AS_Fenemone+optice

=Fenomene optice =

media type="custom" key="3927715" Un fenomen optic important se numeste refractia luminii. La trecerea dintr-un corp transparent-apa-in altul-aerul-raza de lumina se frange ! Fenomenul de schimbare a directiei de propagare a raelor de lumina care traverseaza suprafata de separare a doua corpuri transparente se numeste refractia luminii. Unele lichide sun toxice sau corosive ! La orele de desen, cand ai bagat de seama ca pensula pare franta. Privind pietrisul de pe fundul unui lac cu apa clara, ai apreciat ca lacul are o anumita adancime. Dar masuranu-i adancimea cu ajutorul unei nuiele, ai constatat ca estimarea ta a fost gresita ! Lacul era mai adanc decat ai crezut tu. Nici una dintre razele de lumina care pleaca de la moneda nu va mai reusi sa iasa in aer, adica nu se va mai refracta. Razele de lumina se refrecta in totalitate pe suprafata, neacoperita de disc , a apei. Acest fenomen este numit reflexia totala. Inlocuin discul cu unul care are diametrul de cel mult doua ori mai mare decat adancimea apei, moneda poate fi observata din nou , deoarece razele ajung la suprafata apei mai putin inclinate fata de normala. ==

Optica prin fibre de sticla Cercetarile se efectueaza si in alte directii. In scop industrial se folosesc lampi speciale, al caror spectru e capabil sa porneasca anumite reactii chimice. Lampile infrarosii sunt folosite la accelerarea uscarii vopselelor, razele infrarosii si ultraviolete avnd utilizare si in medicina. Se folosesc endoscoape cu lampi pentru a patrunde in corpul pacientului fara a produce rani superficiale mari si pentru a efectua pe aceasta cale interventii chirurgicale mici, ce necesita vizibilitate buna. Prin fibrele optice se pot lumina locuri imposibil de abordat cu lampi traditionale. In plus, prin laserul-fascicol luminos subtire , intens-situat la capatul fibrei optice din interiorul endoscopului se pot rezolva probleme organice interne. Laserul se foloseste in multe tratamente pe aceasta cale, de exemplu hemorolagiile gastrice de la nivelul ulcerelor pot fi oprite prin laser , indepartarea partilor nearozate ale creierului , anestezia centrilor durerosi sau sau arderea celulelor canceroase de la nivelul colului uterin. Fenomenele optice sunt partile fizicii care se ocupa cu studiul propietatilor lumini si cu cel al mecanismului vederii se numeste optica. Aristotel a dat o prima explicatie curcubeului (Amestecarea in nor a culorilor inchise cu cele deschise). Sfarsitul sec. XII-lea Aristotel a inventat ochelari. Inceputul sec.VII-lea inventarea lunetei in Olanda pe care pe care o perfectioneaza mai tarziu Galileo Galilei. O inportanta deosebita la dezvoltarea optici a avuto Isac Newton. In 1615 au aparut primele microscoape.

Acestea apar la interacţiunea diverselor idei predefinite privind lumea exterioară şi care conduc la aşa-numita "deducţie inconştientă". Sunt cele mai interesante şi mai bine cunoscute. Nu au o cauză fiziologică, acţionează la nivelul interpretării vizuale, al ipotezelor preconcepute. Au fost studiate în secolul al XIX-lea de către Hermann Helmholtz. La interfaţa dintre două medii, viteza de fază şi lungimea de undă se modifică, unda îşi schimbă direcţia, însă frecvenţa rămâne aceeaşi. În optică, pentru studiul refracţiei se foloseşte noţiunea de indice de refracţie, care este direct legată de viteza de propagare. Lentilele şi prismele optice se bazează pe fenomenul de refracţie pentru a modifica direcţia razelor de lumină. Odată cu refracţia are loc şi reflexia, adică o parte a undei se reflectă înapoi în mediul iniţial, după legile obişnuite ale reflexiei (cu excepţia cazului în care unghiul de incidenţă este nul, sau dacă avem de-a face cu materiale speciale, cu indice de refracţie negativ).
 * Iluzia optică** (sau **iluzia vizuală**) reprezintă perceperea unei imagini care conduce la o estimare eronată a realităţii. Iluziile optice sunt studiate de psihologia percepţiei.Acestea sunt un fel de imagini remanente datorate unor puternice, contrastante alternanţe de luminozitate, de culoare, de mişcare etc. care produc o puternică stimulare a zonei optice cerebrale.
 * Refracţia** este schimbarea direcţiei de propagare a unei unde din cauza schimbării vitezei de propagare, cel mai adesea la interfaţa dintre două medii sau la gradientul local al proprietăţilor mediului în care se propagă. Cel mai uşor de observat exemplu este în cazul luminii, atunci când aceasta trece dintr-un mediu transparent (aer, apă, sticlă etc.) în altul. Totuşi fenomenul se petrece cu toate undele, inclusiv cu cele sonore.

