7.4. Оптика
7.4.1. Пояснения 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 [0,410-6 м 0,7610-6 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 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.
7.4.2. Основные формулы
Абсолютный
показатель преломления
,
где с – скорость света в вакууме, с=3108 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
– 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.