1. Геометри́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.  Выводы Г. о. строятся дедуктивным методом на основании неск. простых законов, установленных опытным путём:1. Закон прямолинейного распространения света: в однородной среде свет распространяется прямолинейно. 2. Закон преломления, к-рый устанавливает изменение направления луча при переходе из одной однородной среды в другую: падающий и преломлённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к преломляющей поверхности в точке падения. 3. Закон отражения, к-рый устанавливает изменение направления луча в результате встречи с отражающей (зеркальной) поверхностью: падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к отражающей поверхности в точке падения, и эта нормаль делит угол между лучами на две равные части. 4. Закон независимого распространения лучей: отд. лучи не влияют друг на друга и распространяются независимо. Если в какой-либо точке сходятся две системы лучей, то освещённости, создаваемые ими, складываются. Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны. Предельный угол полного внутреннего отражения - угол падения, при котором преломленный луч начинает скользить по границе раздела двух сред без перехода в оптически более плотную среду.

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА, технология передачи света по тонким нитям из прозрачных материалов. Этот свет используется для передачи электронных сигналов на большие расстояния. В домашних условиях или в учреждении один волоконный жгут толщиной в человеческий волос может осуществлять перенос всех сигналов, необходимых для работы телевизоров, телефонов и компьютеров. Подобные нити, называемые также оптическими волокнами или световодами, изготавливаются обычно из стекла или пластмассы. Источниками света для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) служат лазеры и светоизлучающие диоды. Включением и выключением света кодируются биты (т.е. соответственно единицы и нули) цифровой информации. Повторители поддерживают уровень сигнала на пути следования, а приемники обнаруживают и декодируют его на другом конце линии.

2. Геометри́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.  Выводы Г. о. строятся дедуктивным методом на основании неск. простых законов, установленных опытным путём:1. Закон прямолинейного распространения света: в однородной среде свет распространяется прямолинейно. 2. Закон преломления, к-рый устанавливает изменение направления луча при переходе из одной однородной среды в другую: падающий и преломлённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к преломляющей поверхности в точке падения. 3. Закон отражения, к-рый устанавливает изменение направления луча в результате встречи с отражающей (зеркальной) поверхностью: падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к отражающей поверхности в точке падения, и эта нормаль делит угол между лучами на две равные части. 4. Закон независимого распространения лучей: отд. лучи не влияют друг на друга и распространяются независимо. Если в какой-либо точке сходятся две системы лучей, то освещённости, создаваемые ими, складываются. Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.ПРЕДЕЛЬНЫЙ УГОЛ ПРЕЛОМЛЕНИЯ - наибольший угол падения луча, при котором еще имеет место преломление при переходе луча в менее плотную среду. При углах падения больше предельного происходит полное внутреннее отражение. Величина предельного угла преломления зависит от относительного показателя преломления: sin α=1/n.

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА, технология передачи света по тонким нитям из прозрачных материалов. Этот свет используется для передачи электронных сигналов на большие расстояния. В домашних условиях или в учреждении один волоконный жгут толщиной в человеческий волос может осуществлять перенос всех сигналов, необходимых для работы телевизоров, телефонов и компьютеров. Подобные нити, называемые также оптическими волокнами или световодами, изготавливаются обычно из стекла или пластмассы. Источниками света для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) служат лазеры и светоизлучающие диоды. Включением и выключением света кодируются биты (т.е. соответственно единицы и нули) цифровой информации. Повторители поддерживают уровень сигнала на пути следования, а приемники обнаруживают и декодируют его на другом конце линии.

3. РЕФРАКТОМЕТРИЯ - метод измерения преломления светового луча, идущего из одной среды в другую. Перед работой верхнюю часть измерительной головки откидывают и при дальнейшей работе измерительную головку не закрывают.

