Волновая оптика. Оптика – раздел физики, в котором рассматриваются закономерности излучения, поглощения и распространения света

Оптика

Оптика – раздел физики, в котором рассматриваются закономерности излучения, поглощения и распространения света.

Закон прямолинейного распространения света.

Свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно.

Световой луч – это бесконечно тонкий пучок света, распространяющийся прямолинейно, это линия, указывающая направление распространения световой энергии.

Плоское зеркало. Если падающие параллельные лучи после отражения от плоской поверхности остаются параллельными, то такое отражение называется зеркальным, а отражающая поверхность является плоским зеркалом.

Законы преломления света. Падающий и преломленный лучи и нормаль к границе раздела сред в точке падения лежат в одной плоскости.

sin α /sin β = n,

где α – угол между падающим лучом и нормалью; β – угол между преломленным лучом и нормалью. Абсолютный и относительный показатели преломления.

Относительный показатель преломления света n = n1/ n2,

где n1 и n2 – абсолютные показатели преломления двух сред, равные отношению скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в среде:

n= c/v1, n2= c/v2

Ход лучей в призме. Закон преломления света позволяет рассчитать ход лучей в различных оптических устройствах, в частности в треугольной призме.

Полное отклонение луча

d = a1 + b2 × w,

w = b1 + a2.

Если w мал, то:

d = (n-1) ч w,

где n – показатель преломления вещества призмы.

Явления полного внутреннего отражения. Если луч идет из среды, оптически более плотной (с большим показателем преломления), в среду, оптически менее плотную, то:

При определенном значении угла падения a0 преломленный луч скользит вдоль границы раздела среды

и

β = n/2, тогда sinα = n1/ n2

Волновые свойства света. Свет – это электромагнитные волны в интервале частотой 13 х 1014—8 х ч 1014 Гц воспринимаемые человеческим глазом, т. е. длина волн 380 х 770 нм. Свету присущи все свойства электромагнитных волн: отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация.

Электромагнитная природа света. До середины XIX в вопрос о природе света оставался практически нерешенным. Ответ на него был найден Дж. Максвеллом, обосновавшим общие законы электромагнитного поля. Из теории Дж. Максвелла следовал вывод о том, что свет – это электромагнитные волны определенного диапазона. Скорость света в однородной среде. Скорость света определяется электрическими и магнитными свойствами среды. Подтверждением этого служит совпадение скорости света в вакууме с электродинамической постоянной:

(ε – электрическая постоянная, m – магнитная постоянная). Скорость света в однородной среде, как известно, определяется показателем преломления среды п. Скорость света в веществе:

υ =c / n

где с – скорость света в вакууме.

Из теории Максвелла следует:

т. е. показатель преломления, а следовательно, и скорость в среде определяются диэлектрической и магнитной проницаемостью среды:

Интерференцией называется сложение волн от двух или нескольких источников, когда в результате сложения нарушается принцип суперпозиции интенсивностей.

Плотность энергии в электромагнитной волне пропорциональна квадрату амплитуды волны и определяет интенсивность световой волны, которую человеческий глаз оценивает как освещенность. Дифракция света – явления отклонения света от прямолинейного направления при прохождении у края преграды.

Дифракция волн – совокупность явлений, наблюдаемых при прохождении волн в неоднородных средах, приводящих к отклонению волн от первоначального прямолинейного распространения.

Принцип Гюйгенса—Френеля. Каждая точка поверхности, которой достигла в данный момент волна, служит точечным источником вторичных сферических волн, которые являются когерентными: волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции.

Метод зон Френеля. Для точечного источника в однородной и изотропной среде волновые поверхности имеют сферическую форму. Френель предложил разбивать волновую поверхность на отдельные участки, называемые зонами Френеля, так, чтобы колебания, приходящие от двух соседних зон в точку наблюдения, при сложении гасили друг друга.

Дата добавления: 2015-03-29