Optyka: Wesoła Podróż przez Światło i Cienie

Wstęp

Jak za każdym razem, postaram się zupełnie przystępnie i z humorem opisać jeden z najważniejszych działów w fizyce, czyli optykę. Być może zastanawiacie się, dlaczego jest on taki ważny? Znalazł on zastosowanie w medycynie, technice, a nawet w życiu codziennym każdego człowieka. Bez wiedzy o optyce nie udałoby się opracować okularów, spektrofotometrów, interferometrów oraz wielu innych urządzeń, których działanie opiera się właśnie na świetle.

Ale zacznijmy od początku! Jak nie trudno się domyślić, optyka to jeden z działów fizyki. Naukowcy zgłębiający optykę badają takie zjawiska jak rozchodzenie się światła w różnych ośrodkach (np. woda, powietrze lub zupełnie nowe materiały), jego oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię.

Optyka Geometryczna - Starożytny Detektyw Światła

Optykę można podzielić na trzy działy: optykę geometryczną, optykę falową oraz optykę kwantową. Teraz pokrótce opiszę każdy z nich.

Optyka Geometryczna: Z tych trzech, optyka geometryczna jest najstarsza. Podstawowym zagadnieniem w optyce geometrycznej jest promień świetlny, czyli bardzo cieniutka wiązka światła (taki odpowiednik linii prostej). Ten dział optyki zajmuje się tym, co widzi obserwator (bez wnikania w naturę światła), czyli opisuje odbicie lub załamanie promieni świetlnych, które przechodzą przez różnego rodzaju ośrodki optyczne np. wodę, powietrze, kryształ.

H2: Optyka Falowa - Muzyka Światła

Optyka Falowa: Jak sama nazwa wskazuje, w tej optyce uwzględnia się, że światło jest falą. Takimi sztandarowymi pojęciami w tym dziale optyki są: dyfrakcja, interferencja i polaryzacja. To właśnie za pomocą tych zjawisk udowodniono, że światło ma charakter falowy.

• Dyfrakcja to inaczej mówiąc ugięcie. Jeśli światło przechodzi przez cienką szczelinę, to ulega ugięciu, takiemu jakby zaokrągleniu. Im mniejsza szczelina, tym ten efekt jest bardziej widoczny.
• 
• Interferencja to oddziaływanie ze sobą dwóch fal. Jeśli nałożymy na siebie dwie lub więcej fal, to zaczną one ze sobą oddziaływać, w wyniku czego nastąpi ich wzmacnianie lub wygaszanie.

H2: Optyka Kwantowa - Światło jako Superbohater

Optyka Kwantowa: Jest to dział, który światło opisuje jako foton, czyli cząstkę, która ma energię oraz pęd.

H3: Dualizm Korpuskularno-Falowy - Światło jako Kameleon

Hej! Czy ja tutaj czasem nie zwariowałem? Jak to możliwe, że obowiązują różne sposoby opisu światła, traktujące je raz jako cząstki, a raz jako fale? Czy to samo się nie wyklucza?

Przez długi czas myślano, że światło jest rojem cząstek, które padają na naszą gałkę oczną, wywołując odpowiedni efekt. Później, po odkryciu zjawiska dyfrakcji, interferencji i polaryzacji, które są typowe dla fal, upierano się, że światło jest tylko falą. Całe szczęście, w pewnym momencie historii pojawił się taki naukowiec jak Planck, który pogodził obydwie zwaśnione strony. Stwierdził, że światło w zależności od sytuacji, a w zasadzie od doświadczenia, któremu je poddamy, może zachowywać się jako fala albo jako cząstka. Nazwał to dualizmem korpuskularno-falowym. Uznał, że światło musi być zatem skupiskiem fotonów, coś na zasadzie roju przemieszczających się pszczół, które niosą ze sobą energię. Energia to fala, która ma swoją częstotliwość i długość, ale że jest to rój, to ma on również pewną masę, czy chociażby pęd, który odpowiada cząsteczkom będącym w nieustannym ruchu.

Fizyka w Praktyce - Rozwiązujmy Zadania z Uśmiechem

Fizyka to oczywiście nie sama teoria. Kluczowe jest rozwiązywanie zadań, dlatego zachęcam do zapoznania się z darmowymi nagraniami na naszym blogu. Oprócz tego polecam skorzystanie z naszego kursu „Optyka”. Są to korepetycje w wersji online w formie nagrań wideo, gdzie wszystko od podstaw rozwiązujemy i tłumaczymy. Jest to olbrzymie kompendium wiedzy. Wszystko poparliśmy wyprowadzeniami wzorów, dzięki czemu po przerobieniu takiego materiału optyka stanie się zupełnie jasna i prosta. Poniżej link do kursu: Kurs Optyka Falowa.