Закон рефлексије. Равно огледало

ЗАКОН РЕФЛАКСИЈЕ. РАВНО ОГЛЕДАЛО

 

На основу експеримената добијен је закон рефлексије који гласи:

Одбојни угао (α’) светлосног зрака је једнак његовом упадном углу (α)  , при чему упадни зрак, нормала и одбојни зрак леже у истој равни:

α =α’

Сл. 1

Упадни угао је је угао између упадног зрака и нормале, а одбојни угао између нормале и одбојног зрака.

Огледалска и дифузна рефлексија

Ако светлосни сноп падне на неравну површину, долази до дифузне рефлексије светлости (сл .2 десно). У овом случају закон рефлексије важи за сваки појединачни зрак светлости, док у случају када светлост падне на глатку равну површину долази до огледалске рефлексије светлости (сл .2 лево) где се закон одбијања примењује на сноп светлости.

сл2 Огледалска рефлексија                     Дифузна рефлексија

Огледалска рефлексија је рефлексија од глатке површине. Одбијени зраци су паралелни један са другим.

Дифузна рефлексија је рефлексија од неравне површине. Одбијени зраци се шире у различитим смеровима.

 

РАВНО ОГЛЕДАЛО

 Равно огледало представља равну углачану површину метала, као што су сребро, алуминијум итд., или стакло преко кога је нанет врло танак слој неких метала. Оно одбија највећи део светлости (око 95%), док само мали део апсорбује.

Да би одредили положај лика тачкастог светлосног извора (тачка Р) од огледала посматраћемо само два зрака, један који пада  на равно огледало и други који такође пада на равно огледало како је приказано на слици 3.

                                                                               Сл.3.

Лик се налази на истом растојању од равног огледала као и предмет, али са супротне стране огледала.

Такође закључујемо:

 Тачка L представља лик тачкастог светлог предмета P  и пошто се налази у пресеку продужетака дивергентних зрака лик је имагинаран.

Ако желимо да одредимо положај лика неког предмета коначних димензија, одређивање лика  је приказано на слици 4.

                                                                                          Сл. 4.

Како се види са слике 4., лик предмета код равног огледала је усправан и имагинаран.

Такође је величина лика једнака величини предмета.

 

Увећање равног огледала u је једнако јединици, tj.: u=l/p=1

Закључак је: лик код равног огледала је имагинаран, усправан, на истој удаљености од огледала као и предмет испред огледала и исте је величине као и предмет.

 

 

 

 

 

 

 

 

Brzina svetlosti i njeno određivanje

Brzina svetlosti je jedna od najvažnijih fizičkih karakteristika svetlosti. Ona iznosi c = 300 000 km/s u vakuumu (vazduhu). To je najveća poznata brzina u prirodi.

Olaf Remer, danski astronom, je 1676. godine prvi odredio brzinu svetlost na osnovu astronomskih posmatranja jednog Jupiterovog meseca. Brzinu svetlosti koju je Remer izračunao iznosila je: c = 210 000 km/s. Remer je prvi naučno dokazao da je brzina svetlosti konačna.

Najpreciznija merenja izvršio je američki fizičar Albert A. Majkelson . On je koristio obrtno, mnogostrano ogledalo za seckanje svetlosnog talasa u pojedinačne zrake. Mnogostrano ogledalo je bilo oblika osmougla a na svakoj njegovoj strani bilo je postavljeno po jedno ravno ogledalo; ogledalo je pokretao elektromotor pa je brzina rotacije mogla precizno da se podešava. Na početku eksperimenta sistem ogledala miruje. Svetlost polazi sa sijalice, neometano prolazi paralelno jednoj strani ogledala, stiže do udaljenog ogledala, odbija se, i vraća se nazad istim putem do oka posmatrača. Ako se ogledalo pokrene da rotira nastupiće dve slične situacije – ako ogledalo rotira nedovoljno brzo, sledeća strana ogledala neće zauzeti dobar položaj da omogući odbijenom svetlosnom snopu da stigne do posmatrača, ali ako bi brzina rotacije bila dovoljna sledeće ogledalo bi se našlo u odgovarajućem položaju i svetlosni zrak bi stigao do posmatrača.

