Reflexión
y
refracción son dos procesos que cambian los recorridos dirección de la luz. Utilizando las ecuaciones para el cálculo de la reflexión y la refracción, se puede predecir dónde rayos que encuentran una superficie irán - si reflejan o refractan (rebotan en la superficie o se doblan a través de él) - que es un concepto importante en el estudio de la óptica. Las siguientes ecuaciones le ayudan a determinar ángulos de reflexión y refracción:
La ley de la reflexión: los ley de la reflexión muestra la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo reflejado por un rayo de luz incidente sobre una superficie. Los ángulos se miden en relación a la superficie normales (una línea que es perpendicular a la superficie), no con respecto a la propia superficie. Aquí está la fórmula:
El índice de refracción: Esta cantidad se describe el efecto de los átomos y moléculas de la luz a medida que viaja a través de un material transparente. Utilice esta fórmula básica para el índice de refracción:
La ley de Snell o la ley de la refracción: Snell'ley s muestra la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de transmisión (ángulo refractado) para un rayo de luz incidente sobre una superficie de un material transparente. Usted puede ver cómo funciona la ley de Snell en la siguiente fórmula:
El ángulo crítico para la reflexión interna total: Reflexión interna total es la situación en la que los accesos de luz y refleja fuera de la superficie de un material transparente sin transmitir a través de la superficie. Utiliza el Ángulo crítico (el ángulo mínimo de incidencia en la reflexión interna total se lleva a cabo.). Para que se produzca la reflexión interna total, la luz debe empezar en el material con el índice más alto. Aquí está la fórmula:
Ecuaciones de Imagen Óptico
Imaging es una función clave de la óptica. Ecuaciones específicas óptica pueden ayudarle a determinar las características básicas de una imagen y predecir donde va a formar. Use las siguientes ecuaciones óptica para sus necesidades de imagen:
Aumento lateral: Aumento lateral es una forma en que puede describir lo grande que se compara la imagen al objeto original. Aquí están las ecuaciones:
Localización de las imágenes formadas por espejos: Un objeto colocado una cierta distancia de un espejo producirá una imagen a una cierta distancia desde el espejo. En algunos casos en que se curvan los espejos, se le puede dar la distancia focal de un espejo. Utilice estas ecuaciones:
Ubicación de las imágenes formadas por una superficie de refracción: Un objeto colocado a una cierta distancia de una superficie refractante producirá una imagen a una cierta distancia de la superficie. La ecuación para esto es
Fórmula del fabricante de lentes: Esta ecuación permite calcular la distancia focal de una lente si todo lo que sabes es la curvatura de las dos superficies. Aquí está la fórmula del fabricante de lentes:
La ecuación de la lente delgada: Un objeto colocado una cierta distancia de una lente producirá una imagen a una cierta distancia de la lente, y el lente delgada ecuación relaciona la ubicación de la imagen de la distancia del objeto y la distancia focal. La siguiente es la ecuación de la lente delgada:
Ecuaciones de polarización óptica
Polarización óptica es la orientación de los planos de oscilación de los vectores de campo eléctrico para muchas ondas de luz. Polarización óptica es a menudo una consideración importante en la construcción de muchos sistemas ópticos, por lo que las ecuaciones para trabajar con la polarización muy útil. Las siguientes ecuaciones destacan algunos conceptos importantes de polarización. Las ecuaciones que figuran aquí le permiten calcular cómo hacer que la luz polarizada por la reflexión y para determinar la cantidad de luz pasa a través de múltiples polarizadores:
Ángulo de polarización o ángulo de Brewster: Este ángulo es el ángulo de incidencia en la luz reflejada está polarizada linealmente. Aquí está la ecuación:
Ley Malus ': Esta ecuación permite calcular la cantidad de luz polarizada pasa a través de un polarizador lineal. La ecuación de la ley de Malus 'es
El retraso de fase en un material birrefringente: LA birrefringente material tiene dos índices de refracción. Al enviar la luz polarizada en un material birrefringente, los dos componentes se desplazan por el material con diferentes velocidades. Esta discrepancia puede dar lugar a un cambio en el estado de polarización o simplemente girar el estado de polarización. Utilice esta ecuación:
Ecuaciones de interferencia óptica
Óptico interferencia es sólo la interacción de dos o más ondas de luz. Interferencia óptica es útil en muchas aplicaciones, por lo que necesita para entender algunas ecuaciones básicas relacionadas con este fenómeno óptico. Las siguientes ecuaciones le permiten calcular diversas cantidades relacionadas con la interferencia óptica en las dos modalidades de interferencia más comunes.
