- •Проверка законов освещённости, фотометрирование источников света.
- •Энергетические величины: мощность излучения, интенсивность излучения, энергетическая освещенность, энергетическая светимость, энергетическая яркость.
- •Фотометрические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость.
- •Законы освещенности. Закон Ламберта.
- •3. Соотношения между энергетическими и фотометрическими величинами. Кривая видности.
- •Методы измерения световых величин. Объективные и субъективные фотометры.
- •3. Связь фокусного расстояния с показателем преломления стекла и радиусами кривизны линзы. Оптическая сила линзы.
- •4. Поперечное увеличение линзы
- •6. Аберрации линз.
- •Лабораторная работа №3
- •Изучение микроскопа.
- •Определение показателя преломления стекла при помощи микроскопа
- •Вопросы для теоретической подготовки:
- •1. Глаз. Угол зрения.
- •2. Лупа. Ход лучей в лупе. Вывести формулу увеличения лупы.
- •3. Микроскоп. Ход лучей в микроскопе. Вывести формулу увеличения микроскопа
- •Числовая апертура объектива и разрешающая способность микроскопа
- •Показатель преломления. Его физический смысл.
- •Почему, камень лежащий на дне водоема камень, кажется ближе?
- •Основные законы геометрической оптики.
- •Измерение показателя преломления жидкостей рефрактометром Аббе и определение показателя преломления твердых тел.
- •Абсолютный и относительный показатели преломления вещества, их физический смысл.
- •Граничные условия для векторов электрического и магнитного полей волны. Вывод законов преломления и отражения света.
- •Отражение и преломление света на границе двух однородных прозрачных диэлектриков
- •Вывод формул Френеля для отраженного и преломленного света. Угол Брюстера.
- •Полное внутреннее отражение. Наблюдение проникновения света во вторую среду при полном внутреннем отражении. Световоды.
- •Полное внутреннее отражение.
- •Применения явления полного внутреннего отражения.
- •Рефракторетр Аббе, устройство и его работа. Призма Амичи.
- •Принцип работы рефрактометра
- •Призма прямого зрения - призма Амичи.
- •Оптическая схема рефрактометра.
- •Методика работы с рефрактометром ирф-23.
- •Фазовая и групповая скорость волны, формула Рэлея.
- •Распространение электромагнитной волны. Фазовая и групповая скорости Фазовая скорость.
- •Групповая скорость.
- •Лабораторная работа № 5 Определение дисперсии стеклянных призм с помощью гониометра Вопросы для теоретической подготовки:
- •1. Вывести соотношение для угла наименьшего отклонения луча в призме.
- •2. Устройство гониометра и принципы измерения преломляющих углов и углов наименьшего отклонения стеклянных призм.
- •3. В чем состоит явление дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Электронная теория дисперсии (с выводом).
- •4. Разрешающая сила призмы.
Измерение показателя преломления жидкостей рефрактометром Аббе и определение показателя преломления твердых тел.
Вопросы для теоретической подготовки:
Абсолютный и относительный показатели преломления вещества, их физический смысл.
Абсолютный показатель преломления определяет оптическую плотность вещества, т.е. показывает во сколько раз скорость света в данной среде v меньше скорости света в вакууме c: . Для немагнитной среды показатель преломления также можно определить как , где - диэлектрическая проницаемость среды. Относительный показатель преломления двух сред показывает во сколько скорость света во второй среде n1 больше, чем в первой n1: или . Если относительный показатель преломления больше единицы, то говорят, что первая среда оптически более плотная по сравнению со второй.
Граничные условия для векторов электрического и магнитного полей волны. Вывод законов преломления и отражения света.
Годжаев гл.3 с.1-4 п.1(до формул Френеля).
Отражение и преломление света на границе двух однородных прозрачных диэлектриков
Граничные условия. Поставим перед собой задачу определения интенсивности отраженных и преломленных световых волн, а также их фаз и частот, опираясь на теорию поля Максвелла. Пусть плоская монохроматическая световая волна падает на плоскую, бесконечно простирающуюся границу раздела двух однородных изотропных прозрачных диэлектриков:
(4.1)
По Максвеллу, свойства среды, в которой распространяются электромагнитные волны, определяются ее макроскопическими характеристиками е и ц. Так как для всех прозрачных в видимой области тел , то имеем
Направим ось OZ. перпендикулярно плоскости раздела по направлению ко второй среде. Ось OY проведем перпендикулярно падающему лучу и в направлении к наблюдателю (рис. 3.1) вдоль
границы раздела двух сред с диэлектрическими проницаемостями ег и еа. Согласно граничным условиям, тангенциальные компоненты электрического и магнитного векторов остаются постоянными во всех точках границы раздела для любого момента времени, т. е.
Из условия (3.2) вытекает наличие поля во второй среде, если на плоскость раздела из первой среды падает электромагнитная волна. Удовлетворить двум условиям, предполагая наличие только одной плоской волны, невозможно, так как равенства
(4.2)
РИС(4.1)
одновременно можно удовлетворить только при е^ = e%, что тривиально. Поэтому для решения задачи нужно предположить существование кроме падающей плоской волны еще, по крайней мере, двух плоских волн — отраженной и преломленной. Учитывая это, для электрических векторов соответствующих волн имеем:
падающая волна
отраженная волна
преломленная волна
(4.3)
Учитывая (3.4) в (3.2), получим
(4.4)
Легко доказать, что условие (3.5) удовлетворяется при любом t и в любых точках плоскости раздела, если
(4.5)
Для доказательства (3.6) граничное условие (3.5) перепишем в следующем виде:
(4.6)
где А, Б и С— величины, не зависящие от L Продифференцируем (3.5а) по времени:
(4.7)
Отсюда (4.8) Сравнивая (3.5а) и (3.56), получим
(4.9)
Это равенство удовлетворится при любом t, если φп = φотр. Аналогичным образом, определяя из уравнений (3.5а) и (3.5в) выражения для Beiωотрt и приравнивая их, получим φп = φпр, что и требовалось доказать. Доказательство равенства компонентов волновых чисел принципиально ничем не отличается от вышеприведенного (вместо дифференцирования по времени проведем дифференцирование по координатам х и у).
Вывод законов отражения и преломления. РИС(4.2) Если волновой вектор падающей волны лежит в плоскости xz, то = О и, следовательно, = , т. е. волновые векторы всех трех волн лежат в одной плоскости, которая, как принято, называется плоскостью падения (на рис. 3.1 эта плоскость заштрихована).
Если ввести углы падения ер, отражения φ' и преломления φ, то, как следует из рис. 3.2,
(4.10)
Если принять во внимание, что то имеем:
(4.11)
где V1 и У2 — скорости распространения света соответственно в первой и во второй средах. Из (3.6) — (3.8) имеем:
(4.12)
Отсюда и (4.13)