sisteme centrate de lentile subțiri - fizicaliceu.com · cd ©2018 propagarea luminii prin prismă...
TRANSCRIPT
Prisma optică
Prof. Costin-Ionuț Dobrotă
COLEGIUL NAȚIONAL „DIMITRIE CANTEMIR” ONEȘTI
2018
http://fizicaliceu.com
CD ©2018
Propagarea luminii prin prismă
Formulele prismei
Condiții de emergență
Deviația minimă
Prisme cu reflexie totală
Prisma optică
CD ©2018
Prisma optică este un mediu
transparent limitat de două fețe
plane neparalele, numite fețele
prismei
Prisma optică
CD ©2018
Propagarea luminii prin prismă
ABC – secțiune principală în prismă
A – unghiul prismei (unghiul refringent)
n – indicele de refracție al prismei
i – unghi de incidență
A
B C
i1I
Sn
CD ©2018
Propagarea luminii prin prismă
A – unghiul prismei (unghiul refringent)
n – indicele de refracție al prismei
i – unghi de incidență
A
B C
i r1I
Sn
CD ©2018
Propagarea luminii prin prismă
A – unghiul prismei (unghiul refringent)
n – indicele de refracție al prismei
i – unghi de incidență
i’ – unghi de emergență
SI1 – raza incidentă
I2E – raza emergentă
A
B C
i r 'r1I
2I
SE
n
'i
CD ©2018
Propagarea luminii prin prismă
A – unghiul prismei (unghiul refringent)
n – indicele de refracție al prismei
i – unghi de incidență
i’ – unghi de emergență
δ – unghiul de deviație, este unghiul
dintre direcția razei incidente, SI1 și
direcția razei emergente, I2E.
A
B C
i r 'r
1I2I
M
N
SE
n
'i
CD ©2018
Propagarea luminii prin prismă
A – unghiul prismei (unghiul refringent)
n – indicele de refracție al prismei
i – unghi de incidență
i’ – unghi de emergență
δ – unghiul de deviație, este unghiul
dintre direcția razei incidente, SI1 și
direcția razei emergente, I2E.
A
B C
iA1I
2I
MS
E
n
'i
N
'rr
M'
2M'M I A
CD ©2018
Formulele prismei
1 2
sin sin ' 1,
sin sin '
ΔMI I '
i rn
r i n
A r r
A
B C
i
1I2I
M
N
SE
n
'ir 'r
A
CD ©2018
Formulele prismei
1 2
1 2
1 2 2 1
sin sin ' 1,
sin sin '
ΔMI I '
ΔNI I :
NI I , NI I ' '
' '
'
i rn
r i n
A r r
i r i r
i r i r
i i A
A
B C
i r 'rA1I
2I
M
N
SE
n
'i
CD ©2018
Formulele prismei
A
B C
i r 'rA
1I2I
M
N
SE
n
'i
sin sin ' 1,
sin sin '
'
'
i rn
r i n
A r r
i i A
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
i'i
r 'rA
1I2I
M
N
SE
n
Condiția de emergență este condiția ca
o rază de lumină care intră în prismă
prin fața AB să iasă din prismă prin fața
AC.
Pentru a fi îndeplinită această condiție,
trebuie să nu se producă reflexie totală
pe fața AC, la trecerea luminii din
prismă în aer, adică unghiul de incidență r’ să fie mai mic decât unghiul limită, :
1 1unde sin arcsin
n n
' ,r
CD ©2018
Deviația minimă
A
B C
i 'ir 'rA
min
1I 2I
M
N
S E
n
Deviația este minimă (δmin) în cazul
mersului simetric al razei de lumină prin
prismă.
În acest caz:
min
', '
' 2 ,
' 2
i i r r
A r r r
i i A i A
CD ©2018
Deviația minimă
A
B C
i 'i'r
A
min
1I 2I
N
S E
n
Metodă de determinare a indicelui de
refracție al prismei
minmin
22
22
AA r r
Ai A i
minsinsin 2
sinsin
2
Ai
n nAr
M
r
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
nS' E
E'
Toate razele incidente pe fața AB a
prismei ies din prismă prin fața AC.
Cazul A <
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
nS' E
E'
'r' , 'r A A r
Toate razele incidente pe fața AB a
prismei ies din prismă prin fața AC.
Cazul A <
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
nS' E
E'
Toate razele incidente pe fața AB a
prismei ies din prismă prin fața AC,
mai puțin raza care intră în prismă
sub unghiul i = 0 (la incidență
normală) care iese paralel cu fața AC.
Cazul A =
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
nS' E
E'
'r ' ,
'
r A A
r
Toate razele incidente pe fața AB a
prismei ies din prismă prin fața AC,
mai puțin raza care intră în prismă
sub unghiul i = 0 (la incidență
normală) care iese paralel cu fața AC.
Cazul A =
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
nS'
R
E'
O parte din razele incidente pe fața
AB a prismei ies din prismă prin fața
AC (i > i0), dar o parte se reflectă total
pe fața AC a prismei (i < i0).
Cazul < A < 2
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
n
O parte din razele incidente pe fața
AB a prismei ies din prismă prin fața
AC (i > i0), dar o parte se reflectă total
pe fața AC a prismei (i < i0).
S'R
E'0i
Cazul < A < 2
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
n
S'
R
E' Toate razele incidente pe fața AB a
prismei se reflectă total pe fața AC,
mai puțin raza care intră în prismă
sub unghiul i = 90 care iese paralel cu
fața AC.
Cazul A = 2
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
n
S'
R
E'
'r
' ,2 2
'
A Ar
r
2A
Toate razele incidente pe fața AB a
prismei se reflectă total pe fața AC,
mai puțin raza care intră în prismă
sub unghiul i = 90 care iese paralel cu
fața AC.
Cazul A = 2
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
n
S'
R
E' Toate razele incidente pe fața AB a
prismei se reflectă total pe fața AC,
deci nici o rază nu poate ieși prin fața
AC a prismei.
Cazul A > 2
CD ©2018
Condiții de emergență
A
B C
S
n
S'
R
E'
'r
2A o o90 ' 902
'2
Ar
Ar
Toate razele incidente pe fața AB a
prismei se reflectă total pe fața AC,
deci nici o rază nu poate ieși prin fața
AC a prismei.
Cazul A > 2
CD ©2018
Condiții de emergență: concluzii
A < Toate razele incidente pe fața AB a prismei ies din prismă prin fața AC.
A = Toate razele incidente pe fața AB a prismei ies din prismă prin fața AC, mai puțin raza
care intră în prismă sub unghiul i = 0 (la incidență normală) care iese paralel cu fața
AC.
< A < 2 O parte din razele incidente pe fața AB a prismei ies din prismă prin fața AC, dar o
parte se reflectă total pe fața AC a prismei.
A = 2 Toate razele incidente pe fața AB a prismei se reflectă total pe fața AC, mai puțin raza
care intră în prismă sub unghiul i = 90 care iese paralel cu fața AC.
A > 2 Nici o rază incidentă pe fața AB nu poate ieși prin fața AC a prismei.
CD ©2018
Prisme cu reflexie totală
A
B
C
I
n
Prismă cu secțiunea principală triunghi
dreptunghic și isoscel
Reflexie totală în I, deoarece
o o45 90i
i
o90
S
E
CD ©2018
Prisme cu reflexie totală
A
B
C
1I
n
Prismă cu secțiunea principală triunghi
dreptunghic și isoscel
Reflexie totală în I1 și I2 , deoarece
o o45 180i i
o180
2IE
S
i