Szukaj
flash
uwzględnij zasoby typu flash
    • Rodzaje:
    • Wszystkie
    • Baza wiedzy
    • Materiały
    • Aplikacje
    • Przedmioty:
    • Język polski
    • Matematyka
    • Geografia
    • Chemia
    • Historia
    • Fizyka
    • Biologia
    • Filozofia
     
    Baza wiedzy
    Zasada Fermata na przykładzie modelu załamania
    Załamanie a zasada Fermata (html5)
    Załamanie, rola czasu i prawo Snelliusa (html5)
    Odbicie i rola czasu (html5)
    Odbicie, czas i prawo odbicia (html5)
    Zwierciadła i czas (html5)
    Aplikacje
    Zasada Fermata na przykładzie modelu załamania
    Zasada Fermata zastosowana do modelu załamania światła. © 2015, Fu-Kwun Hwang; lookang; tina. Udostępniono na licencji Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike
    Załamanie, a zasada Fermata
    Załóżmy, że mamy dwa punkty i chcemy, żeby promień światła biegł od jednego punktu do drugiego. W tej symulacji, pierwszy punkt jest w kolorze czerwonym, a drugi punkt jest w kolorze fioletowym. Zgodnie z zasadą Fermata: Promień świetlny poruszający się (w dowolnym ośrodku) od punktu A do punktu B przebywa najkrótszą możliwie drogę optyczną, czyli taką, na której przebycie potrzebuje minimalnego czasu. W ośrodku jednorodnym będzie poruszać się wzdłuż linii prostej łączącej te dwa punkty. Nieco bardziej interesująco wygląda to przy zmianie ośrodka. W tej symulacji mamy do czynienia z dwoma ośrodkami. Punkt 1, od którego biegnie promień świetlny, znajduje się w ośrodku 1 (na przykład powietrze), podczas gdy w punkt 2, do którego zmierza, znajduje się w ośrodku 2 (na przykład szkło). Można regulować współczynnik załamania każdego ośrodka, a także zmieniać położenie punktów 1 i 2. Można także zmieniać hipotetyczne położenie trzeciego punktu (kolor zielony w symulacji), znajdującego się na granicy pomiędzy ośrodkami, przez który światło miałoby przechodzić na swojej drodze od punktu 1 do punktu 2. Należy znaleźć takie położenie tego punktu, żeby czas przejścia z punktu 1 do punktu 2 był minimalny. Innymi słowy, na podstawie zasady Fermata, trzeba podać rzeczywisty tor światła. Andre Duffy na licencji CC BY-SA 4.0. Źródło http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/
    Załamanie, rola czasu i prawo Snelliusa (html5)
    Symulacja pokazuje związek między zasadą Fermata (najkrótszego czasu), a prawem Snelliusa (prawo załamania). Andre Duffy na licencji CC BY-SA 4.0. Źródło http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/
    Odbicie i rola czasu (html5)
    Załóżmy, że mamy dwa punkty i chcemy, żeby promień światła biegł od jednego z tych punktów do drugiego, odbijając się po drodze od zwierciadła płaskiego. W tej symulacji, pierwszy punkt jest w kolorze czerwonym, a drugi w kolorze fioletowym. Ustaw, klikając i-przeciągając, położenia pkt 1 (czerwony) i 2 (fioletowy) w powietrzu. Następnie kliknij i przeciągnij trzeci punkt (koloru zielonego), który znajduje się na powierzchni zwierciadła - zmieniając hipotetyczne położenie punktu odbicia promienia na drodze z punktu 1 do punktu 2. Należy znaleźć takie położenie tego punktu, żeby czas przejścia z punktu 1 do punktu 2 był minimalny. Innymi słowy, na podstawie zasady Fermata, trzeba podać rzeczywisty tor biegu światła. Andre Duffy (pomysł Dan MacIsaac) na licencji CC BY-SA 4.0. Źródło http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/
    Odbicie, czas i prawo odbicia (html5)
    Symulacja pokazuje związek między zasadą Fermata (najkrótszego czasu), a prawem odbicia. Andre Duffy (pomysł Dan MacIsaac) na licencji CC BY-SA 4.0. Źródło http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/
    Zwierciadła i czas (html5)
    Symulacja wyjaśnia istotną rolę ​​czasu biegu promieni w tworzeniu obrazów powstających w zwierciadłach. Powierzchnia falowa biegnąca od przedmiotu jest wyświetlana na czerwono. Fala biegnie w kierunku zwierciadła i odbija się od niego. Zwierciadło zmienia kształt powierzchni falowej, która ma teraz środek nie w końcu strzałki, lecz w końcu jej obrazu. W przypadku obrazu rzeczywistego powierzchnia falowa zbiega się w wierzchołku obrazu - każdy punkt powierzchni falowej dociera tu w tym samym momencie. Czas biegu promienia światła od wierzchołka przedmiotu do zwierciadła i, po odbiciu, do wierzchołka obrazu jest taki sam, niezależnie od tego, w którym punkcie nastąpiło odbicie. W przypadku powstawania obrazu pozornego sytuacja jest podobna z wyjątkiem tego, że po odbiciu, punkty powierzchni falowej oddalają się od końca obrazu. W symulacji pokazano też, jak wyglądałaby powierzchnia falowa gdyby była wysyłana z wierzchołka obrazu (w kolorze fioletowym). W zwierciadle