Соприкасающиеся поверхности образца и измерительной призмы протирают спиртом и чистой салфеткой. Для соблюдения оптического контакта между гранью измерительной призмы и исследуемым веществом помещают каплю жидкости, показатель преломления которой больше, чем показатель преломления измеряемого объекта. Введение между образцом и призмой параллельного слоя жидкости не оказывает влияния на ход лучей в системе. Каплю жидкости помещают на полированную поверхность измерительной призмы при помощи стеклянной палочки с закругленным концом. При установке образца плоскость его соприкосновения с измерительной призмой должна принимать равномерную окраску. Осветительное зеркало устанавливают перед окном так, чтобы поле зрения трубы было равномерно освещено.

Вращая маховичок, находят границу раздела света и тени, маховичком устраняют ее окрашенность. Точно совмещая границу раздела с перекрестием сетки, снимают отсчет по шкале показателей преломления.

Индексом для отсчета служит неподвижный визирный штрих сетки. Целые, десятые, сотые и тысячные доли значения показателя преломления отсчитываются по шкале, десятитысячные доли оцениваются на глаз. Шкала рефрактометра проградуирована для температуры 20°С. По окончании измерений тщательно вытирают рабочие поверхности блока мягкой тряпочкой или фильтровальной бумагой. После этого измерительную головку осторожно закрывают, и прибор накрывают футляром.

4.Микроско́п -прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых илюи плохо видимых невооружённым глазом. Представляет собой совокупность линз.Совокупность технологий изготовления и практического использования микроскопов называютмикроскопией

5. Энергетические характеристики световых потоков, поток светового излучения и плотность потока. Волновая оптика. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр

Непосредственное восприятие света обусловлено действием световой энергии, поглощенной чувствительными элементами глаза. Отдел оптики, изучающий методы и приемы измерения световой энергии, называется фотометрией.

Отношение Ф =W/t показывает, какая энергия протекает через площадку за единицу времени, и называется потоком излучения (мощностью излучения) через площадку о. Мощность переносимую световой волной через единичную площадку, называют интенсивностью волны. Поток излучения оценивается в в ваттах, а интенсивность - в ваттах на квадратный метр.

Свет - как электромагнитная волна. Известно, что свет излучается нагретыми телами и представляет собой электромагнитную волну. Электрон в атоме переместившийся на более высокую орбиту за счет тепловой энергии самопроизвольно переходит обратно и излучает при этом порцию энергии в виде энергии электромагнитной волны - фотона. В этом смысле свет ничем качественно не отличается от радиоизлучения - радиоволн, испускаемых антенной с переменным электрическим током.

Волновая оптика - раздел оптики, изучающий явления, в которых проявляется волновая природа света.

Явление дифракции света - явление огибания волной препятствий, размеры (а) которых соизмеримы и больше длины световой волны (λ). Наиболее выражена дифракция, когда а ≈ λ. Дифракционная решетка представляет собой чередование прозрачных и непрозрачных участков. Расстояние между срединами "щелей" называется периодом решетки. Параллельные друг другу дифрагированные лучи, прошедшие сквозь дифракционную решетку можно собрать с помощью собирающей линзы в фокальной плоскости этой линзы. Не дифрагированные лучи собираются в главном фокусе и дают усиление нулевого порядка. Чем больше угол дифракции (α), тем больше будет разность хода ∆= d * Sin α. Для некоторого угла α эта разность хода может стать равной половине длины волны (λ/2). Поэтому после нулевого максимума в фокальной плоскости будет наблюдаться минимум (ослабление 1 порядка). Затем, при еще большем угле α (когда ∆=λ.) - будет наблюдаться усиление первого порядка и т. д.

