Законы геометрической оптики: закон отражения света, закон преломления света. Полное отражение света. Линза. Применение линз.

На границе раздела двух сред наблюдается три явления: поглощение, отражение, преломление.

Отражение - изменение направления распространения света, при котором свет остается в той же среде.

Закон отражения:

луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе разделения двух сред в точке падения лежат в одной плоскости;

угол падения равен углу отражения. α =γ

Отражение бывает:

зеркальное - это когда падающие на гладкую поверхность под определённым углом лучи света отражаются преимущественно в одном направлении.

рассеянное (диффузное) – отражение, при котором свет падает на шероховатую поверхность, после чего отражения света распространяется во всевозможных направлениях. Благодаря рассеянному отражению света мы видим предметы, которые сами не излучают свет.

Преломление - изменение направления распространения света при переходе в другую среду.

Свет изменяет своё направление, так как изменяется его скорость при переходе из одной среды в другую.

Закон преломления:

луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр к границе разделения двух сред в точке падения лежат в одной плоскости;

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред есть величина постоянная, называемая показателем преломления одной среды относительно другой.

;

n₂ и n₁ – абсолютные показатели преломления второй и первой сред.

Показатель преломления относительно вакуума называется абсолютным.

Абсолютный показатель преломления вещества имеет глубокий смысл. Он показывает во сколько раз скорость света в среде меньше чем в вакууме.

Среда, у которой абсолютный показатель преломления больше, называют оптически более плотной. Это означает, что скорость света в среде, оптически более плотной, меньше.

Полное внутреннее отражение наблюдается только при переходе света в среду оптически менее плотную.

Для стекла предельный угол полного отражения равен 42⁰, для воды 49⁰

Линзой называют прозрачное для света тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями.

У выпуклых линз середина толще краев. у вогнутых линз. края толще середины.

Линзу, у которой толщина пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны поверхностей, ограничивающих линзу, называют тонкой.

Основные понятия, используемые для описания хода лучей через линзы

Главная оптическая ось - прямая, проходящая через центры кривизны С ₁и С _2.

Оптический центр линзы - центральная точка О, через которую лучи походят, не изменяя направление.

Фокус линзы ( F ) - точка на главной оптической оси, в которой пересекаются после преломления лучи (или их продолжения), падающие на линзу параллельно главной оптической оси. У любой линзы - два фокуса.

Собирающая линза	Рассеивающая линза

Фокусы являются действительными, т.к. в них пересекаются сами лучи	Фокусы являются мнимыми, т.к. в них пересекаются продолжения лучей

Билет № 22

1. Дайте характеристику явления фотоэффекта. Объясните законы фотоэффекта, основываясь на представлении о световых квантах. Приведите примеры применения фотоэффекта в технике.

В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой Е = hv, где h — постоянная Планка, равная , ν — частота света.

Гипотеза Планка объяснила многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспериментально русским ученым А. Г. Столетовым. Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света.
В результате исследований были установлены три закона фотоэффекта.
1. Сила тока насыщения прямо пропорциональна интенсивности светового излучения, падающего на поверхность тела.
2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
3. Для каждого вещества существует минимальная частота (максимальная длина волны), называемая красной границей фотоэффекта, при которой фотоэффект прекращается (начинается)
Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г. В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергию. Часть поглощенной энергии тратится на работу выхода электрона из металла. Работа выхода — это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла. Максимальная кинетическая энергия электронов после вылета (если нет других потерь) имеет вид: . Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна.

Если энергия кванта меньше работы выхода, то фотоэффекта не происходит.

Красная граница фотоэффекта равна
Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами.
Существуют полупроводниковые фотоэлементы, в которых под действием света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (например, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве невозобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят испытания первые солнечные автомобили, используются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях.
С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.

Билет № 23

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