U slučaju kada posmatrač uspe da vidi svetlost koja se odbila sa udaljenog ogledala obrtno ogledalo ostvari jednu osminu obrta za vreme koje je potrebno svetlosti da ode i vrati se nazad. Kako je poznata brzina rotacije, lako se određuje vreme putovanja svetlosti, a kada su poznati vreme i pređeni put vrlo je jednostavno odrediti i brzinu.

 Sva ta ogledala bila su postavljena na planini Maunt Vilson u Kaliforniji. Udaljeno ravno ogledalo bilo je postavljeno na planini Maunt San Antonio, udaljenoj približno 35,5km (22,5 milja).

Kao rezultat ovog i kasnije izvedenih eksperimenata mi danas znamo da je brzina svetlosti u vazduhu približno 300.000 km/s. U drugim sredinama brzina je manja, npr. u vodi iznosi  225 000 km/s, u staklu 200 000 km/s, a u gasovima 300 000 km/s. 

Oсновни појмови простирања светлости

ОСНОВНИ ПОЈМОВИ ПРОСТИРАЊА СВЕТЛОСТИ

Тела која емитују светлост називају се светлосни извори. Светлосни извори се деле на примарне и секундарне.

Примарни светлосни извори су тела која сама емитују светлост. Примарни светлосни извори се деле на: термичке (топлотне) и хладне (луминесцентне). Термички извори емитују светлост услед тога што се загреју до високих температура (500 °С и више). Примери термичких извора светлости су: Сунце, сијалица, свећа итд. Хладни или луминесцентни извори емитују светлост без зегревања (нпр. светљење фосфора, свитаца, неонске и флуоресцентне цеви итд.).

Секундарни светлосни извори су тела која сама не емитују светлост, већ светлост одбијају (Месец, огледало, зграда, књига…). Секундарни светлосни извори индиректно осветљавају остала тела.

Тела која пропуштају светлост зову се провидна или транспарентна тела. Вода,  алкохол, ваздух, стакло итд. су примери провидних тела. Тела која делимично пропуштају светлост зову се прозирна тела. Пример за то је мат-стакло. Тела која не пропуштају светлост зову се непровидна тела. Метал, камен, зид итд. су примери непровидних тела. У пракси не постоји оштра граница између ових тела. На пример, вода је провидна, али на великим дубинама је непровидна.

            Светлост се простире праволинијски и геометријски се представља преко светлосног зрака. Светлосни зрак је узани сноп светлости. Скуп светлосних зрака чини сноп светлости. Светлосни зраци у оквиру светлосног снопа су независни једни од других.

Доказ да се светлост простире праволинијски је појава сенки и полусенки.

            Тачкасти светосни извор је тело чије су димензије занемарљиве у односу на растојање између њега и посматраног предмета који се осветљава тим извором. Ако је извор тачкаст, он ће иза непровидног предмета формирати сенку (сл. 1), а ако извор светлости није тачкаст, он ће иза непровидног предмета формирати и сенку и полусенку (сл.2).

сл.1.

 

сл.2. 

 

Aко су зраци светлости усмерени ка једној тачки, кажемо да је светлосни сноп конвергентан (сл.3.-лево).

Aко се зраци светлости шире из једне тачке, кажемо да је светлосни сноп дивергентан (сл.3.-десно).

 

Сл. 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Апарат за покретање ока

Очне покрете врше четири права и два коса мишића. Ти мишићи се зову булбомотори.

Прави мишићи су:

1. Унутрашњи прави мишић . То је мишић који примиче очну јабучицу (покреће око ка унутра, aдукција),
2. Спољашњи прави мишић.  Ради се о мишићу који одмиче очну јабучицу (покреће око ка споља, абдукција),
3. Горњи прави мишић. То је мишић који подиже очну јабучицу (покреће око на горе, елевација),
4. Доњи прави мишић. Његова примарна функција је да спушта очну јабучицу (покреће око на доле, депресија).