Формула дифракционной решетки представляет собой условие усиления при прохождении света через нее: d * Sin α = n*λ. При освещении решетки монохроматическим светом с какой либо одной длиной волны на экране наблюдается чередование светлых и темных полос. При освещении же решетки белым светом - представляющим собой суперпозицию волн с различной длинной волны от 400 нМ для фиолетового цвета до 760нМ для красного цвета в максимумах 1 и более порядков появляется спектр. В максимуме 0 порядка видна при этом белая полоса. Это объясняется формулой решетки: d * Sin α = n*λ. Для n = 0, то есть для главного максимума любая длина волны соответствует условию усиления - единственному углу α = 0 (d*Sin 0 = 0*Х). Для n = 1 (d*Sin а = λ) - большей длине волны должен соответствовать больший угол дифракции. Поэтому первый максимум для фиолетового света будет наблюдаться при угле а меньшем, чем для красного света.

6. Разрешающая способность и предел разрешения оптических приборов.

К основным характеристикам микроскопа относят:

1. Увеличение (полезное, бесполезное),

2. Предел разрешения или разрешающее расстояние,

3. Разрешающая способность,

4. Угол раскрытия и апертурный угол.

Пределом разрешения или разрешающим расстоянием называют минимальное расстояние между точками объекта, которые можно увидеть в микроскоп. Теорию получения изображения в микроскопе разработал Аббе. Согласно его теории основное явление, которое ограничивает возможности рассмотрения деталей объектов в микроскопе - явление дифракции света. Известно, что дифракция любых волн имеет место только в том случае, если размеры неоднородностей среды сравнимы и больше длины волны. Так как длина волны света равна 400 нМ - 760 нМ, то именно такие расстояния и является пределом разрешения.

Разрешающая способность микроскопа - величина обратная пределу разрешения. Первое положение теории устанавливает, что объект представляет собой дифракционную решетку с не постоянным периодом (d). Дифрагированные под одним и тем же углом лучи собираются линзой объектива в его фокальной плоскости. Если разность хода дифрагированных лучей будет составлять целое число длин волн, то эти лучи будут давать усиление. Согласно второму положению теории Аббе изображениев микроскопе будет получаться только в том случае, если фокальной плоскости объектива образуются максимумы нулевого и хотя бы 1-го порядков. Разрешающая способность - величина обратная d: PCM = 1/d = Sin а/λ . Пока в этой формуле угол альфа это угол дифракции лучей, дающих усиление (максимум) первого порядка. В окончательной формуле для разрешающей способности микроскопа этот угол заменяется на другой угол - апертурный угол - половина угла раскрытия. Углом раскрытия ( Θ) называют угол между крайними лучами, падающими от предмета на объектив: Таким образом, для перпендикулярного падения лучей на объект в микроскопе формула разрешающей способности имеет вид: РСМ =Sin α/λ где α - апертурный угол. Для получения изображения в микроскопе необходимо наличие в фокальной плоскости объектива максимума нулевого и хотя бы первого порядков. При прямом падении дифрагированные под углом α лучи дают максимум 1 порядка, как в точке а, так и в точке б. Если взять угол падения β = α, то в точке а при том же значении периода дифракционной решетки будет наблюдаться максимум нулевого порядка, а в точке б – максимум второго порядка. Разрешающая способность микроскопа при косом падении при β = α будет вдвое большей, чем при прямом падении: РСМ = Sin α/0.5*λ. Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью использовать разрешающую способность микроскопа, необходимо иметь соответствующее видимое увеличение.

Полезное увеличение – это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа, то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза. Видимое увеличение микроскопа: Г=500А*ψ/λ. Поскольку обычно диаметр выходного зрачка микроскопа около 0.5 – 1 мм, угловой предел разрешения глаза 2´ – 4´. Если взять среднюю длину волны в видимой области спектра (0.5 мкм), то для полезного увеличения микроскопа можно вывести зависимость:500*А<Г<1000*A . Микроскоп с видимым увеличением меньше 500А не позволяет различать глазом все тонкости структуры предмета, которые изображаются как раздельные данным объективом (δ_м< δ_гл). Использование видимого увеличения больше 1000А нецелесообразно, так как разрешающая способность объектива не позволяет полностью использовать разрешающую способность глаза.