Геометрическая оптика Лекцию подготовил Волчков С.Н.

План лекции: 1. Оптика и свет. 2. Закон прямолинейного распространения света. света. 3. Закон отражения света. 4. Закон преломления света. 5. Плоское зеркало. 6. Сферическое зеркало.

Оптика– это учение о свете и его взаимодействии с веществом. Оптика – это учение о свете и его взаимодействии с веществом. Светом называется электромагнитное излучение с длиной волны от 400 до 760 нм.

Геометрической оптикой назы- вается раздел оптики, в котором изучаются законы распростра- нения света в прозрачных средах на основе представления о све- товом луче.

Под световым лучом понимают линию, ука- зывающую направле- ние распространения световой энергии.

К числу основных законов геометрической оптики относятся: 1.Закон прямолинейного распространения света. 2.Закон отражения света. 3.Закон преломления света. 4.Закон независимости световых пучков.

В оптически одно- родной среде свет распространяется прямолинейно.

Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; угол отражения равен углу падения.

Если отражающая поверхность имеет вид поверхности, размеры неровностей которой гораздо меньше длины световой волны, то она называется зеркальной. Если размеры неровностей соизмеримы с длиной волны, то такая поверхность называется шероховатой. От шероховатой поверхности происходит рассеянное (диффузное) отражение.

Плоским зеркалом называют плоскую поверхность, зеркально отражающую свет.

Изображение точечного источника света (предмета) в плоском зеркале и сам источник (предмет) симметричны относительно плоскости зеркала. Линейные размеры изображения Н протяженного предмета в плоском зеркале всегда равны линейным размерам самого предмета.

Изображение точечного предмета в плоском зеркале расположено в точке пересечения продолжений отраженных от зеркала лучей. Такое изображение называется мнимым.

Принцип Ферма: Принцип Ферма: Свет, идущий из одной точки пространства в другую, всегда распространяется по пути, требующему минимального времени.

Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина постоянная для данных двух сред, не зависящая от угла падения.

Зеркально отражающую поверхность называют сферическим зеркалом, если она представляет собой часть шаровой поверхности.

Центр шаровой поверх- ности, служащей сфери- ческим зеркалом, назы- вают оптическим цент- ром зеркала, а вершину шарового сегмента – полюсом. Радиус зеркала R – это расстояние между его оптическим центром и полюсом.

Формула сферического зеркала d – расстояние от светящейся точки до зеркала f – расстояние от изображения точки до зеркала F – фокусное расстояние сферического зеркала Фокусное расстояние сферического зеркала

изображение и фокус зеркала действительные изображение мнимое, фокус действительный изображение и фокус мнимые У вогнутого зеркала фокус – действительный. У выпуклого зеркала фокус – мнимый.

Величину, обратную фокусному расстоянию, называют оптичес- кой силой сферического зеркала: Единица оптической силы в СИ называется диоптрией (дптр): 1 дптр = 1 м -1 Диоптрия равна оптической силе сферического зеркала, фокусное расстояние которого равно 1 м. Оптическая сила вогнутого зеркала считается положительной, выпуклого – отрицательной.

Для построения изображения какой-либо точки А предмета наиболее удобны следующие лучи: 1.Луч АОС, проходящий через оптический центр зеркала; отраженный луч СОА идет по той же прямой. 2.Луч АFК, идущий через фокус зеркала; отраженный луч параллелен главной оптической оси. 3.Луч АР, падающий на зеркало в его полюсе; отраженный луч симметричен с падающим относительно главной оптической оси. 4.Луч АЕ, параллельный главной оптической оси; отраженный луч EF проходит через фокус зеркала.

Отношение линейного размера изображения Н к линейному размеру предмета h называет- ся линейным увеличением.

Мякишев Г.Я., Синяков А.З. «Физика: Оптика. Квантовая физика» Учебник для углубленного изучения физики