Optică | Fizică | BAC 2026

Natura luminii

Lumina = undă electromagnetică transversală, v = 3 · 10⁸ m/s în vid.

Spectrul vizibil: 400 nm (violet) → 700 nm (roșu)

Fotoni: lumina se comportă și ca particule (fotoni) cu energia E = hf = hc/λ

h = 6,63 · 10⁻³⁴ J·s (constanta lui Planck)

Reflexia luminii

Legea reflexiei: unghiul de incidență = unghiul de reflexie

θᵢ = θᵣ (măsurate față de normală la suprafață)

Raza incidentă, normala și raza reflectată sunt în același plan.

Refracția luminii (Legea Snell-Descartes)

La trecerea luminii dintr-un mediu în altul:

n₁ · sinθ₁ = n₂ · sinθ₂

n = indicele de refracție al mediului (adimensional, n ≥ 1)
n_vid = 1, n_aer ≈ 1, n_apă ≈ 1,33, n_sticlă ≈ 1,5

Indicele de refracție: n = c/v (c = viteza în vid, v = viteza în mediu)

Trecere din mediu rar → dens (n₁ < n₂): raza se îndoaie spre normală (θ₂ < θ₁)

Trecere din mediu dens → rar (n₁ > n₂): raza se îndepărtează de normală (θ₂ > θ₁)

Reflexia totală

Apare când lumina trece din mediu dens în mediu rar (n₁ > n₂) și θ₁ > θ_critic.

Unghiul critic:

sinθ_c = n₂/n₁

La θ₁ = θ_c: raza refractată merge paralel cu suprafața (θ₂ = 90°)

La θ₁ > θ_c: nu mai există raza refractată — toată lumina e reflectată.

Aplicații: fibra optică, prisme optice totale.

Lentile subțiri

Tipuri

Convergente (convexe): mai groase la mijloc. Adună razele paralele într-un focar real.

Divergente (concave): mai subțiri la mijloc. Divergă razele, focar virtual.

Ecuația lentilei subțiri (Gauss)

1/f = 1/d_o + 1/d_i (sau 1/OC’ = 1/OC + 1/OF)

f = distanța focală [m] (f > 0 convergentă, f < 0 divergentă)
d_o = distanța obiect–lentilă
d_i = distanța imagine–lentilă (d_i > 0 imagine reală, d_i < 0 imagine virtuală)

Vergența (puterea dioptrică): D = 1/f [dioptrii, δ]

Mărirea liniară

m = d_i / d_o = y_i / y_o

m > 0 → imagine dreaptă; m < 0 → imagine răsturnată

|m| > 1 → mărită; |m| < 1 → micșorată

Construcția grafică (3 raze principale)

Raza paralelă la axă → trece prin focarul imagine F’
Raza prin centrul optic O → nu se refractă
Raza prin focarul obiect F → iese paralelă la axă

Oglinzi sferice

Oglinda concavă (centrul de curbură în față): poate forma imagini reale sau virtuale.

Oglinda convexă (centrul de curbură în spate): formează imagini virtuale, drepte, micșorate.

Ecuația oglinzii sferice: 1/f = 1/d_o + 1/d_i

Relație dintre raza de curbură R și distanța focală f: f = R/2

Instrumente optice

Ochiul uman

Acomodarea: modificarea curburii cristalinului.

Punctul proximum (PP): cea mai mică distanță la care ochiul poate vedea clar (~25 cm pentru ochi normal)

Punctul remotum (PR): cea mai mare distanță (∞ pentru ochi normal)

Miopie: PR < ∞ (ochiul prea convergent) → corecție cu lentile divergente

Hipermetropie: PP > 25 cm (ochiul prea slab convergent) → corecție cu lentile convergente

Lupa

Lentilă convergentă, obiectul în interiorul focarului → imagine virtuală, dreaptă, mărită.

Mărirea unghiulară: M = 25/f (f în cm)

Microscopul

Obiectiv + ocular. Obiectivul formează imagine reală mărită, ocularul o măreș ca o lupă.

Luneta (telescopul)

Obiectiv + ocular. Obiectivul are distanță focală mare, ocularul are distanță focală mică.

La examen

Snell-Descartes: n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ — unghiurile față de normală, nu față de suprafață
Reflexie totală: posibilă doar dens → rar, sinθ_c = n₂/n₁
Ecuația lentilei: 1/f = 1/d_o + 1/d_i — semne: d_i negativ = imagine virtuală
Lentilă convergentă: f > 0; divergentă: f < 0 (la calcule, pune f cu semn!)
Mărire: m = d_i/d_o — dacă e negativ, imaginea e răsturnată