Işığın kırılma ve yansıtma özelliğine sahip olduğunu herkes bilir veya en azından duymuştur. Ancak bunun nasıl veya daha doğrusu hangi temelde gerçekleştiğini yalnızca geometrik ve dalga optiğinin formülleri açıklayabilir. Ve tüm bu öğreti, çağımızdan üç yüzyıl önce Öklid tarafından tanıtılan "ışın" kavramına dayanmaktadır. Bilimsel olarak konuşursak, ışın nedir?
Işın, ışık dalgalarının hareket ettiği düz bir çizgidir. Nasıl, neden - bu sorular, dalga optiğinin bir parçası olan geometrik optik formülleriyle cevaplanır. İkincisi, varsayılabileceği gibi, ışınları dalgalar olarak ele alır.
Geometrik optik formülleri
Doğrusal yayılma yasası: Aynı türden bir ortamdaki bir ışın, doğrusal olarak yayılma eğilimindedir. Yani ışık iki nokta arasındaki en kısa yol boyunca hareket eder. Hatta ışık huzmesinin zamandan tasarruf etmeye çalıştığını bile söyleyebilirsiniz. Bu yasa, gölge ve yarı gölge olaylarını açıklar.
Örneğin, ışık kaynağının boyutu küçükse veya öyle büyük bir mesafeye yerleştirilmişse,boyutlar göz ardı edilebilir, ışık huzmesi net gölgeler oluşturur. Ancak ışık kaynağı büyük veya çok yakınsa, ışık huzmesi bulanık gölgeler ve kısmi gölgeler oluşturur.
Bağımsız Yayılma Yasası
Işık ışınları birbirinden bağımsız olarak yayılma eğilimindedir. Yani homojen bir ortamda kesişirlerse veya birbirlerinin içinden geçerlerse birbirlerini hiçbir şekilde etkilemezler. Işınlar, diğer ışınların varlığından habersiz görünüyor.
Yansıma Yasası
Bir kişinin lazer işaretçisini aynaya doğrulttuğunu düşünelim. Elbette ışın aynadan yansıyacak ve başka bir ortamda yayılacaktır. Aynaya dik ile birinci ışın arasındaki açıya gelme açısı, aynaya dik ile ikinci ışın arasındaki açıya yansıma açısı denir. Bu açılar eşittir.
Geometrik optiğin formülleri, kimsenin aklına bile gelmeyen birçok durumu ortaya çıkarır. Örneğin, yansıma yasası kendimizi neden "doğrudan" bir aynada tam olarak olduğumuz gibi gördüğümüzü ve kavisli yüzeyinin neden farklı bir görüntü oluşturduğunu açıklar.
Formül:
a - gelme açısı, b - yansıma açısı.
a=b
Kırılma yasası
Gelme ışını, kırılma ışını ve aynaya dik olan aynı düzlemde bulunur. Gelen açının sinüsü, kırılma açısının sinüsüne bölünürse, her iki ortam için de sabit olan n değeri elde edilir.
n, birinci ortamdan gelen ışının ikinciye hangi açıdan geçtiğini ve bu ortamların bileşimlerinin nasıl ilişkili olduğunu gösterir.
Formül:
i - olay açısı. r - kırılma açısı. n21 - kırılma indisi.
sin i/sin r=n2/ 1= n21
Işığın tersinirliği yasası
Işığın tersinirliği yasası ne diyor? Işın iyi tanımlanmış bir yörünge boyunca bir yönde yayılırsa, aynı rotayı ters yönde tekrar edecektir.
Sonuçlar
Geometrik optiğin biraz basitleştirilmiş formülleri, bir ışık huzmesinin nasıl çalıştığını açıklar. Bunda zor bir şey yok. Evet, geometrik optiğin formülleri ve yasaları, evrenin bazı özelliklerini ihmal eder, ancak bunların bilim için önemi küçümsenemez.
