Основные формулы. Пояснение к рабочей программе

Оптика - это раздел физики, изучающий природу светового излучения, его распространение и взаимодействие с веществом. Световые волны - это электромагнитные волны. Длина волны световых волн заключена в интервале [0,4·10^-6 м ÷ 0,76·10^-6 м]. Волны такого диапазона воспринимаются человеческим глазом.

Свет распространяется вдоль линий, называемых лучами. В приближении лучевой (или геометрической) оптики пренебрегают конечностью длин волн света, полагая, что λ→0. Необходимо изучить законы геометрической оптики (в контрольной работе это задачи 401-410).

Геометрическая оптика во многих случаях позволяет достаточно хорошо рассчитать оптическую систему. Простейшей оптической системой является линза (в контрольной работе это задачи 411-420).

При изучении интерференции света следует помнить, что интерференция наблюдается только от когерентных источников и что интерференция связана с перераспределением энергии в пространстве. Здесь важно уметь правильно записывать условие максимума и минимума интенсивности света и обратить внимание на такие вопросы, как цвета тонких пленок, полосы равной толщины и равного наклона (в контрольной работе это задачи 421-430).

При изучении явления дифракции света необходимо уяснить принцип Гюйгенса-Френеля, метод зон Френеля, понимать, как описать дифракционную картину на одной щели и на дифракционной решетке (в контрольной работе это задачи 431-440).

При изучении явления поляризации света нужно понимать, что в основе этого явления лежит поперечность световых волн. Следует обратить внимание на способы получения поляризованного света и на законы Брюстера и Малюса (в контрольной работе это задачи 441-450).

При изучении темы "Взаимодействие света с веществом" необходимо рассмотреть следующие явления.
Во-первых, при распространении световой волны в веществе скорость зависит от длины волны (или частоты). Это явление называется дисперсией света. Изучение явления дисперсии света, т.е. зависимости показателя преломления от длины волны, посвящены задачи 451-460 в контрольной работе.
Во-вторых, необходимо изучить такие явления, как поглощение света и рассеяние света.

Абсолютный показатель преломления где с - скорость света в вакууме, с=3·108 м/с, v - скорость распространения света в среде.
Относительный показатель преломления где n₂ и n₁ - абсолютные показатели преломления второй и первой среды.
Закон преломления где i - угол падения, r - угол преломления.
Формула тонкой линзы где F - фокусное расстояние линзы, d - расстояние от предмета до линзы, f - расстояние от линзы до изображения.
Оптическая сила линзы где R₁ и R₂ - радиусы кривизны сферических поверхностей линзы. Для выпуклой поверхности R>0. Для вогнутой поверхности R<0.
Оптическая длина пути: где n - показатель преломления среды; r - геометрическая длина пути световой волны.
Оптическая разность хода: - оптические пути двух световых волн.
Условие интерференционного максимума: минимума: где λ₀ - длина световой волны в вакууме; m - порядок интерференционного максимума или минимума.
Оптическая разность хода в тонких пленках в отраженном свете: в проходящем свете: где d - толщина пленки; i - угол падения света; n - показатель преломления.
Ширина интерференционных полос в опыте Юнга: где d - расстояние между когерентными источниками света; L - расстояние от источника до экрана.
Условие главных максимумов дифракционной решетки: где d - постоянная дифракционной решетки; φ - угол дифракции.
Разрешающая способность дифракционной решетки: где Δλ - минимальная разность длин волн двух спектральных линий, разрешаемых решеткой; m - порядок спектра; N - общее число щелей решетки.
Закон Малюса: где I₀ - интенсивность плоско-поляризованного света, падающего на анализатор; I - интенсивность света, прошедшего через анализатор; α - угол между плоскостью поляризации падающего света и главной плоскостью анализатора.
Связь интенсивности естественного света I_ест с интенсивностью света, прошедшего поляризатор (и падающего на анализатор): где k - относительная потеря интенсивности света в поляризаторе.
Дисперсия вещества
Средняя дисперсия
Групповая скорость света
Фазовая скорость света