Valo ja peilit - muistiinpanot

Valo

Silmällä nähtävää sähkömagneettista säteilyä
Etenee suoraviivaisesti poikittaisena aaltoliikkeenä tyhjiössä tai valoa läpäisevässä aineessa (ilma)
Voidaan kuvata valonsäteellä (malli)
Yksittäistä "valohiukkasta" voidaan kutsua fotoniksi mutta massaa sillä ei ole
Valon nopeus c ≈ 300 000 km/s
- seuraus: auringosta maahan n. 8 minuuttia

Kun valonsäde kohtaa ainetta:

menee suoraan läpi
menee läpi mutta taittuu (eli sen kulkusuunta muuttuu jonkin verran)
heijastuu sikin sokin (hajaheijastus)
peilautuu (peiliheijastus)
reagoi jotenkin
- lämmittää - sanotaan, että valo "imeytyy pintaan"
- aiheuttaa valokemiallisia reaktioita
  esim: aurinkopaneeli, ruoan pilaantuminen, UV-kovettuva lakka (UV-valo), paperin kellastuminen

Valonlähteet

Valaistuksen suureet

Valaistusvoimakkuus kertoo kuinka valoisaa on
- Sen yksikkö on 1 lx, luksi
  Ⓔ Kuun valo heijastama valo noin 0,25 lx
  Ⓔ Läksyjen teko vaatii noin 500 lx
  Ⓔ Pilvinen päivä noin 10 000 lx
Valon määrä (valovirta) eli valaisimen valaisuteho kertoo kuinka paljon "valonsäteitä" valaisin tuottaa
- Valon määrän yksikkö on 1 lm, luumeni
  Ⓔ Kynttilä noin 10 lm
  Ⓔ 9 watin energiansäästölamppu noin 800 lm
Valaistusvoimakkuuteen vaikuttavat valon määrä, tilan koko ja pintojen heijastavuus

	Varjonmuodostus Pistevalolle este aiheuttaa täydellisen varjon. Jos valopisteitä on kaksi tai valonlähde on pitkulainen, varjon reunat muuttuvat epätarkoiksi. Keskelle muodostuu sydänvarjo ja reunoille puolivarjo. Tilanne vastaa auringonpimennystä: Valonlähteenä Aurinko ja esteenä Kuu. Täydellinen auringon- pimennys nähdään siinä osassa Maata, jossa osutaan sydänvarjon kohdalle.
	Heijastuslaki Tulokulma ja heijastumiskulma ovat yhtä suuret. Kulmat mitataan valonsäteen ja heijastinpinnan normaalin väliltä. Normaali tarkoittaa pintaan nähden kohtisuoraa linjaa.
	Kuvan näkeminen tasopeilissä Jos kynttilästä peiliin on 1 m, niin kynttilä näyttää olevan 1 m peilin takana. Kuva on oikean kokoinen valekuva.
	Erilaiset peilipinnat Tasopeili: Kun tulokulma on 0°, myös heijastumiskulma on 0°. Säde kulkee pinnan normaalia pitkin. Kovera peili: -kokoaa valonsäteet -todellinen polttopiste peilin edessä -läheltä katsoen suurentaa Ⓔ hammaslääkärin peili -kauempaa kääntää kuvan ylösalaisin Kupera peili: -hajottaa valonsäteet -valepolttopiste peilin takan -pienentää mutta näyttää laajan alueen Ⓔ liikennepeili Merkinnät -Kuvan peilien kaarevuussäde r on 4 cm -Kaarevuuskeskipiste x -Polttoväli f (focal distance) on puolet kaarevuussäteestä, 2 cm -Polttopiste F (focal point) sijaitsee polttovälin etäisyydellä peilistä.

Kuvanmuodostumisen piirtosäännöt kaareville peileille (Tätä kaikkea ei tarvitse piirtää vihkoon!)

1. pääsäde piirretään vaakasuoraan ja heijastetaan polttopisteeseen (kovera) tai heijastetaan polttopisteestä poispäin (kupera)
2. pääsäde piirretään peilin keskikohtaan ja heijastetaan siten, että se noudattaa heijastumislakia. Säde kulkee kynttilän kohdalla yhtä kaukana keskilinjasta eli optisesta akselista mutta sen alapuolella.
Alla olevassa kuvasarjassa on käytetty paperilla 8 cm kaarevuussädettä, josta seuraa 4 cm polttoväli.

	Kovera peili ja kynttilä polttopistettä lähempänä. Suurempi valekuva oikein päin. Ⓔ meikkipeili
	Kovera peili ja kynttilä polttopisteessä. Ei kuvaa, koska säteet eivät kohtaa.
	Kovera peili ja kynttilä polttopisteen ja kaarevuuskeskipisteen välissä. Todellinen kuva, jonka voi heijastaa varjostimelle ylösalaisin ja suurennettuna
	Kovera peili ja kynttilä kaarevuuskeskipisteessä. Todellinen kuva ylösalaisin oikean kokoisena.
	Kovera peili ja kynttilä kauempana kuin kaarevuuskeskipisteessä. Todellinen kuva pienennettynä ylösalaisin
	Kupera pelili ja kynttilä polttovälin etäisyydellä peilistä. Pienennetty valekuva oikein päin
	Kupera peili ja kynttilä kaarevuussäteen etäisyydellä peilistä. Vielä pienempi valekuva oikein päin