След като дадох идея кои са трите основни области в оптиката, мога да започна да разглеждам едно по едно по-важните и по-интересните явления. Започвам с геометрична оптика, защото тя позволява лесно и интуитивно да се въведат някои основни понятия. Повечето от това, което следва, е учено в училище. Тук само ще се спра на основните моменти, за да припомня на забравилите.

Скоростта на светлината

В празното пространство (вакуум) светлината се движи с постоянна скорост, която е еднаква във всички инерциални отправни системи. Това твърдение е било доказано благодарение на експеримента на Майкелсон и Морли и в последствие е залегнало в основата на специалната теория на относителността на Айнщайн. Повече за теорията на относителността има на достъпен български в блога за Вселената, аз няма да се спирам тук на нея, само ще спомена едно от най-важните нейни следствия. А именно, нито материята, нито информацията могат да се движат със скорост по-голяма от скоростта на светлината във вакуум (бележи се с $c$). Това е наистина бързо — за една секунда светлината изминава във вакуум 299 792 458 метра. Всъщност, от 1983 г. дефиницията за един метър е разстоянието, което светлината изминава във вакуум за 1/299 792 458 части от секундата.

Добре де, направих малко отклонение от темата. Причината беше да дам най-бегла представа за значението на тази константа ($c$) за физиката. Макар че съм почти сигурен, че не съм успял.

В евентуални бъдещи сметки няма да се тормозя с голяма точност и ще приемам скоростта на светлината за

$$ c = 3\times10^8 m/s.$$

Току-що скъсих метъра с около 2 промила или с цели 0.2 mm. ;-)

Показател на пречупване

Досега ставаше въпрос за скоростта на светлината в празното пространство. В материалните среди (например въздух, вода, стъкло) скоростта на светлината е по-ниска:

$$ v = \frac{c}{n},$$

където $c$ е скоростта на светлината във вакуум, $v$ е скоростта на светлината в материалната среда, а множителят $n$ се нарича показател на пречуване на дадената среда. В различните среди, най-общо казано, светлината се разпространява с различна скорост и поради това показателят на пречупване е различен за различните среди. Разбира се, той е по-голям от единица, защото няма как светлината да се движи по-бързо в материална среда, отколкото във вакуум.

Но защо точно “показател на пречупване”?

Continue reading →