La ubicación de las franjas brillantes y oscuras en el arreglo de interferencia de la doble rendija de Young: Las siguientes ecuaciones le permiten calcular la ubicación de la franjas brillantes (donde se produce la interferencia constructiva) y franjas oscuras (donde se produce la interferencia destructiva):
El desplazamiento de fase debido al espesor de película en interferencia de película delgada: Cuando la luz incide directamente sobre una película delgada (como una mancha de aceite en la superficie de una piscina de agua), los rayos de luz que reflejan desde la parte superior y la parte inferior de la película interfieren (ya sea constructiva o destructiva, dependiendo del espesor de la película y de la longitud de onda de la luz). Las siguientes ecuaciones determinan la interferencia constructiva o destructiva, dependiendo de si el desplazamiento de fase producido por la reflexión necesita ser desplazado por medio de la longitud de onda (la primera ecuación) o mantenido (la segunda ecuación):
Ecuaciones difracción óptica
Difracción es la respuesta de la luz para tener algo meterse con su camino, por lo que la difracción se produce sólo cuando algo bloquea parte del frente de onda. La difracción es el fenómeno por el cual la luz se curva alrededor de un obstáculo (esta flexión es no debido a la refracción, porque el material no cambia como refracción requiere). Las siguientes ecuaciones cubren las situaciones más comunes que involucran la difracción, incluida la resolución.
Resolución: Resolución es la separación angular mínima entre dos objetos de tal manera que se puede decir que hay dos objetos distintos. Aquí está la ecuación para determinar la resolución:
La ubicación de las franjas oscuras producidas por difracción a través de una sola rendija: Debido a que una ranura tiene una anchura mayor que la longitud de onda, los rayos de luz procedentes de diferentes partes de la ranura interferir entre sí, creando un patrón de franjas. Puede relativamente localizar fácilmente los puntos en los que la luz interfiere destructivamente utilizando la siguiente ecuación:
La ubicación de los diferentes órdenes de difracción de una rejilla de difracción: Una rejilla de difracción tiene un número muy grande de hendiduras espaciadas estrechamente juntos, de tal manera que la luz procedente de cada una de estas rendijas interfiere con la luz de los otros. Puede muy fácilmente identificar donde la luz interfiere constructivamente mediante la siguiente ecuación:
Las ecuaciones para las características de las fibras de fibra óptica
Además de formación de imágenes, redes de fibra óptica son probablemente la mayor aplicación de la óptica. La fibra óptica son fibras de vidrio muy largas y delgadas que transfieren la luz portadora de información de un lugar a otro, pero que pueden no estar a la vista directa de la otra. ¡Tienes que ser consciente de algunas características de la fibra especial que está utilizando para que pueda garantizar que la información se transmite con precisión desde un extremo de la fibra a la otra. Las siguientes ecuaciones cubren tres de los parámetros básicos necesarios para el correcto uso de fibras ópticas.
El ángulo máximo de aceptación de una fibra: Este ángulo es el ángulo más grande de incidencia en el que la luz puede entrar en el extremo de la fibra y ser totalmente reflejada internamente dentro de la fibra. Ángulos de incidencia mayor que este ángulo transmitirá a través de los lados de la fibra y no hacen que sea hasta el otro extremo. La ecuación para este ángulo es
La apertura numérica para una fibra: los apertura numérica es una medida del poder de captación de luz de la fibra. Tiene un valor máximo de 1 (toda la luz permanece atrapado dentro de la fibra) y un valor mínimo de 0 (sólo luz incidente en un ángulo de 0 grados en el extremo de la fibra permanece atrapada en la fibra). Utilice esta ecuación:
Dispersión intermodal en una fibra: Esta característica mide la diferencia en el tiempo que los diferentes modos de fibra toman para llegar a la final de la fibra. Cuanto mayor sea esta diferencia de tiempo, más corta la fibra tiene que ser por lo que la información de esta luz no se convierta en chatarra. Aquí está la ecuación: