1. A fény viselkedése két közeg határán
1.1. a) A fény elnyelődése
1.1.1. A fény új közeg határfelületéhez érkezve energiájának egy részét átadja az új közegnek. Ezt a jelenséget szoktuk úgy nevezni, hogy a fény elnyelődik.
1.2. b) A fény visszaverődése
1.2.1. Fényvisszaverődés törvényei: 1. A beeső fénysugár, a beesési merőleges és a visszavert fénysugár egy síkban van. 2. A visszaverődési szög egyenlő a beesési szöggel.
1.3. c) A fény törése
1.3.1. Fény törése akkor következik be, ha a fény olyan új közeghez érkezik, amelyben más a terjedési sebessége. Ilyenkor legtöbbször a terjedési iránya is megváltozik. Az elnevezések hasonlóak a visszaverődésnél megismertekkel, csak visszavert fénysugár helyett megtört fénysugár, visszaverődési szög helyett törési szög szerepel.
1.3.2. Fénytörés törvényei: 1. A beeső fénysugár, a beesési merőleges és a megtört fénysugár egy síkban vannak. 2. A beesési és a törési szög szinuszainak a hányadosa megegyezik az egyes közegekben mérhető terjedési sebességek hányadosával. Ez a hányados a második közegnek az első közeghez viszonyított törésmutatójával egyenlő
1.4. d) A fény teljes visszaverődése
1.4.1. Ez a jelenség akkor következik be, ha a fény az optikailag sűrűbb közeg felől a ritkább felé halad. Ilyenkor a törési szög nagyobb, mint a beesési szög.
1.5. e) Plánparalel lemez fénytörése
1.5.1. Két párhuzamos síkkal határolt átlátszó testet plánparalel lemeznek nevezünk. A ferdén beeső fénysugarat a plánparalel lemez önmagával párhuzamosan eltolja.
1.6. f) A prizma fénytörése
1.6.1. Egymással szöget bezáró síklapokkal határolt átlátszó test a prizma. A síklapok által bezárt szöget a prizma törőszögének nevezzük
1.7. g) Fénytörés a természetben
2. Leképezés tükrökkel
2.1. a) Leképezés síktükörrel
2.1.1. A síktükör által alkotott kép jellemzői: a kép egyenes állású, látszólagos, a képtávolság megegyezik a tárgytávolsággal, a képnagyság megegyezik a tárgynagysággal, a jobb és a bal oldal felcserélődik.
2.2. b) Gömbtükör jellemzői
2.2.1. A gömbtükör egy olyan gömbhéjszelet, amelynek vagy a külső vagy a belső felülete tükröz.
2.3. c) Leképezés homorú gömbtükörrel
2.3.1. Ha egy gömbtükör belső felülete tükröz, akkor beszélünk homorú gömbtükörről.
2.3.2. képalkotása : valódi, fordított állású és kicsinyített
2.4. d) Leképezés domború gömbtükörrel
2.4.1. Ha egy gömbtükör külső felülete tükröz, akkor beszélünk domború gömbtükörről.
2.4.2. képalkotása: virtuális, egyenes állású kicsinyített képet alkot.
2.5. e) Gömbtükrök leképezési törvénye
2.5.1. Gömbtükröknél a tárgytávolság, a képtávolság és a fókusztávolság közötti kapcsolatot a leképezési törvénnyel fejezhetjük ki.
2.5.2. Nagyítása: A nagyítás a képnagyság és a tárgynagyság hányadosa. Jele: N
3. Leképezés optikai lencsékkel
3.1. a) Optikai lencsék jellemzői
3.2. b) Gyűjtőlencse képalkotása
3.2.1. Ha a tárgy a kétszeres fókusztávolságon kívül helyezkedik el, akkor a kép a lencse túlsó oldalán az egyszeres és a kétszeres fókusztávolság között keletkezik. A kép valódi, fordított állású és kicsinyített.
3.2.2. Ha a tárgy a kétszeres fókusztávolságban helyezkedik el, akkor a kép a lencse túlsó oldalán szintén a kétszeres fókusztávolságban keletkezik. A kép valódi, fordított állású és a nagyítása 1.