Коси мишићи су:

1. Горњи коси мишић. То је мишић који има примарну функцију да ротира око на доле,
2. Доњи коси мишић. Његова примарна функција ја да ротира око на горе.

Све ове покрете и акције контролишу 3 нерва.

Код покретања очних мишића важи: када се један мишић контрахује, други се опушта. 

Мишићи ока покрећу очну јабучицу око 3 осе:

• вертикалне осе (око ове осе се врши примицање и одмицање ока),
• хоризонталне осе (око ове осе се врши подизање и спуштање ока),
• сагиталне осе (око ове осе се врши ротација ока).

Покрети очију се деле на монокуларне и бинокуларне.

У монокуларне покрете спадају покрети: примицање, одмицање, подизање, спуштање, унутрашња ротација и споњашња ротација.

У бинокуларне покрете спадају: верзије и вергентни покрети. 

Верзије су покрети код којих се оба ока покрећу исторвемено и симетрично у истом правцу, и то: поглед горе, поглед доле, поглед удесно и поглед улево, поглед десно и горе, поглед десно и доле, поглед лево и горе, поглед лево и доле.

Вергентни покрети су покрети код којих се оба ока покрећу истовремено и симетрично у различитим правцима. Ту спадају покрети унутра и напоље ( оба ока се покрећу према носу када гледамо блиске предмете и оба ока се покрећу од носа у страну када гледамо удаљене предмете).

Апарат за заштиту ока

Делови апарата за заштиту ока имају улогу да заштите очну јабучицу и омогуће нормално одвијање функција у акту виђења.

Апарат за заштиту ока чине:

• обрве,
• очни капци,
• трепавице,
• сузни апарат,
• вежњача и
• масно јастуче орбите.

Oбрве су облат густих, нежних длака изнад ока и имају улогу да спрече сливање зноја са чела директно у очну јабучицу.

Очни капци су два кожна набора (горњи и доњи очни капак). Горњи капак је два пута шири од доњег. На слободном крају капака расту трепавице (100-150 на горњем капку  и 50-70 на доњем) . Улога очних капака и трепавица је да  директно заштите очи од разних штетних утицаја. Капци трептањем доприносе отицање суза и њихово „размазивање“ и распоређивање по површини ока. На спољашњем углу  горњег капка налазе се сузне жлезде које излучује сузе кроз канале који се налазе на крају капка. Сузе одржавају влажност рожњаче и вежњаче,  што је од посебног значаја за провидност рожњаче. Сузе стално механичким путем чисте очи и скидају све штетне материје,. Сузе садрже ензим лизозим који представља ефикасно прородно антибактеријско средство које штити очи од инфекције. Поједини делови ока се исхрањују преко суза. Иначе, сузе се већином састоје од воде (98%) и других материја (соли, албумина, лизозима…).

Вежњача  је слузокожа која покрива задњу страну очних капака. Вежњача спаја очне капке са очном јабучицом и  омогућава несметано кретање капака по очној јабучици.

 Масно јастуче орбите налази се у самој орбити и игра важну улогу при ублажавању потреса који се са коштаних делова преносе на очну јабучицу.

Садржај очне јабучице

У очној јабучици се налазе:

1. очна водица,
2. сочиво,
3. стакласто тело.

Oчна водица је бистра, безбојна течност која испуњава простор предње и задње очне коморе. Очна водица настаје непрекидно из цилијарних наставака цилијарног тела (ствара се из крви у наставцима цилијарног тела посебним механизмима), одакле прелази у задњу очну комору. Када се ту накупи у довољној мери, она прелази кроз зеницу у предњу очну комору одакле кроз канале излази из ока. Већа количина очне водице се налази у предњој очној комори (4/5), а мања у задњој очној комори (1/5). Укупна запремина очне водице у оку је 0,30 ml. 

