- •1 Питання
- •2 Питання
- •3 Питання
- •1 Питання
- •2 Питання
- •3 Питання
- •1 Питання
- •18.9. Ефект Комптона
- •2 Питання
- •3 Питання
- •1 Питання
- •2 Питання
- •3 Питання
- •1 Питання
- •Циркуляція намагнічування. Вектор напруженості магнітного поля
- •Магнітне поле в речовині. Діа- пара- і феромагнетики та їх властивості
- •2 Питання
- •3 Питання
6 білет
1 Питання
Закон прямолінійного поширення світла: в однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Цим законом пояснюється, наприклад, утворення г еометричної тіні від освітлюваних предметів.
Закони відбивання та заломлення світла. На межі поділу двох середовищ частина світла відбивається, а частина - заломлюється. Кутом падіння α називається кут між падаючим променем та перпендикуляром до межі поділу, проведеним у точці падіння (мал. а). Кут відбивання α' - це кут між відбитим променем і тим самим перпендикуляром.
Кут заломлення β - це кут між заломленим променем і тим самим перпендикуляром до поверхні (мал. б).
Закони відбивання світла:
1. Падаючий промінь, відбитий промінь і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, проведений у точці падіння променя, лежать у одній площині.
2. Кут відбивання дорівнює куту падіння: α = α'.
Закони заломлення світла:
1. Падаючий промінь, заломлений промінь і перпендикуляр до межі поділу середовищ, проведений у точці падіння променя, лежать у одній площині.
2. Відношення синусів кутів падіння і заломлення є сталим, і дорівнює відносному показнику заломлення даних середовищ: sinα/sinβ=n21.
Повне відбивання . Коли світловий промінь з більш густого середовища 1 падає на межу поділу з менш густим середовищем 2 і виходить в друге середовище, то кут заломлення β більше кута падіння α (мал.). Якщо поступово збільшувати кут падіння α, то кут β також буде зростати. При певному значенні кута падіння α0, меншому за 90°, кут заломлення β дорівнюватиме 90° і заломлений промінь ковзатиме вздовж межі. При дальшому збільшенні кута падіння, тобто при α>α0 падаючий промінь вже не буде заломлюватись - все світло відіб'ється в те саме середовище, звідки й поширювалось.
Описане явище називається повним відбиванням, а кут α0 - граничним кутом повного відбивання. Значення α0 можна знайти з закону заломлення: sinα0/sin90°=1/n => sinα0=1/n,
де n>1 - відносний показник заломлення першого середовища (оптично більш густого) відносно другого.
Якщо паралельні промені, які падають на поверхню, залишаються паралельними і після відбивання, то таке відбивання називається дзеркальним, а сама поверхня - плоским дзеркалом.
Заломлення в плоскопаралельній пластинці. Плоскопаралельна пластинка - це прозоре тіло, обмежене паралельними площинами. Після проходження крізь плоскопаралельну пластинку промінь не змінює свого напряму, а лише зміщується на відстань х паралельно самому собі (мал.).
Неважко показати, що відстань х пов'язана з товщиною пластинки d формулою
де α - кут падіння, β - кут заломлення.
Заломлення в призмі. Призма - це прозоре тіло, обмежене двома заломними гранями, розміщеними під певним кутом φ одна до одної. На мал. зображено переріз призми площиною, перпендикулярною до її ребер. Заломлення променя відбувається на заломних гранях АВ і ВС призми. Якщо матеріал призми оптично більш густий ніж довкілля, заломлений промінь обидва рази відхиляється до основи призми АС.
Кут φ між заломними гранями називається заломним кутом призми. Кут γ між продовженням променя, що падає на призму і променем, що виходить з призми називається кутом відхилення променя від початкового напряму.
Можна показати, що зв'язок між цими кутами такий: γ=α1+β2-φ, де α1- кут падіння променя на грань АВ, β2 – кут заломлення променя гранню ВС.
Оптику поділяють на дві основні частини: фізичну і геометричну. Фізична оптика вивчає явища, в яких проявляються хвильові і корпускулярні властивості світла. Наприклад, з'ясовані вже нами явища інтерференції і дифракції є проявами хвильових властивостей світла. Геометрична оптика вивчає явища, в яких проявляється властивість прямолінійного поширення світла в ізотропному середовищі. Геометрична оптика – це розділ оптики, що розглядає питання поширення світла в різних оптичних
Основним у геометричній оптиці є поняття світлового променя. Під променем розуміють нормаль до хвильової поверхні, яка показує напрям поширення світлової енергії. Експериментально цей напрям зображують вузьким пучком світла, що виділяється через невеличкий отвір у непрозорому екрані. Такий пучок можна візуально спостерігати в задимленому просторі.