Efecte
Cel mai adesea în viaţa de zi cu zi se poate observa refracţia atunci când privim într-un vas cu apă: obiectele par a fi mai aproape de suprafaţă decât sunt, iar poziţia lor pare a se schimba odată cu unghiul din care sunt privite. Pentru a determina poziţia unui obiect creierul uman analizează o pereche de raze de lumină venite de la acel obiect, încercând să afle unde se intersectează. De aceea în imaginile alăturate sunt prezentate perechi de raze care se refractă împreună (deşi sub un unghi uşor diferit, din cauza unghiurilor de incidenţă diferite). Tot refracţia este fenomenul din spatele curcubeului, ori a mirajelor care apar, de exemplu în deşert, atunci când temperatura aerului variază foarte rapid cu înălţimea. În mod similar, poziţiile reale ale astrelor de pe cer nu sunt cele aparente, mai ales atunci când aceste astre se văd aproape de orizont: intrând în atmosferă pieziş, ele se refractă progresiv din cauza dependenţei indicelui de refracţie al aerului de altitudine (în principal prin intermediul presiunii). Aşa se explică şi variaţia discontinuă a poziţiei şi formei Soarelui atunci când apune ori răsare. Un fenomen asemănător apare în cazul undelor electromagnetice emise de şi către sateliţi: în mod normal devierea este nesemnificativă, dar în cazul semnalelor GPS ea trebuie calculată pentru a se putea obţine o precizie mai bună a poziţiei determinate. Se poate remarca de asemenea faptul că refracţia este similară unei probleme matematice: se dau două puncte, aflate în medii diferite (în sensul că viteza de deplasare prin cele două medii diferă); se cere drumul optim între cele două puncte. Intuitiv, problema poate fi enunţată astfel: o persoană se află pe plajă, şi trebuie să ajungă la o baliză aflată în apă (se presunpune că linia ţărmului este o dreaptă); care este drumul optim (din punct de vedere temporal), ţinând cont că pe plajă aleargă mai repede decât înoată în apă?. Desigur că soluţia depinde de raportul vitezelor în cele două medii (în cazul luminii acest raport se numeşte indice de refracţie). O rază de lumină care porneşte dintr-un punct aflat în unul dintre medii va urma tocmai acest drum optim pentru a ajunge la un punct din celălalt mediu.

Dispersia
Un aspect interesant al refracţiei luminii este următorul: viteza luminii în diferite medii (altele decât vidul) depinde de frecvenţă, de aceea lumina se va refracta diferit în funcţie de frecvenţă: în acest fel lumina albă poate fi separată în funcţie de frecvenţă cu ajutorul unei prisme din material transparent, fenomen numit //dispersie//. Tot din această cauză comunicaţiile prin fibră optică sunt stânjenite: pulsurile de lumină conţin componente de frecvenţe diferite care, deşi sunt trimise simultan, vor ajunge la celălalt capăt al fibrei uşor decalat în timp, ceea ce înseamnă că pulsurile de lumină vor fi mai lungi la recepţie; pentru comunicarea pe distanţe mari, este nevoie de staţii releu intermediare pentru refacerea formei pulsurilor.

Explicaţia fizică
Din punct de vedere fizic, refracţia este o consecinţă a principiului Huygens – Fresnel ; acesta afirmă că o undă se propagă din aproape în aproape, punctele de pe frontul de undă fiind nişte „surse” secundare - suma fronturilor de undă ale acestor surse va fi noul front al undei. Considerându-se limita dintre cele două medii ca locul de formare a surselor secundare, se poate observa că noul front de undă se va deplasa sub un unghi diferit de unghiul de incidenţă al frontului de undă original.

Tratarea geometrică
Pentru a putea calcula drumul unei raze de lumină se poate apela la o schemă similară celei alăturate: ştiind unghiul de incidenţă şi proprietăţile celor două medii, se poate calcula unghiul de refracţie (unghiul de reflexie este egal cu cel de incidenţă):, şi  fiind indicii de refracţie ai celor două medii (raportul dintre viteza luminii în acel mediu şi viteza luminii în vid). În cazul unui unghi de incidenţă foarte mare (raza cade foarte pieziş), poate apărea fenomenul de reflexie totală: practic toată lumina se reflectă inapoi în mediul din care a venit. Acest lucru se întâmplă pentru unde. Legea de refracţie enunţată mai sus este valabilă doar pentru materiale izotrope, nefiind respectată dacă este vorba de materiale anizotrope (cum ar fi unele cristale), unde apare birefringenţa.

Surse: [|wikipedia.org], [|clopotel.ro]