1 2 Ανάκλασης Νόµος Ανάκλασης Ακτίνα πρόσπτωσης Κάθετη Ακτίνα ανάκλασης Νόµος Ανάκλασης: η γωνία πρόσπτωσης (α) ισούται µε τη γωνία ανάκλασης (β) α = β α β Επίπεδο κάτοπτρο ε α β α: Γωνίαπρόσπτωσης β:γωνίαανάκλασης ε:γωνίαεκτροπής 3 4 1
Άσκηση Άσκηση Να βρεθεί η γωνία ανάµεσα στην προέκταση της προσπίπτουσας και της ανακλώµενης (γωνία εκτροπής) 5 Να βρεθούν οι γωνίες πρόσπτωσης και ανάκλασης Να βρεθεί η γωνία ανάµεσα στην προέκταση της προσπίπτουσας και της ανακλώµενης (γωνία εκτροπής) 6 Άσκηση Εφαρµογή: Αεροσκάφη Stealth F-117A Να σχεδιάσετε την πορεία της ακτίνας ΑΟ Τα αόρατα πολεµικάαεροσκάφη Stealth F-117A, εξ αιτίαςτωνπολλώνανισόπεδωνεπιπέδων, µε τα οποία είναι κατασκευασµένα ανακλούν τα σήµατα των radars πάνω-κάτω. όχιπροςταπίσω. έτσι δεν µπορούν να επισηµανθούν από τα radars. 7 8 2
ιάθλαση ΑΟ είναι η προσπίπτουσα ακτίνα. Ο είναι η διαθλωµένη ακτίνα. ΟΚ είναι η κάθετη στο σηµείο πρόσπτωσης. α : είναι η γωνία πρόσπτωσης δ : είναι η γωνία διάθλασης 9 10 Πείραµα:φλυτζάνι-κέρµα Φαινοµενική ανύψωση αντικειµένου Προσθέτωντας νερό στο φλυτζάνι βλέπουµε ότι το κέρµα γίνεται ορατό από θέση, όπου προηγουµένως ήταν αόρατο. Γιατί; 11 Παρόµοια µε το σπασµένο µολύβι είναι και το ότι το πραγµατικό βάθος (πισίνας-block γυαλιού) είναι µεγαλύτερο από το φαινόµενο βάθος. 12 3
Σπάσιµο µολυβιού στο νερό Πείραµα : φαινοµενική ανύψωση Ενα µολύβι που είναι µισοβυθισµένο στο νερό φαίνεται σπασµένο. Τοποθετώντας ενα block µε γυαλί πάνω από ένα κοµµάτι χαρτί στο οποίο υπάρχει κάτι γραµµένο, παρατηρούµεότιταγράµµαταπάνωαπότογυαλίφαίνονταιανυψωµένα. ΓΙΑΤΙ; 13 14 ΙΑΘΛΑΣΗ ιάθλαση Γιατίοπυθµέναςµιαςπισίναςφαίνεταιπιοψηλάαπότηνπραγµατικήτουθέση; Γιατί ένα µολύβι που είναι µισοβυθισµένο στο νερό φαίνεται σπασµένο; Γιατί όταν βλέπουµε αντικείµενα διαµέσου χοντρού γυαλιού φαίνονται ανυψωµέναµένα; ΟΛΑ ΑΥΤΑ ΤΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΕΞΗΓΟΥΝΤΑΙ ΒΑΣΗ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΙΑΘΛΑΣΗΣ Ακτίνα πρόσπτωσης α β δ Ακτίνα ανάκλασης Προέκταση προσπίπτουσας Ακτίνα διάθλασης α: Γωνίαπρόσπτωσης β:γωνίαανάκλασης 15 δ:γωνίαδιάθλασης 16 4
ιαθλωµένη Μελέτη φαινοµένου διάθλασης η ταχύτητα διάδοσης στον αέρα είναι 300,000 km/s Φαινοµενική ανύψωση αντικειµένου Γνωρίζουµε ότι για να δούµε κάποιο αντικείµενο πρέπει να φθάσει φωτεινή ακτίνα από το αντικείµενο στο µάτι µας Οι φωτεινές ακτίνες που ξεκινούν από το κέρµα που βρίσκεται στο βυθό εξερχόµενες από το νερό παθαίνουν διάθλαση ηταχύτηταδιάδοσηςστογυαλίείναι 200,000 km/s Στην αλλαγή της ταχύτητας από µέσο σε µέσο οφείλεται το φαινόµενο της διάθλασης. Φαινοµενικό βάθος Πραγµατικό βάθος 17 Μας δίδεται η εντύπωση πως το κέρµα βρίσκεται ψηλότερα Φαίνεται ότι είναι στη θέση που τέµνουνται οι προεκτάσεις των ακτίνων που φθάνουν στο µάτι µας(διαθώµενες). 18 Πορεία φωτεινής ακτίνας από οπτικά αραιό σε οπτικά πυκνό µέσο Πορεία φωτεινής ακτίνας από οπτικά πυκνό σε οπικά αραιό µέσο Προσπίπτουσα Προσπίπτουσα Κάθετη Κάθετη Γυαλί Προέκταση ιαθλωµένη Προέκταση Αραιό Πυκνό Πυκνό Αραιό Η διαθλωµένη πλησιάζει την κάθετη 19 Η διαθλωµένη αποµακρύνεται από την κάθετη 20 5
Πορεία φωτεινής ακτίνας µέσα από οπτικό πρίσµα Η γωνία πρόσπτωσης είναι ανάλογη της γωνία διάθλασης Εισερχοµένη ιαθλωµένη Γυαλί Εξερχοµένη Οσο αυξάνεται η γωνία πρόσπτωσης Αυξάνεται η γωνία διάθλασης Η Εξερχοµένη είναι παράλληλη µε την εισερχοµένη 21 22 Ορική γωνία Πυκνό Αραιό Ολική ανάκλαση Προσπίπτουσα Ανακλώµενη Ορική Ότανηγωνίαπρόσπτωσηςείναι 90 ο, έχουµετηµέγιστηγωνίαδιάθλασης Ορική ιαθλώµενη Ότανηγωνίαπρόσπτωσηςείναιίσηµετηνορική,ηγωνίαδιάθλασηςείναι 90 ο (Παράλληλη µε τη διαχωριστική επιφάνεια) Η γωνία αυτή ονοµάζεται ορική,και είναι η µέγιστη γωνιά διάθλασης 23 Όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι µεγαλύτερη από την ορική, έχουµε µόνο ανάκλαση και καθόλου διάθλαση 24 6
Άσκηση Άσκηση: Πρίσµατα ολικής ανάκλασης 45 ο Είναι ορθογώνια ισοσκελή τρίγωνα Κατασκευασµένα από οπτικό υλικό µε ορικήγωνίαµικρότερητων 45 ο 41 ο Ηορικήγωνίατουνερούείναι 49 ο. Να συνεχιστεί η πορεία των ακτίνων Ηγωνίαπρόσπτωσηςείναι 45 ο, δηλαδήµεγαλύτερηαπότηνορική. 25 Συνεπώς η ακτίνα θα πάθει ολική ανάκλαση 26 Εφαρµογή: Οπτικές ίνες Ηοπτικήίναείναιέναλεπτόδιαφανές (fiber)νήµαστοοποίοτοφωςπαθαίνειολικήανάκλαση. Εξήγηση: Οπτικών ινών Η οπτική ίνα αποτελείται από το εσωτερικό τµήµα (οπτικά πυκνό) Μεαυτότοτρόποτοσήµαείναιπιοποιοτικόκαι ισχυρό. Οι οπτικές ίνες χρησιµοποιούνται στις τηλεπικοινωνίες. Έχουν αντικαταστήσει τα µεταλλικά καλώδια. καιτοεξωτερικότµήµα (οπτικάαραιό) Αν µια φωτεινή ακτίνα εισέλθει στο εσωτερικό τµήµα Παθαίνει αλλεπάλληλες εσωτερικές ολικές ανακλάσεις Με αποτέλεσµα να µην ξεφεύγει µέρος της ακτίνας (απώλεια) προς τα έξω. Μελέτη: βιβλίο σελίδα 102 27 Μελέτη: βιβλίο σελίδα 102 28 7
Οπτικές ίνες στις τηλεπικοινωνίες Πλεονεκτήµατα οπτικών ινών Η τηλεφωνική συνδιάλεξη αρχικά είναι: ηχητικό κύµα (ήχος) Στην συνέχεια µετατρέπεται σε: ηλεκτρικόρεύµα και αφού περάσει µέσα από ειδική συσκευή(φωτοδίοδο) µετατρέπεται σε φωτεινό κύµα (φως) Αφού το σήµα φθάσει στο άλλο άκρο γίνεται η αντίστροφη διαδικασία. Μια οπτική ίνα µπορεί να µεταφέρει την ίδια ποσότητα πληροφορίας µε τεράστια δέσµη χάλκινων καλωδίων 29 30 Πλεονεκτήµατα οπτικών ινών στις τηλεπικοινωνίες εν υπάρχουν απώλειες σήµατος Μπορούν να µεταφερθούν µέχρι 10000 συνοµιλίες σε µιαν µόνο οπτική ίνα. εν µπορεί να γίνει παρέµβαση στις συνοµιλίες (παράσιτα) Οι οπτικές ίνες είναι φθηνότερες και ελαφρύτερες συγκριτικά µε τα µεταλλικά καλώδια. Οπτικές ίνες στην ιατρική Οι γιατροί χρησιµοποιούν τις οπτικές ίνες για βλέπουν στο εσωτερικό του λάρυγγα και του στοµαχιού. έσµη οπτικών ινών κατευθύνεται στο στοµάχι. στέλλεται διαµέσου των ινών φως το οποίο ανακλώµενο επιστρέφει την εικόνα σε οθόνη µε την οποία είναι συνδεδεµένες. Ανκάτιεπισηµανθείµπορείνασταλείδέσµηαπόακτίνες laser γιανατοκάψειήνατο καυτηριάσει. 31 32 8
Αρχικά λέξεων: Light (φωτεινή) Amplification (ενισχυτική) Stimulated (διεγερµένη) Emission (εκπεµπόµενη) Radiation (ακτινοβολία) Είναι συσκευές που παράγουν πολύ ισχυρή φωτεινή δέσµη Χρησιµοποιούνται ιατρική βιοµηχανία Εφαρµογή: Lasers Εφαρµογή: Αντικατοπτρισµός Η άσφαλτος φαίνεται βρεγµένη και εµφανίζει το είδωλο των µοτοσικλετιστών. 33 Μελέτη: βιβλίο σελίδα 101 34 9