Прямолінійністю поширення світла пояснюється утворення тіней від непрозорих предметів. Хід променя на межі двох середовищ визначається законами відбивання і заломлення.
Метод геометричної оптики має важливе застосування в розрахунках і конструюванні різних оптичних приладів. Проте слід зазначити, що цей метод має наближений характер і обмежене застосування.
Закони геометричної оптики можуть порушуватися внаслідок явищ дифракції або різних неоднорідностей у середовищі.
Спочатку здається, що коли виділяється дедалі вужчий пучок світла, то світловий промінь все ближче і точніше відображатиме закономірності геометричної оптики. Насправді ж виділення і звуження світлового пучка можна досягти за допомогою діафрагми з отвором, але при звуженні отвору все більше проявляється явище дифракції, яке зумовлює розширення світлового пучка.
Оптичні прилади – це оптичні системи, які складаються з лінз, дзеркал, призм та ін., змонтованих у залежності від призначення приладу. До оптичних приладів, метою застосування яких є отримання різних оптичних зображень, належать: проекційні апарати (кіноапарат, фільмоскоп, фотозбільшувач, епіадоскоп), лупи, фотоапарати, мікроскопи, телескопи (рефрактори, рефлектори) та ін.
Фотоапарат. Фотоапарат складається із збиральної лінзи або комбінації лінз — об'єктива Об (рис.), апертурної діафрагми Д, камери К з касетною частиною Ф. При фотографуванні у касетну частину вставляється касета з фотопластинкою або з фотоплівкою. У деяких фотоапаратах для наведення зображення на різкість у касетну частину вставляють матове скло; в інших фотоапаратах для наведення на різкість є спеціальні видошукачі.
Об'єктив фотоапарата звичайно являє собою короткофокусну збиральну оптичну систему з усуненими абераціями(відхиленнями), за допомогою якої на фотоплівці дістаємо дійсне і перевернуте зображення. Якщо предмет віддалений, то зображення знаходиться поблизу фокальної площини; якщо предмет ближче, то зображення буде далі від фокальної площини.
Проекційний апарат. За допомогою проекційних апаратів одержують на екрані дійсні і збільшені зображення картин або предметів. По суті проекційний апарат являє собою конструкцію, подібну до фотоапарата, де предмет і зображення помінялися місцями. Картина на скляній пластинці або плівці розміщується відносно об'єктива Об на відстані, яка дещо більша від його фокусної відстані (рис.), завдяки чому на екрані Е, розміщеному в кількох метрах від об'єктива, виникає збільшене і перевернуте зображення. Пластинка або плівка освітлюється потужним джерелом світла S, розміщеним у головному фокусі лінз конденсора К. Конденсор забезпечує рівномірне освітлення кадра. Такою є схема проекційного апарата для демонстрування прозорих об'єктів (діапозитивів). Інакше його називають діаскопом (для діапрозорих об'єктів). До таких апаратів належить також кінопроектор.
Лупа. Лупа є найпростішим оптичним приладом, яким користуються для розглядання дрібних предметів у точних роботах. Вона є тонкою збиральною лінзою, яка, діючи спільно з оком, забезпечує збільшення кута зору. Звичайну лупу утримують біля ока, а розглядуваний предмет розміщують між фокусом і лінзою, поблизу фокуса (рис. 50, а). При цьому зображення предмета буде уявне, пряме і збільшене. Здійснюючи деяке переміщення ока з лупою, зображення одержують на відстані 250 мм; тобто на відстані найкращого бачення.
Мікроскоп. Для розгляду близьких і дуже дрібних предметів, коли потрібні значно сильніші збільшення від тих, що дає лупа, використовується складніша оптична система — мікроскоп. Мікроскоп складається з об'єктива і окуляра, які являють собою короткофокусні збиральні системи з усунутими абераціями. Мікроскоп може давати давати не тільки уявне зображення а й дійсне. Для цього досить дещо підняти окуляр угору, збільшивши відстань між об'єктивом і окуляром так, щоб первинне зображення предмета розмістилося за фокусом окуляра. Тоді вторинне зображення предмета буде дійсним і знаходитиметься над окуляром мікроскопа. Величину цього зображення можна змінювати, змінюючи відстані окуляра від первинного зображення предмета.
Телескоп. Телескопом називають оптичний прилад, призначений для розглядання великих, але віддалених предметів. Він складається з довгофокусного об'єктива і короткофокусного окуляра. Об'єктив відтворює великий, але віддалений предмет в маленьке, але близьке зображення, не змінюючи кута зору; окуляр же в ролі лупи збільшує це первинне зображення.