ЗАКОНЫ ОТРАЖЕНИЯ И ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА. ПОЛНОЕ ОТРАЖЕНИЕ.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

Луч света в однородной среде прямолинеен до тех пор, пока не дойдет до ее границы с другой средой. Часть света при падении на эту границу возвращается в первую среду (отражение), часть проходит во вторую среду, изменяя при этом направление своего распространения (преломление).

Различают зеркальное и диффузное отражение света. При зеркальном отражении света параллельные лучи после отражения остаются параллельными друг другу. Это наблюдается при отражении от гладких отражающих плоскостей. При диффузном отражении параллельные лучи после отражения становятся не параллельными друг другу. Диффузно отражают шероховатые поверхности. Благодаря диффузному мы видим предметы, не излучающие свет.

Угол между падающим лучом и перпедикуляром, восставленным в точке его падения, называется углом падения. Угол между лучом отраженным и тем же перпендикуляром называется углом отражения.

Закон отражения света был открыт экспериментально: ЛУЧ ПАДАЮЩИЙ, ЛУЧ ОТРАЖЕННЫЙ И ПРЕПЕНДИКУЛЯР К ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД, ВОССТАВЛЕННЫЙ В ТОЧКЕ ПАДЕНИЯ ЛУЧА, ЛЕЖАТ В ОДНОЙ ПЛОСКОСТИ; УГОЛ ПАДЕНИЯ РАВЕН УГЛУ ОТРАЖЕНИЯ.

Предмет и его отражение в плоском зеркале симметричны относительно плоскости зеркала. Плоское зеркало дает прямое, равное, мнимое изображение.

На границе двух прозрачных сред наблюдается преломление света - явление, состоящее в том, что луч света, проходя во вторую среду изменяет свое первоначальное направление. Угол между лучом преломленным и перпедикуляром к границе сред, восставленным в точке преломления, называется углом преломления. Закон преломления света был открыт экспериментально: ПАДАЮЩИЙ ЛУЧ, ПРЕЛОМЛЕННЫЙ ЛУЧ И ПЕРПЕДИКУЛЯР К ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД, ВОССТАВЛЕННЫЙ В ТОЧКЕ ПАДЕНИЯ ЛУЧА, ЛЕЖАТ В ОДНОЙ ПЛОСКОСТИ; ОТНОШЕНИЕ СИНУСА УГЛА ПАДЕНИЯ К СИНУСУ УГЛА ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЕСТЬ ВЕЛИЧИНА ПОСТОЯННАЯ ДЛЯ ДАННЫХ ДВУХ СРЕД, И НАЗЫВАЕМАЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ ПОКАЗАТЕЛЕМ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВТОРОЙ СРЕДЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ПЕРВОЙ.

sin(i)/sin(r)=n.

Относительный показатель преломления зависит только от природы граничащих сред и от цвета падающего света.

Показатель преломления среды относительно вакуума, называется абсолютным показателем преломления.

Если i > r, то вторая среда называется оптически более плотной по сравнению с первой. Впоследствии оказалось, что относителный показатель преломления равен отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй среде. Абсолютный показатель преломления света равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде.

n = c/v.

Лучи падающий и преломленный обратимы. При переходе луча из среды оптически более плотной в оптически менее плотную среду угол падения меньше угла преломления. При некотором угле (предельный угол полного внутреннего отражения) угол преломления станет равным. По мере увеличения угла падения уменьшается интенсивность преломленного луча и увеличивается интенсивность луча отраженного. При предельном угле падения перактически вся энергия падающего луча переходит к отраженному лучу - наблюдается полное внутреннее отражение. Т.к. Полное внутреннее отражение наблюдается, конечно, и при углах падения, больших предельного.

(sina₀)/(sin90⁰) = 1/n Þ sina₀=1/n.

ЛИНЗЫ. ФОРМУЛА ТОНКОЙ ЛИНЗЫ.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное с двух сторон кривыми поверхностями. Эти поверхности могут быть сферическими, цилиндрическими, пераболическими и т.д. Наибольшее распространение получили сферические линзы. Они делятся на выпуклые - собирающие и вогнутые - рассеивающие. В зависимости от формы поверхностей линзы называются двояковыпуклыми, двояковогнутыми, плосковыпуклыми и т.д. Центры кривизны - центры ее сферических ограничивающих поверхностей. Прямая, проведенная через центры кривизны, называется главной оптической осью. Полюсы поверхностей тонкой линзы можно считать одной точкой - оптическим центром линзы. Прямая, проведенная через оптический центр под углом к главной оптической оси, называется побочной оптической осью. Лучи, параллельные главной оптической оси, пересекаются в точке лежащей на этой оси, называемой главным фокусом линзы. В главном фокусе рассеивающей линзы пересекаются продолжения лучей, составлявших до падения на линзу пучок, параллельный ее главной оптической оси. Фокус рассеивающей линзы мнимый. Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса называется фокусным расстоянием линзы. Фокусное расстояние линзы зависит от показателя преломления материала, из которого изготовлена линза, и от радиусов кривизны образующих ее поверхностей. Плоскость, проходящая через главный фокус перпендикулярно к главной оптической оси, называется фокальной. Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой линзы. D = 1/F. [D] = дптр. Диоптрия - это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м. Оптическая сила собирающей линзы положительна, рассеивающей - отрицательна.

Для построения в линзах используют " удобные" лучи.

1. Луч, падающий на линзу параллельно ее главной оптической оси, после преломления в линзе проходит через главный фокус.

2. Луч, падающий на линзу параллельно ее побочной оптической оси, проходит после преломления в линзе через точку пересечения этой оси с фокальной плоскостью.

3. Луч, проходящий через оптический центр, не преломляется.

