοβολίας μεταδίδει θερμότητα σε ορισμένη περιοχή του σώματος. Επίσης με ειδικές φωτογραφικές μηχανές πετυχαίνεται φωτογράφιση ακόμη και όταν υπάρχει συννεφιά ή ομίχλη

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΦΑΣΜΑ