6. О п т и к а
Оптикой называют раздел физики, в котором изучаются свойства света.
Свет – электромагнитная волна.
Закон прямолинейного распространения света: в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. Следствием этого закона являются резкие тени, отбрасываемые непрозрачными телами, освещаемые точечными источниками света.
Закон отражения света (рис.1.). Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Угол отражения равен углу падения.
Закон преломления света. Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения луча лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред, равная отношению скоростей света в этих средах.
Абсолютный
показатель преломления данной среды –
это показатель преломления какой-либо
среды по отношению к вакууму
.
Дисперсия света – это зависимость показателя преломления, а так же скорости света от его частоты (цвета).
Интерференцией света называется сложение двух (нескольких) когерентных волн, при котором в одних точках пространства наблюдается усиление интенсивности света, а в других – ослабление.
Условие
интерференционного максимума:
,
гдеn
– любое целое число;
Условие
интерференционного минимума:
,
гдеn
– любое целое число.
Дифракцией света
называют огибание световыми волнами
границы непрозрачных тел и проникновение
света в область геометрической тени.
Условием для наблюдения дифракции
световых волн является
,
гдеD
– размер препятствия или отверстия, на
котором дифрагирует свет;
- длина световой волны;
- расстояние от препятствия до экрана.
Формула дифракционной
решетки:
,
гдеd
– период дифракционной решетки, n
– целое число, порядок максимума.
Линза – прозрачное (обычно стеклянное) тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями:
Выпуклые линзы.
Вогнутые линзы.
Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется ее оптической силой:
Формула тонкой
линзы:
,
гдеd
– расстояние от предмета до линзы, а f
– расстояние от изображения до линзы.
Правило знаков: расстояние до действительных точек считается положительным, а до мнимых точек – отрицательными.
Рассеивающая линза
всегда дает мнимое изображение, и потому
с учетом знаков
.
Поперечное увеличение линзы называется величина, равная отношению высоты изображения к высоте предмета:
Для построения изображения каждой точки достаточно двух лучей:
луч, проходящий через фокус,
луч, проходящий через центр линзы,
луч, падающий на линзу параллельно ее главной оптической оси.
Задачи для самостоятельной работы.
Луч света падает под углом
на границу раздела вакуум – жидкость.
Отраженный и преломленный лучи
перпендикулярны друг другу. Найдите
показатель преломления жидкости.Абсолютные показатели преломления алмаза и стекла соответственно равны 2,42 и 1,5. Каково отношение толщин этих веществ, если время распространения света в них одинаково.
С помощью собирающей линзы получили изображение светящейся точки. Точка находится на расстоянии 60 см от линзы. Изображение находится на расстоянии 20 см от линзы. Чему равна оптическая сила линзы.
Линза дает действительное трехкратное увеличение изображения предмета. Когда к линзе вплотную приставили вторую линзу с оптической силой 5 дптр, то изображение оказалось вдвое меньше предмета. Найти оптическую силу первой линзы.
Линзу с оптической силой 50 дптр используют в качестве лупы. Какое линейное увеличение она может дать, если глаз аккомодирован на расстояние наилучшего зрения.
Предмет находится на расстоянии 0,8 м от рассеивающей линзы с оптической силой -2,5 дптр. Во сколько раз изменится высота изображения, если предмет подвинуть к линзе на 0,4 м. Изобразить ход лучей для этих случаев.
Расположите различные виды электромагнитных излучений по мере увеличения частоты: рентгеновские лучи, радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, инфракрасное излучение.
Определить частоту световых лучей в алмазе, показатель преломления которого 2,5, если частота этих лучей в воздухе
Гц.Найти синус угла полного внутреннего отражения при переходе света из стекла в воздух, если скорость света в стекле в 1,5 раза меньше, чем в воздухе.
Какова кажущаяся глубина водоема для человека, смотрящего на дно, если угол между лучом зрения и перпендикуляром к поверхности воды равен
.Оптическая разность хода волн от двух когерентных источников в некоторой точке экрана 3,015 мкм. Каков будет результат интерференции в этой точке, если длина волны 670 нм.
Дифракционная решетка имеет 100 штрихов на 1мм. На экране наблюдается максимум первого порядка отстоит от центрального на расстоянии 0,1 м. Экран удален от решетки на расстояние 1,2 м. Определить длину световой волны.