Оптика

Природа света Скорость света Геометрическая оптика Волновая оптика

Геометрическая оптика Распространение света Образование тени и полутени Принцип Гюйгенса Отражение света Преломление света Полное внутреннее отражение Линзы Основные элементы линзы Построение в линзе Формула тонкой линзы

Волновая оптика Принцип Гюйгенса Дисперсия света Интерференция Интерференция световых волн Интерференция в тонких пленках Применение интерференции Дифракция Дифракция световых волн Дифракционная решетка Поляризация света

Природа света Исаак Ньютон корпускулярная теория (свет – поток частиц) Христиан Гюйгенс волновая теория (свет – волна) 17 век 19 век Джеймс Кларк Максвелл – электромагнитная природа света 20 век Макс Планк – квантовая природа света

Скорость света 1676 г. Оле Рёмер Период обращения Земли – 1 год Период обращения Юпитера – 11,9 лет d Земли Земля Юпитер Ио

Скорость света 1849 г. Ипполит Физо 8,6 км зубчатое колесо источник полупрозрачная пластина зеркало

Скорость света

Распространение света В однородной среде свет распространяется прямолинейно. На границе двух сред свет меняет свое направление – преломляется.

Образование тени и полутени Тень образуется, если размер источника меньше размера препятствия. Полутень образуется, если размер источника больше размера препятствия.

Образование тени и полутени

Принцип Гюйгенса Каждая точка среды, до которой дошла волна, сама становится источником вторичных волн. Фронт первичной волны – это огибающая фронтов вторичных волн. точечный источник

Отражение света Закон отражения света: луч падающий на поверхность, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точке падения лежат в одной плоскости; угол отражения равен углу падения. А А2А2 В А1А1 В2В2 В1В1 D С М N

Отражение света А А2А2 В А1А1 В2В2 В1В1 D С М N

Зеркальное отражение (гладкая поверхность) Рассеянное отражение (шероховатая поверхность)

Плоское зеркало

Преломление света Закон преломления света: луч падающий на поверхность, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения лежат в одной плоскости; отношения синуса угла падения к синусу угла отражения есть величина постоянная для данных двух сред. А А2А2 В А1А1 В2В2 В1В1 D С М N

Преломление света - скорость света в среде 1 - скорость света в среде 2 А А2А2 В А1А1 В2В2 В1В1 D С М N 1 2

Преломление света n 12 – относительный показатель преломления А А2А2 А1А1 М N 1 2 n 1 – абсолютный показатель преломления среды 1 n 2 – абсолютный показатель преломления среды 2

Преломление света А А2А2 А1А1 М N 1 2

Прохождение луча света через призму Если вещество призмы более плотное чем окружающая среда, то луч света, пройдя сквозь призму отклоняется к ее основанию. - преломляющий угол призмы n1n1 n2n2 n 1

М N Явление полного отражения наблюдается при переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную. - предельный угол полного отражения Полное отражение n 2

Полное отражение

М N n 2

Линзы Линза - прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. R R выпуклая линза вогнутая линза Тонкая линза – это линза, толщина которой во много раз меньше радиуса кривизны ее поверхностей.

Линзы Вещество из которого изготовлена линза плотнее окружающей среды.

Линзы Характеристики изображений в линзе: Действительное или мнимое Прямое или обратное Увеличенное, уменьшенное или равное

Линзы Основные точки, оси и плоскости линзы 0 F F F F AA B B О – оптический центр линзы (проходя через него луч не преломляется).

Линзы Основные точки, оси и плоскости линзы 0 F F F F AA B B AOA – главная оптическая ось (проходит через оптический центр линзы, перпендикулярно плоскости линзы).

Линзы Основные точки, оси и плоскости линзы 0 F F F F AA B B ВOВ – побочная оптическая ось (проходит через оптический центр линзы, не перпендикулярно плоскости линзы).

Линзы Основные точки, оси и плоскости линзы 0 F F F F AA B B F,F – главные фокусы линзы (лежат на главной оптической оси; в них собираются лучи (или продолжения лучей), которые до прохождения линзы были параллельны главной оптической оси).