3.2.3. Ha a tárgy az egyszeres és a kétszeres fókusztávolság között van, akkor a kép a lencse másik oldalán a kétszeres fókusztávolságon kívül keletkezik. A kép valódi, fordított állású és nagyított. Ha a tárgy a fókuszban helyezkedik el, akkor nem keletkezik kép.
3.3. c) Szórólencse képalkotása
3.3.1. A szórólencse bármely tárgyhelyzetben virtuális, egyenes állású és kicsinyített képet alkot.
3.4. d) Lencsék nagyítása
3.4.1. A nagyítás a képnagyság és a tárgynagyság hányadosa. Jele: N
3.5. e) Lencsék leképezési törvénye
3.5.1. Lencséknél a tárgytávolság, a képtávolság és a fókusztávolság közötti kapcsolatot a leképezési törvénnyel fejezhetjük ki
4. A geometriai optika tárgya
4.1. A fénytan (optika) a fényjelenségekkel és a fény terjedési törvényeivel foglalkozik. A geometriai optika egyszerű modell, amely a fény terjedését a fényforrásból minden irányba kilépő fénysugarakkal írja le, és nem foglalkozik a fény természetével (hullám vagy részecske).
4.2. Alapfeltevései a következők: a fénysugár homogén közegben egyenes vonalban terjed, új közeg határfelületén megtörik és/vagy visszaverődik, a fénysugár útja megfordítható.
5. Geometriai optikában használatos alapfogalmak
5.1. a) Fényforrások és csoportosításuk
5.1.1. Környezetünkről nagyon sok információt a látás útján, a fény segítségével szerzünk. Szemünkbe a fény kétféle úton juthat: közvetlenül a fényt kibocsátó testről, más testekről való visszaverődés útján. Ez a fényforrások csoportosításának egyik alapja. Elsődleges fényforrás: az olyan fényforrás, amely saját maga bocsátja ki a fényt. Ilyen például: Nap, csillagok, gyertya, izzólámpa. Másodlagos fényforrás: ezek olyan fényforrások, amelyek csak a ráeső fény visszaverődése miatt láthatók. Ilyen például: Hold, asztal, könyv. A fényforrásokat méretük alapján is szokták csoportosítani. Pontszerű fényforrások: A fényforrás mérete a vizsgált jelenségnél fellépő méretekhez képest elhanyagolható. Kiterjedt fényforrás: A fényforrás mérete nem elhanyagolható.
5.2. b) Fénysugár
5.2.1. Az igen vékony párhuzamos fénynyalábot fénysugárnak nevezzük.
5.3. c) Árnyék, félárnyék
5.3.1. Ha egy pontszerű fényforrás és az ernyő közé egy átlátszatlan tárgyat helyezünk, akkor az ernyőn kirajzolódik a test éles árnyéka. Az árnyéktérbe a fényforrásból egyetlen egy fénysugár sem érkezik.
5.3.2. Ha a pontszerű fényforrást kiterjedt fényforrásra cseréljük, akkor az árnyék határa elmosódik, szélén fokozatosan világosodik. Lesz az árnyéktérnek olyan része, amelyet a fényforrásnak csak bizonyos részei világítanak meg. Ez a félárnyékos rész.
6. Fény terjedési sebessége
6.1. c=3*10^8m/s
7. Optikai eszközök
7.1. a) Tükrök
7.1.1. Visszapillantó tükör: Domború gömbtükör. Kicsinyített egyenes állású képet ad.
7.1.2. Borotválkozó-tükör: Homorú gömbtükör, amely a fókusztávolságon belüli tárgyakról nagyított, egyenes állású látszólagos képet ad.
7.1.3. Reflektorokban lévő tükör: Homorú gömbtükör, amelynek fókuszpontján helyezik el a reflektor lámpáját.
7.1.4. Periszkóp: Két egymással párhuzamosan elhelyezett síktükör teszi lehetővé, hogy az akadály mögé lássunk.
7.2. b) Lencse felhasználásával készített optikai eszközök
7.2.1. Lupé
7.2.2. Fénymikroszkóp
7.2.3. Távcsövek
7.2.4. Fényképezőgép
7.2.5. Diavetítő
7.2.6. Emberi szem