32.Преломление света в линзах
Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными или криволинейной и плоской поверхностями.
В большинстве случаев применяются линзы, поверхности которых имеют сферическую форму. Линза называется тонкой, если ее толщина d мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхностей R1 и R2. В противном случае линза называется толстой. Главной оптической осью линзы называют прямую, проходящую через центры кривизны ее поверхностей. Можно считать, что в тонкой линзе точки пересечения главной оптической оси с обеими поверхностями линзы сливаются в одну точку О, называемую оптическим центром линзы. Тонкая линза имеет одну главную плоскость, общую для обеих поверхностей линзы и проходящую через оптический центр линзы перпендикулярно к ее главной оптической оси. Все прямые, проходящие через оптический центр линзы и не совпадающие с ее главной оптической осью, называют побочными оптическими осями линзы. Лучи, идущие вдоль оптических осей линзы (главной и побочных), не испытывают преломления.
Формула тонкой линзы:
где п21 = п2/п1, п2 и n1 — абсолютные показатели преломлениядля материала линзы и окружающей среды, R1 и R2 — радиусы кривизны передней и задней (относительно предмета) поверхностей линзы, а1 и а2 — расстояния до предмета и его изображения, отсчитываемые от оптического центра линзы вдоль ее главной оптической оси.
Величину называют фокусным расстоянием линзы. Точки, лежащие на главной оптической оси линзы по обе стороны от оптического центра па одинаковых расстояниях, равных f, называют главными фокусами линии. Плоскости, проходящие через главные фокусы F1 и F2 линзы перпендикулярно к ее главной оптической оси, называют фокальными плоскостями линзы. Точки пересечения побочных оптических осей с фокальными плоскостями линзы называют побочными фокусами линзы.
Линзу называют собирающей (положительной), если ее фокусное расстояние f >0. Линзу называют рассеивающей (отрицательной), если ее фокусное расстояние f <0.
Для n2 >n1 собирающими линзами являются двояковыпуклые, плоско-выпуклые и вогнуто-выпуклые (положительные менисковые линзы), утоньшающиеся от центра к краям; рассеивающими являются двояковогнутые, плоско-вогнутые и выпукло-вогнутые линзы (отрицательные мениски), утолщающиеся от центра к краям. Для п2<n1 классификация линз обратна случаю п2 > n1.
33.Экспериментальные основы теории относительности. Постулаты Энштейна. Следствия из постулат
Уже в первой работе по теории относительности «К электродинамике движущихся тел» Эйнштейн отмечает, что эта теория базируется на двух основных принципах, принимаемых в качестве исходных постулатов. Первый постулат является обобщением принципа относительности Галилея на любые физические процессы. Второй постулат выражает принцип постоянства скорости света.
Эйнштейн ставит свет в особое положение, считая, что свет относительно любых движущихся тел всегда имеет одну и ту же скорость. Этот закон становится важной основой для разработки специальной теории относительности (СТО). Эйнштейн вводит понятия относительности пространства и времени, под которой понимается изменение размеров тел предметов и хода времени в разных системах отсчета. То есть, если пространство и время относительны, то размер единицы длины (например, метра) и длительность единицы времени (например, секунды) в подвижной и неподвижной системах отсчета имеют разные величины. Эйнштейн отмечает, что принципы относительности и постоянства скорости света являются непримиримыми, но «специальная теория относительности сумела их примирить ценой видоизменения кинематики, ценой изменения физических представлений о пространстве и времени». В специальной теории относительности Эйнштейн обосновал новую кинематику, базирующуюся на относительности пространства и времени, благодаря чему ему удалось выдвинутый им закон постоянства скорости света подчинить принципу относительности. Кроме того, в специальной теории относительности Эйнштейну удалось установить органическую связь между пространством и временем и объединить их в единый пространственно-временной континуум - «пространство-время». Оказалось, что для описания физических процессов необходимо использовать четырехмерное пространство-время, положение точки в котором определяется тремя пространственными координатами и временной координатой. Эйнштейн впервые показал глубокую взаимосвязь абстрактного геометрического понятия кривизны пространства-времени с физическими проблемами гравитации. Ему удалось представить гравитационные поля через кривизну четырехмерного пространства-времени.
Первый постулат Эйнштейна: Этот постулат представляет собой принцип относительности: никаким опытом наблюдатель не может обнаружить, покоится он или же находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.
Второй постулат Эйнштейна: Этот постулат говорит о независимости скорости света от скорости его источника: свет распространяется в пустоте с постоянной скоростью по всем направлениям независимо от движения источника и наблюдателя.
Это значит, что световой сигнал нельзя ускорить за счет дополнительной скорости источника света, световой сигнал будет распространяться все с той же скоростью — 300 000 км/с.
Эйнштейн объявил об этом задолго до того, как это было установлено экспериментально.