Очна водица има важну улогу у:

-рефракцији,

-одржавању очног притиска,

-оксигенацији и исхрани,

-одвођењу продуката метаболизма из ока.

Очна водица садржи 99% воде , протеине (5-16 mg/100 ml) и друге материје (аминокиселине, минерали…).

 

Очно сочиво

Очно сочиво је смештено иза дужице, а испред стакластог тела. 

Очно сочиво је провидно, еластично и двоструко испупчено (биконвексно). Очно сочиво има пречник од око 8,8 до 10 mm. 

Основна функција очног сочива је преламање светлости у циљу усмеравања светлости на мрежњачу ока. 

Очно сочиво је обавијено танком мембраном која се зове капсула. Испод капсуле је кора сочива грађена од уско збијених провидних плочица (слично као луковице у главици лука). Испод коре сочива  је једро или језгро сочива које је чвршће структуре од коре. 

Очно сочиво може да мења облик деловањем цилијарног тела.

Oчно сочиво има оптичку јачину од око 10 диоптрија (од 9 до 35 диоптрија).

 

Стакласто тело

Стакласто тело је бистра, провидна, пихтијаста супстанца, која испуњава средиште ока између сочива и мрежњаче, тако да својом површином додирује  сочиво и мрежњачу. 

Стакласто тело је лоптастог облика и заузима две трећине запремине очне јабучице. Са предње стране има удубљење у коме се налази сочиво. Изграђују га влакна  и течност (98-99%). Нема крвних судова већ хранљиве супстанце доспевају из увеалног тракта (путем дифузије и осмозе).

Стакласто тело има више улога, али су најважнија оптичка својства и одржавање крутости и облика очне јабучице. 

Током процеса старења или раније (код кратковидости, упалних стања или трауме ока) може доћи до делимичног разређења или згушњавања стакластог тела због чега болесници виде тзв. пливајућа замућења или мушице.

Oптички (видни) путеви

Оптички путеви (очни нерв или оптички нерв) имају улогу да проводе оптички надражај из фоторецептора (чепића и штапића) мрежњаче до коре великог мозга, где у центру за вид настаје осећај вида. Oчни нерв je нерв уз помоћ кога се преносе електрични импулси из мрежњаче у мозак.

Очни нерв је задужен за спајање ока са мозгом и тај нерв је сачињен од 1,2 милиона влакана.

На очном дну (мрежњачи) долази до пријема светлосних надражаја (фотона) који се посебним механизмом преводе у електричне импулсе. Сваки импулс има посебно нервно влакно којим он пролази. Сва нервна влакна на мрежњачи се групишу у једној малој округлој области пречника 1,5 mm. Та област се зове ПАПИЛА ОЧНОГ НЕРВА. Од папиле почиње очни нерв. Очни нерв подсећа на уплетену жицу састављену од многобројних уплетених ситних влакана.  Папила је јасно уочљиво, непрозирно подручје на мрежњачи које је мало светлије од њених околних делова и има бледоружичасту до жутоцрвенкасту боју. У том подручју нама фоторецептора, па нема ни осећаја вида и то место се назива слепа мрља мрежњаче. Коришћењем офталмоскопа лако можемо уочити слепу мрљу. Стање папиле умногоме зависи од циркулације крви, односно од допремања храњивих материја и кисеоника. У стању повећаног очног притиска смањује се исхрана папиле очног нерва  и оштећења и пропадања нервних влакана.  Овакво стање се назива глауком и може до доведе до трајног губитка вида.

Очни нерв је део централног нервног система, а не периферног нервног система.

.

Maгнетно поље струјног проводника

Око сваког проводника кроз који протиче струја постоји магнетно поље. 

Посматраћемо праволинијски приводник кроз који протиче струја и који је приказан на слици 1.:

Слика 1.: Око проводника са струјом се ствара магнетно поље

Линије магнетног поља струјног проводника су концентричне кружнице са центром на проводнику.

