NexTutor
Dział FIZ.M.6›Fale elektromagnetyczne i optyka
FIZ.M.6.3

Fale elektromagnetyczne i optyka

Prawo Snella, soczewki, dyfrakcja i widmo EM

fale elektromagnetyczneoptykaSnellsoczewkidyfrakcjawidmomatura⏱ ~22 min
⏱ ~22 min
Fale elektromagnetyczne i optyka — załamanie, obrazy i interferencja
1

Po tej lekcji będziesz umieć

1

Stosować zależność c=λfc = \lambda f

fala EM w próżni i ośrodku

2

Porównywać falę w próżni i ośrodku

v=c/nv = c/n; λ\lambda maleje, ff stała

3

Stosować prawo Snella i warunek CWO

n1sin⁡α=n2sin⁡βn1\sin\alpha = n2\sin\beta, sin⁡αg=n2/n1\sin\alpha_g = n2/n1

4

Analizować obrazy w soczewkach

rzeczywisty/pozorny, prosty/odwrócony

5

Stosować równanie soczewki i powiększenie

1/f=1/do+1/di1/f = 1/do + 1/di, m=−di/dom = -di/do

6

Rozwiązywać zadania z interferencją i dyfrakcją

maksima Δd=mλ\Delta d = m\lambda, minima (m+12)λ(m+\tfrac12)\lambda

7

Analizować siatkę i doświadczenie Younga

dsin⁡θ=mλd\sin\theta = m\lambda, Δx=λL/d\Delta x = \lambda L/d

8

Interpretować polaryzację i prawo Malusa

I=I0cos⁡2αI = I0\cos^2\alpha

9

Rozpoznawać warunki modeli optycznych

optyka geometryczna vs falowa

2

Po co Ci to na maturze?

Zadania CKE z optyki często łączą rysunek promieni, równanie soczewki, prawo Snella, kąt graniczny i całkowite wewnętrzne odbicie. W optyce falowej pojawiają się siatki dyfrakcyjne, doświadczenie Younga i polaryzacja. Najczęstsze pułapki to błędna konwencja znaków, mierzenie kąta od powierzchni zamiast od normalnej oraz mylenie minimów z maksimami.

Najważniejsza idea

Najważniejsza idea: Światło to fala elektromagnetyczna. Przy przejściu do innego ośrodka zmienia się jego prędkość i długość fali, ale częstotliwość pozostaje stała. Optyka geometryczna (Snell, soczewki) i falowa (interferencja, dyfrakcja, polaryzacja) opisują to samo światło w różnych skalach.

3

Intuicja zjawiska

Soczewka zmienia kierunek promieni i może tworzyć obraz rzeczywisty albo pozorny. Dyfrakcja i interferencja wynikają z nakładania się fal — dlatego światło może tworzyć jasne i ciemne prążki, mimo że w przybliżeniu optyki geometrycznej biegnie po liniach prostych. Gdy przeszkody lub szczeliny mają rozmiary porównywalne z długością fali, ujawnia się falowa natura światła.

Fale EM i załamanie

c=λfc = \lambda f; w ośrodku v=c/nv = c/n (λ\lambda maleje, ff stała); prawo Snella n1sin⁡α=n2sin⁡βn1\sin\alpha = n2\sin\beta.

Soczewka cienka

1/f=1/do+1/di1/f = 1/do + 1/di; m=−di/dom = -di/do; f>0f > 0 skupiająca, f<0f < 0 rozpraszająca; moc P=1/fP = 1/f.

Interferencja i dyfrakcja

siatka dsin⁡θ=mλd\sin\theta = m\lambda; Young Δx=λL/d\Delta x = \lambda L/d; pojedyncza szczelina — minima asin⁡θ=mλa\sin\theta = m\lambda.

Polaryzacja

prawo Malusa I=I0cos⁡2αI = I0\cos^2\alpha dla światła liniowo spolaryzowanego padającego na analizator.

