Geometrijska optika

Geometrijska optika objašnjava mnoge optičke pojave predstavljajući svjetlost zracima kao pravcima prostiranja energije . Zasnovana je na sljedećim zakonima :
 1. Zakon prevolinijskog postiranja svjetlosti
 2. Zakon nezavisnosti rasprotiranja svjetlostih snopova
3. Zakon odbijanja (refleksije) svjetlosti
4. Zakon prelamanja (retrakcije) svjetlosti

1. Zakon pravolinijskog prostiranja svjetlosti glasi : u homogenoj providnoj sredini svjetlost se prostire pravolinijski .
Posljedica ovog zakona je pojava sjenke i polusjenke raznih objekata na površini Zemlje.
Sjenka nastaje iza neprovidnog tijela osvijetljenog tačkastim izvorom svjetlosti u čiji prostor ne dopire ni jedan svjetlosni zrak.

 Polusjenka je dio prostora iza neprovidnog tijela osvijetljenog tačkastim svjetlosnim izvorom u čiji prostor od izvora svjetlosti stiže po neki svetlosni zrak.
Poznate pojave u prorodi, pomračenje Sunca i Mjeseca, direktne su posljedice pravolinijskog prostiranja svjetlosti.

Ako je raspored nebeskih tijela kao na slici mjesečeva sjena pada na određena mjesta na Zemlji i na njima dolazi do potpunog (totalnog) pomračenja Sunca. Posmatračima sa Zemlje Mjesec, tada, potpuno zaklanja Sunce. Na mjestima na Zemlji koja se nalaze u Mesečevoj polusjenci dolazi do djelimičnog pomračenja Sunca.

Potpuno (totalno) pomračenje Mjeseca nastaje kada Mjesec uđe u Zemljinu sjenku, a do djelimičnog pomračenja dolazi kada se nađe u Zemljinoj polusjenci . To je moguće samo onda ako se Mjesec pri kretanju oko Zemlje nađe u pravcu Sunce – Zemlja – Mjesec.Zakon pravolinijskog prostiranja svetlosnog zraka u homogenoj sredini je približan jer postoje mala odstupanja pri nailaženju svjetlosti na ivice neprovidnih tijela (pojava difrakcije).

2. Zakon nezavisnosti rasprostiranja svjetlosnih snopova glasi: ako jedan snop zraka svjetlosti prolazi kroz drugi snop, jedan na drugog ne utiču . Svaki zrak se prostire nezavisno od ostalih. Kod ovog zakona postoje mala ostupanja to jest pojava interferencije svetlosti i stvaranje interferencione slike u koliko svjetlosni zraci imaju istu talasnu dužinu i konstantnu faznu razliku (koherentni talasi).

3. Zakon odbijanja (refleksije) svjetlosti glasi : pri odbijanju svjetlosti odbojni zrak leži u istoj ravni sa upadnim zrakom i normalom na graničnu površinu u tački upada, a odbojni ugao r jednak je upadnom uglu u . Zakon odbijanja svjetlosti govori o promjeni pravca prostiranja svjetlosti na graničnoj površini dvije optičke sredine, gdje se jedan deo odbija a drugi prelama. U određenoj mjeri svjetlost se odbija od svakog tijela. Ako se snop svjetlosti odbija o ravnu glatku površinu onda dolazi do usmjerenog odbijanja a ako je površina neravna, zraci se odbijaju u različitim pravcima, difuzno odbijanje svetlosti. Koji će dio svjetlosti biti odbijen a koji će preći u drugu sredinu zavisi od prirode sredine, upadnog ugla i talasne dužine svjetlosti. Ako kroz tačku, u kojoj se zrak odbija od površine, povučemo normalu na tu površinu, ugao koji normala gradi sa upadnim zrakom, naziva se upadni ugao, a ugao sa odbojnim zrakom, naziva se odbojni ugao.
Zakono odbijanja svjetlosti glasi:”Upadni ugao jednak je odbojnom uglu α=β pri čemu upadni zrak, normala i odbojni zrak leže u istoj ravni. Zakon određuje pravac odbijenog zraka, a bio je poznat još Euklidu u 3.veku p.n.e.

4. Zakon prelamanja (refrakcije) svjetlosti glasi : upadni zrak, normala na graničnu površinu u tački upada i prelomni zrak leže u istoj ravni, a odnos upadnog i prelomnog ugla je dat relacijom :