Построение изображения в линзе

Рисунок 25. Построение изображения в выпуклой линзе

Пусть точка В находится на расстоянии d от собирающей линзы и значительно дальше фокуса F, а высота предмета АВ= h больше размера линзы (что всегда и бывает на практике рисунок 25). Чтобы найти положение точки А'

проведем главную плоскость линзы MN и для построения выберем любые два из трех стандартных лучей:

- луч, параллельный главной оптической оси, который после преломления проходит через главный фокус F';

- луч, совпадающий с побочной оптической осью; проходит без преломления через центр линзы С;

- луч, проходящий через главный фокус F; после преломления он идет параллельно главной оптической оси.

В результате построения получается действительное, перевернутое и уменьшенное изображение.

Рассеивающая линза дает прямое, мнимое и уменьшенное изображение (рисунок 26).

Рисунок 26. Построение изображения в двояковогнутой линзе

Формула линзы

Из подобия треугольников A'B'F' и F'MC, а также треугольников ABFи FCN (рис. 25) следует: .

Поперечное увеличение . Выражение называется формулой Ньютона. Так как и то из формулы Ньютона следует: . Разделив обе части равенства на , получим формулу линзы: .

Формула линзы аналогична формуле сферического зеркала. Следует учитывать знаки входящих в формулу величин. Принято считать фокусное расстояние собирающей линзы положительным числом, а фокусное расстояние рассеивающей линзы – отрицательным. Расстояние от предмета до линзы и от действительного изображения до линзы считают положительным числом, а расстояние от линзы до мнимого изображения - отрицательным числом.

Для двояковыпуклой линзы с одинаковыми радиусами кривизны фокусное расстояние: , где

n₂ - показатель преломления вещества линзы;

n₁ - показатель преломления окружающей среды

Оптическая сила двояковыпуклой линзы: .

Квантовая физика. Квантовая оптика

Квантовая гипотеза Планка. Квантовая природа света. Распределение энергии в спектре излучения

Немецкий физик Планк предположил, что свет излучается не в виде волн, а виде определенных и неделимых порций энергии, которые он назвал квантами (квантум – количество, масса (латинский)). В современной физике кванты света называют фотонами.

При взаимодействии излучения с веществом в одних случаях наблюдаемые явления лучше объясняются волновыми свойствами (распространение света), а в других – квантовыми свойствами (испускание, поглощение света). Квантовая теория света объединила волновые и корпускулярные свойства света. Связь между волновыми и корпускулярными свойствами света выражается формулой Планка:

где e - энергия кванта; n - частота колебаний электромагнитного излучения. Чем больше частота, тем больше и квант излучаемой энергии. – постоянная Планка.

Согласно квантовой теории световое излучение заданной частоты n состоит из фотонов (квантов) определенной энергии e. Поскольку , то: – чем меньше длина волны l, тем больше квант излучаемой энергии. Опытным путем установлено, что пока фотон существует, он движется со скоростью света и ни при каких условиях не может замедлить свое движение или остановиться. При встрече с веществом фотон исчезает, а его энергия целиком переходит к поглотившей его частице, т.е. фотон не имеет массы покоя.

По квантовой теории объединение корпускулярных и волновых свойств является природным качеством всей материи вообще. Т.е. каждая частичка вещества обладает волновыми свойствами, а каждая

Рисунок 27. Распределение энергии в спектре излучения

волна обладает корпускулярными свойствами. Рассмотрим распределение энергии излучения абсолютно черного тела по длинам волн, полученное Планком для нескольких температур (рисунок 27). Жирная кривая показывает распределение энергии в спектре Солнца. Энергия излучения вещества растет с уменьшением длины волны, а пройдя максимум, уменьшается до 0 при малых длинах волн. Объяснить эти

графики можно только на основании гипотезы Планка: при низких температурах энергии теплового движения частиц тела недостаточно для создания квантов большой энергии. Поэтому чем выше температура тела, тем больше вероятность возникновения квантов большой энергии и тем интенсивнее излучение. Длина волны, на которую приходится наибольшая энергия излучения, тем меньше, чем выше температура излучающего тела.

Установив с помощью опыта, на какую длину волны приходится наибольшая интенсивность в спектре излучения тела, можно определить температуру тела. Такой способ определения температуры источника излучения называется оптической пирометрией, а приборы – пирометрами. Пирометрами бесконтактно измеряют температуру расплавленного металла, нити лампы накаливания и т.д.

Химическое действие света на светочувствительную бумагу хорошо объясняется квантовой теорией света. Поглощение фотонов света (квантов) увеличивает энергию молекул бумаги, активирует их, что и вызывает химические процессы в веществе. Чем больше величина энергии квантов, тем больше химическая активность вещества. Следовательно, химическое действие излучения выражено тем ярче, чем короче длина волны излучения. Поэтому красные лучи на обычную фотобумагу не действуют и можно печатать фотографии при красном свете.

Солнечные лучи приносят ежесекундно 1370 Дж энергии на каждый квадратный метр поперечного сечения Земли. Эта величина называется солнечной постоянной. γ =1370 Дж/(м c)=1370 Вт/м². Энергия, отдаваемая Земле Солнцем, значительно больше, чем энергия, используемая всей промышленностью земного шара.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