4

Wielkości i jednostki

Wielkość Symbol Jednostka SI Znaczenie Długość fali \lambda m długość jednego okresu fali Częstotliwość f Hz liczba drgań na sekundę Prędkość światła c m/s 3\cdot10^8 w próżni Współczynnik załamania n 1 n = c/v w ośrodku Ogniskowa f m odległość ogniska od s…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
5

Modele i zasady

:rule Optyka geometryczna Stosujemy, gdy długość fali jest dużo mniejsza od rozmiarów elementów układu — światło biegnie po promieniach (odbicie, załamanie, soczewki). :rule Soczewka cienka i przybliżenie paraxialne Grubość soczewki pomijalna, promienie tw…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
6

Fale EM i optyka — mapa zjawiska

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
7

Teoria: wzory i interpretacje

Fale EM i załamanie: c = \lambda f, \qquad v = \frac{c}{n}, \qquad n 1\sin\alpha = n 2\sin\beta, \qquad \sin\alpha g = \frac{n 2}{n 1}\ (n 1 n 2) Soczewka cienka: \frac{1}{f} = \frac{1}{d o} + \frac{1}{d i}, \qquad m = -\frac{d i}{d o}, \qquad P = \frac{1}{…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
8

Solver — optyka krok po kroku

1. Rozpoznaj typ zadania: załamanie, soczewka, zwierciadło, interferencja, siatka, dyfrakcja, polaryzacja.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
9

Doświadczenie: wyznaczanie ogniskowej soczewki

Problem: jak wyznaczyć ogniskową soczewki skupiającej? Przyrządy: soczewka skupiająca, ekran, oświetlony przedmiot (np.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

Przykład

Przykład rozwiązany

Promień przechodzi z wody ( n 1 = 1{,}33 ) do powietrza ( n 2 = 1 ) pod kątem padania \alpha = 30° . Oblicz kąt załamania \beta oraz kąt graniczny \alpha g .

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
11

Mini-praktyka CKE — przeanalizuj sam

-praktyka Soczewka skupiająca f = 20\ \text{cm} , przedmiot w d o = 30\ \text{cm} . Oblicz d i , m i rodzaj obrazu.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
12

Częste błędy

Znaki w równaniu soczewki :: 1/f = 1/d o + 1/d i ; obraz pozorny ma d i < 0 . Powiększenie m = -d i/d o : ujemne → odwrócony, dodatnie → prosty.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
13

Powtórka w 30 sekund

c = \lambda f :: fala EM v = c/n :: prędkość w ośrodku n 1\sin\alpha = n 2\sin\beta :: prawo Snella \sin\alpha g = n 2/n 1 :: kąt graniczny 1/f = 1/d o + 1/d i :: soczewka cienka m = -d i/d o :: powiększenie d\sin\theta = m\lambda :: siatka dyfrakcyjna I = …

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
14

Kluczowe pojęcia

Widmo i fale EM :: c = \lambda f ; radio → mikrofale → IR → widzialne (400–700 nm) → UV → rentgen → γ; w ośrodku v = c/n Prawo Snella i CWO :: n 1\sin\alpha = n 2\sin\beta (kąt od normalnej); CWO z gęstszego do rzadszego przy \alpha \alpha g Soczewka cienka…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
15

Sprawdź się i przećwicz

sub :: Optyka to dobór modelu i konwencja znaków — sprawdź, czy pewnie liczysz załamanie, obrazy w soczewkach i prążki dyfrakcyjne. sprawdzian :: Prawo Snella, soczewki, siatka dyfrakcyjna i polaryzacja :: 15 min zbior :: Zadania maturalne z rozwiązaniami …

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

Wzory w tablicach

Powiązane wzory maturalne

Prawo załamania (Snella)sin⁡αsin⁡β=n2n1\dfrac{\sin\alpha}{\sin\beta}=\dfrac{n_2}{n_1}Równanie soczewki1f=1x+1y\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}Powiększenie obrazup=yx=hobrhprzedmp=\dfrac{y}{x}=\dfrac{h_{obr}}{h_{przedm}}Zdolność skupiającaZ=1fZ=\dfrac{1}{f}

Materiał z klas 1–4

Lekcje klasowe z tym materiałem

Fale elektromagnetyczne i widmo EMOptyka geometryczna — odbicie i załamanie światłaSoczewki i zwierciadła — obrazy i ich własnościOptyka falowa — interferencja i dyfrakcja
16

Źródła, format CKE i materiały ZPE

men :: Fizyka ZR — fale EM i optyka. Zakres: widmo EM, prawo Snella, całkowite wewnętrzne odbicie, soczewki i zwierciadła, interferencja, dyfrakcja, siatka, polaryzacja.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

W tej lekcji

Postęp:6%
Zbiór zadańkrok po kroku Matura próbnaarkusz
← Poprzednia lekcja