płaskim, rzeczywista powierzchnia falowa i ta pozorna docierają do zwierciadła jednocześnie, łącząc się w jedną. W zwierciadłach rozpraszających lub skupiających, gdy powstaje obraz pozorny, rzeczywiste i pozorne powierzchnie falowe nie docierają już równocześnie, ale nadal można zobaczyć, jak odbicie zmienia kształt powierzchni falowej, tak, że ma ona środek w wierzchołku obrazu, a nie w wierzchołku przedmiotu. Zauważ, że w niektórych przypadkach może wystąpić niewielkie zniekształcenie powierzchni falowej, związane z aberracją sferyczną - zwierciadło kuliste nie jest odpowiednim kształtem, aby uzyskać doskonały obraz (w rzeczywistości kształt powinien być paraboliczny). Andre Duffy na licencji CC BY-SA 4.0. Źródło http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/
    Zwierciadła i czas (rola czasu w tworzeniu obrazu) - wykres
    Możesz przeciągnąć czubek przedmiotu (fioletowa strzałka), aby zmienić jego wysokość i odległość od zwierciadła oraz możesz przeciągnąć ognisko (wypełnione fioletowe kółko), aby zmienić ogniskową. Możesz także przeciągnąć czubek obrazu (niebieska strzałka) i umieścić go w dowolnym położeniu, aby zbadać, czym wyróżnia się to szczególne miejsce, w którym, w rzeczywistości, obraz powstaje. Symulacja napisana z myślą o "rozważeniu wszystkich torów" (Richard Feynman). Dlaczego obraz NIE jest formowany w danym punkcie? Cóż, światło biegnące od różnych punktów zwierciadła na skutek różnicy faz wygasza się. Tylko w punkcie obrazu światło dociera w zgodnej fazie i dzięki konstruktywnej interferencji tworzy obraz. W idealnym przypadku, gdy obraz umieścimy w faktycznym punkcie powstawania obrazu diagram powinien zawsze pokazywać punkty ustawione wzdłuż osi - diagram pokazuje różnicę w czasie biegu dla promieni, które przechodzą od przedmiotu do obrazu przez różne punkty zwierciadła. Punkt 6 jest punktem, w którym oś optyczna przecina zwierciadło - różnice czasowe są mierzone w odniesieniu do tego punktu. W niektórych przypadkach nie będzie perfekcyjnego wyrównania, z powodu aberracji sferycznej - zwierciadło sferyczne nie jest w rzeczywistości idealnym kształtem, więc niektóre punkty zewnętrzne podróżują nieco dłużej lub krócej niż oczekiwano. Zmniejszenie zakrzywienia (wzrost promienia krzywizny), minimalizuje ten problem. Andre Duffy na licencji CC BY-SA 4.0. Źródło http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/
    Zwierciadła i czas (rola czasu w tworzeniu obrazu) - przeciągany
    W tej wersji symulacji można przeciągnąć koniec przedmiotu (czerwona strzałka), aby zmienić jego wysokość i odległość od zwierciadła, oraz przeciągnąć ognisko (wypełnione kółko), aby zmienić ogniskową. Symulacja wyjaśnia istotną rolę ​​czasu: powierzchnia falowa wysyłana od przedmiotu - końca strzałki - jest pokazana na czerwono. Fala biegnie w stronę zwierciadła i odbija się od niego. Zwierciadło zmienia kształt powierzchni fali na inny, skupiający się na wierzchołku obrazu. W przypadku rzeczywistego obrazu, punkty powierzchni falowej zbiegają się w końcu obrazu - każdy punkt dociera do obrazu w tym samym momencie. Światło biegnie od wierzchołka przedmiotu do wierzchołka obrazu w takim samym czasie, niezależnie od tego, w którym punkcie zwierciadła odbija się - to inny sposób definiowania punktu obrazu. Fala zaczyna następnie oddalać się od obrazu, rozchodząc się tak samo jak światło od rzeczywistego obiektu - dlatego widzimy obraz. W przypadku powstawania obrazu pozornego sytuacja jest podobna, z wyjątkiem tego, że zwierciadło zmienia kształt powierzchni fali tak, że światło wydaje się odbiegać od czubka obrazu - symulacja wysyła odpowiadającą pozorną powierzchnię falową (w kolorze fioletowym). W przypadku zwierciadła płaskiego rzeczywista i pozorna powierzchnia falowa docierają do niego jednocześnie, łącząc się w jedno. W przypadku obrazów pozornych w zwierciadłach sferycznych nie docierają jednocześnie, ale nadal widać, że zwierciadło zmienia kształt powierzchni falowej tak, że jest wyśrodkowana na czubku obrazu, a nie na wierzchołku przedmiotu. W niektórych przypadkach można zauważyć niewielkie zniekształcenie powierzchni falowej, wynikające z aberracji sferycznej - zwierciadło sferyczne nie jest w rzeczywistości odpowiednim kształtem, aby uzyskać doskonałe obrazy (w rzeczywistości kształt powinien być raczej paraboliczny). Andre Duffy na licencji CC BY-SA 4.0. Źródło http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/
    Zasada Fermata
    Sprawdź, za pomocą interaktywnej symulacji, w jaki sposób prawo Snelliusa wynika z zasady najkrótszego czasu; zrozum, w jaki sposób promienie światła zmieniają kierunek na granicy między ośrodkami.