Правац магнетне индукције има правац тангенте на линију магнетног поља.

Смер вектора магнетне индукције је одређен правилом десне шаке:

Ако проводник обухватимо десном шаком тако да нам палац показује смер струје, тада нам савијени прси показују смер магнетне индукције (види слику 2).

Слика 2.: Правило десне шаке којим одређујемо смер магнетне индукције код проводника са струјом.

 

Magnetna indukcija. Jačina magnetnog polja. Magnetni fluks

Magnetna indukcija (oznaka B) je vektorska fizička veličina koja opisuje magnetno polje. Pored ove veličine, magnetno polje može da se opiše i preko jačine magnetnog polja H. Magnetna indukcija je proizvod magnetne propustljivosti (permeabilnosti) sredine μ i jačine magnetnoga polja H, to jest:

Magnetno polje se grafički prikazuje linijama magnetnog polja.

Pravac vektora B u bilo kojoj tački polja poklapa se sa pravcem tangente na liniju magnetnog polja, a smer vektora B je određen smerom magnetnih linija.

Sl. 1. Vektor B uvek ima pravac tangente na linije magnetnog polja (koje su označene plavom bojom), a smer vektora B ima smer linija magnetnog polja (crvene strelice).

Merna jedinica magnetne indukcije je tesla (T) .

Još jedna bitna karakteristika magnetnog polja je magnetni fluks. Magnetni fluks je fizička veličina koja se može opisati kao broj linija magnetnog polja koje prolaze kroz neku površinu S, a označava se grčkim slovom Φ. 

Intenzitet magnetne indukcije izračunava se na osnovu formule:

Φ=B·S·cosθ

gde je  θ ugao između vektora magnetnog polja B i površine S (slika 2).

                                                                                              Sl.2 Magnetni fluks

 

Merna jedinica za magnetni fluks je veber (Wb). 1 Wb = 1 Tm²

 

 

Унутрашњи део ока

Унутрашњи део ока  је мрежњача (retina). Мрежњача је најважнији део ока, јер се на њој ствара видни процес. Мрежњача је преко очног нерва директан изданак мозга. Мрежњача се дели на три дела, и то су: дужични део, цилијарни део и оптички део. Дужични и цилијарни део су веома танки слојеви мрежњаче (састављени из само једног слоја ћелија) и немају чулне ћелије (фоторецепторе), па представљају слепи део мрежњаче. Оптички део мрежњаче је највећи део мрежњаче који облаже  судовњачу, а са унутрашње стране је у додиру са стакластим телом. Оптички део мрежњаче је потпуно провидан. На оптичком делу мрежњаче разликујемо слепу мрљу и жуту мрљу. Слепа мрља је место на коме очни нерв прелази у мрежњачу. У том подручју нема чулних ћелија (фоторецептора). Жута мрља (макула) има облик елипсе пречника 1,5-2mm. У централном делу жуте мрље налази се мало удубљење које се зове видна јамица (foveola). У подручју жуте мрље се налазе само чепићи-фоторецептори који омогућавају централни (најфинији) вид и разликовање боја. У осталом делу мрежњаче (изван жуте мрље и даље према периферији) налазе се само штапићи-фоторецептори који омогућавају периферни вид (видно поље) и вид у сумраку.

ЖУТА МРЉА је централни део мрежњаче и назива се још и ЦЕНТАР ЈАСНОГ ВИДА. На жутој мрљи се образује слика предмета кога посматрамо, а уједно нам она омогућава и да распознајемо боје.

Оптички део мрежњаче се састоји из 10 слојева, a последња 2 слоја садрже фоторецепторске ћелије (чепиће и штапиће). Да би светлост дошла до чепића и штапића, мора проћи кроз свих 8 слојева. Када светлост дође до чепића и штапића, она се у њима претвара у нервни импулс који се очним нервом одводи до центра за вид у мозгу где се слика обрађује и коначно формира.