Линзы F F

Основные точки, оси и плоскости линзы 0 F F F F AA B B F,F – побочные фокусы линзы (лежат на побочной оптической оси; в них собираются лучи (или продолжения лучей), которые до прохождения линзы были параллельны побочной оптической оси).

Линзы F F

Основные точки, оси и плоскости линзы 0 F F F F AA B B FF - фокальная плоскость (на ней лежат все фокусы линзы).

Линзы Три «замечательных» луча линзы

Линзы Изображение: Действительное Обратное Увеличенное

Линзы Изображение: Действительное Обратное Уменьшенное

Линзы Изображение: Мнимое Прямое Увеличенное

Линзы Изображение: Мнимое Прямое Уменьшенное

Линзы

FF Оптическая сила линзы: D>0 - линза собирающая D

Линзы FF df h H Формула тонкой линзы: Увеличение линзы: - линза собирающая - линза рассеивающая - изображение действительное - изображение мнимое

Дисперсия света Белый свет представляет собой набор волн различной длины. Свет, представляющий собой набор волн одинаковой длины – монохроматичный. Свет, представляющий собой набор волн различных длин – полихроматичный. (Белый свет является полихроматичным).

Дисперсия света Дисперсия – разложение света в спектр. От латинского слова dispersio – рассеяние. ИКУФ 400 нм500 нм600 нм700 нм Длины волн в вакууме

Дисперсия света Причиной дисперсии является различие показателей преломления для волн разной длины. (сильнее всего преломляется фиолетовый свет, слабее всего преломляется красный свет). Исаак Ньютон наблюдал дисперсию, пропуская свет через призму. экранэкран

Дисперсия света

Пример дисперсии света – радуга. (Разложение света в спектр происходит из-за преломления лучей сферическими капельками воды и отражения от их внутренней поверхности.) к наблюдателю капли воды солнечный свет

Интерференция света Интерференция – явление сложения волн в пространстве. От латинских слов inter – взаимно, между собой и ferio – ударяю, поражаю. Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебаний была постоянна. Источники, удовлетворяющие этим условиям, называются когерентными. (От латинского слова cohaereus – взаимосвязанный).

Интерференция света Если волны приходят в точку А в одинаковой фаза, то в точке А наблюдается максимум – волны усиливают друг друга. А Условие max: X 0 S 12 итог

Интерференция света Если волны приходят в точку А в противоположных фазах, то в точке А наблюдается минимум – волны ослабляют друг друга. Условие min: X S 0 12 итог А (.avi)

Интерференция света

Одно из применений интерференции – просветление оптики. h nпnп nсnс 1 2

Дифракция Дифракция – явление огибания волной препятствия. От латинского слова difraktus – разломанный.

Дифракция min max Дифракция – результат интерференции вторичных волн.

Дифракция света 1802 г. Томас Юнг Изменяется ширина щелей

Дифракция света 1802 г. Томас Юнг Изменяется расстояние между щелями

Дифракция света Принцип Гюйгенса – Френеля: волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции. R S Bb a

Дифракционная решетка Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. d d – период (постоянная) дифракционной решетки. N – число штрихов на 1 м. d1d1 d2d2 d 1 >d 2

Дифракционная решетка max или min 0 a L

Дифракционная решетка max или min 0 a L

Дифракционная решетка главный max 1 min 1 max 2 max 3 max 1 min2 min 3 min

Дифракционная решетка главный max 1 min 1 max 2 max 3 max 1 min2 min 3 min

Дифракционная решетка Максимальный порядок спектра.

Дифракционная решетка Дифракционная картина от дифракционной решетки: Дифракционная картина от двух щелей:

Поляризация света Свет – электромагнитная волна – поперечная волна.

Поляризация света Естественный (неполяризованный) свет – свет, в котором присутствуют все возможные направления вектора напряженности. Поляризованный свет – свет, в котором присутствует только одно направление вектора напряженности. Е Е Е Е

Поляризация света Свет поляризуется -при прохождении через поляроид -при отражении и преломлении

Поляризация света Свет поляризуется при прохождении через поляроид. Неполяризованный свет Поляризованный свет Свет не проходит

Поляризация света Поляроид – вещество, вызывающее поляризацию света.

Поляризация света При отражении и преломлении свет поляризуется. Частичная поляризацияПолная поляризация - угол Брюстера