4. Луч, проходящий через главный фокус линзы, после преломления в ней идет параллельно главной оптической оси.

Обозначим расстояние от предмета до линзы d; расстояние от линзы до изображения f.

DA₂B₂F~DA₁B₁FÞ

A₂B₂/A₁B₁=AB/A₁B₁=F/f-F.

DABO~DA₁B₁OÞ

AB/A₁B₁=d/f.

Отсюда: d/f=F/(f-F)=> fF+Fd=fd=> 1/d+1/f=1/F.

В общем случае:

±1/d±1/f=±1/F.

Эта формула называется формулой тонкой линзы. Еcли предмет, изображение или фокус действительные, их берут со знаком " +", если мнимые - со знаком " -".

Линейным увеличением называют отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.

DOAB~DOA₁B₁=>

Г=H/h=f/d.

Линзы являются одной из главных частей многих оптических устройств. Они составляют объективы фото- и киноаппаратов, фотоувеличителей, кино- и телекамер; они входят, как составная часть, в микроскоп, спектроскоп, телескоп - рефрактор и т.д. Очки также представляют собой собирающие и рассеивающие линзы.

ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.

Фотоаппарат.

Фотоаппарат состоит из двух главных частей: светонепроницаемой камеры и объектива. В простейшем случае объективом может служить собирающая линза. Чтобы изображение было качественным по всему полю фотоснимка, объективы современных фотоаппаратов представляют собой сложную систему линз, в целом играющую роль собирающей линзы. Объектив фотоаппарата дает на фотопленке, покрытой светочувствительным слоем, действительное, обратное и, как правило, уменьшенное изображение фотографируемого предмета. Фотоаппарат работает на формуле тонкой линзы. Для получения четкого (резкого) изображения предмета объектив фотоаппарата делается подвижным. Перемещая объектив, добиваются необходимой резкости изображения. Фотографируемые предметы могут находиться одновременно на разных расстояниях от фотоаппарата. Глубина резкости достигается тем, что окно объектива может частично перекрываться диафрагмой. Чем меньше окно объектива, тем более четкими будут на снимке предметы, разноудаленные от фотоаппрарата.

При фотографировании объектив фотоаппарата автоматически открывается на небольшое время, называемое временем экспозиции. Чтобы изображение стало видимым, пленку проявляют в специальном растворе и закрепляют. Полученное изображение называется негативом, т.к. на нем наблюдается обратная светопередача. Те места фотопленки, на которые падало больше света, темнее и наоборот. Для получения фотокарточки (позитива) полученное изображение с помощью фотоувеличителя проецируется на фотобумагу. Затем бумага проявляется и закрепляется.

Современные фотоаппрараты могут давать цветное и даже объемное изображение. Некоторые аппараты дают сразу готовый фотоснимок. Развитием фотографии стало кино.

Фотография широко применяется в научных целях, в технике, криминалистике и т.д. Она может сделать нас свидетелями исторических событий. Широко распространена художественная фотография.

Проекционный аппарат.

Проекционный аппарат служит для получения действительного, увеличенного, обратного изображения тел на экране. Если получается изображение в проходящем свете (фото- и кинопленка, изображение на стекле), то аппарат называется диаскопом, в отраженном свете - эпископом. Часто применяется комбинация этих аппаратов - эпидиаскоп. Диаскоп состоит из источника света, конденсора и объектива. Для увеличения освещенности экрана за источником света часто располагают одно или несколько зеркал. Конденсор (две плоско - выпуклые линзы) направляет рассходящийся от источника свет в объектив. Простейшим объективом может служить собирающая линза. Предмет, изображение которого надо получить на экране, размещается между конденсором и объективом. Четкости изображения добиваются перемещением объектива.

Фотоувеличители, фильмоскопы, киноаппараты, кодоскопы являются проекционными аппаратами.

Глаз. Очки.

По своему устройству глаз напоминает фотоаппарат. Он состоит из: склеры - внешней части глаза, защищающей глаз от механических повреждений; роговицы - передней прозрачной части склеры; радужной оболочки с отверстием переменного диаметра в ней - зрачка; хрусталика - двояковыпуклой линзы; стекловидного тела, заполняющего объем глаза; сетчатки - нервных окончаний, передающих информацию в мозг. Пространство между роговицей и хрусталиком заполнено водянистой жидкостью, которая, в основном, и преломляет свет. Глаз работает на формуле тонкой линзы. Т.к. предметы могут располагаться от глаза на разных расстояниях, то для получения четкого изображения кривизна хрусталика может изменяться с помощию глазных мышц. Способность глаза давать четкое изображение предметов, находящихся от него на разных расстояниях, называется аккомодацией. Расстояние, на котором глаз дает возможность рассмотреть без большого напряжения мелкие детали предметов, называется расстоянием наилучшего зрения. Для здорового глаза оно равно 25 см. Ближний предел аккомодации около 12 см. Глубина резкости определяется площадью зрачка. Сетчатка состоит из палочек, дающих черно - белое изображение, и колбочек, дающих цветное изображение. Изображение на сетчатке глаза действительное, уменьшенное, обратное. Объемное зрение дают два глаза.

Если изображение, создаваемое глазом, лежит перед сетчаткой, то глаз называется близоруким. Чтобы рассмотреть предмет, близорукий человек подносит его близко к глазам и сильно напрягает глазные мышцы. Близорукость исправляется ношением очков с рассеивающими линзами. Дальнозоркий глаз создает изображение за сетчаткой. Дальнозоркость исправляется ношением очков с собирающими линзами. Надо отметить, что и близорукость, и дальнозоркость будут прогрессировать, если не использовать очки, т.к. при работе глазные мышцы будут перенапрягаться.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56