Розділ 5.Оптика та основи теорії відносності.
Основні формули.
Геометрична оптика
Закон відбивання світла.
1) Падаючий і заломлений промені і нормаль до межі поділу лежать в одній площині.
2) Відношення синуса кута падіння α до синуса кута заломлення γ дорівнює відношенню швидкостей поширення світла в цих середовищах:
1 i 2 – швидкості поширення світла в середовищах, показники заломлення яких п1 і п2.
Якщо світло переходить з оптично густішого середовища в оптично менш густе, то, починаючи з деякого кута падіння α0 , світло повністю відбивається від поверхні розділу цих двох середовищ. Кут падіння α, що відповідає куту заломлення β0 = 900 , називають граничним кутом повного відбивання. В цьому випадку γ = 900 , Sin γ = 1, отже: 
Сферичне дзеркало – тіло, що має сферичну поверхню і дзеркально відбиває світло .
Рисунок 1
Оптичний центр дзеркала (О) – точка, проходячи через яку, промінь повертається після відбивання у зворотному напрямі.
Полюс сферичного дзеркала (Р) – середина дзеркала, вершина сферичного сегмента.
Фокусна відстань (FP) – відстань від полюса дзеркала до головного фокуса F.
Головний фокус дзеркала – точка (F), у якій після відбивання перетинаються всі промені, що падають паралельно головній оптичній осі.
Головна оптична вісь – пряма (ОР), яка проходить через центр сферичної поверхні і полюс дзеркала.
Побічна оптична вісь – будь-яка пряма, що проходить через оптичний центр дзеркала.
|
|
|
Фокальна площина - площина, перпендикулярна до головної оптичної осі, яка проходить через головний фокус. Якщо радіус сфери R, то фокусна відстань:
Величину D, обернену до фокусної відстані, називають оптичною силою:
Вимірюється в діоптріях:
Формулою сферичного дзеркала називають таке співвідношення:
d – відстань від предмета до дзеркала, f – відстань від дзеркала до зображення, F – фокусна відстань, R – радіус сфери.
В даній формулі відстані до дійсних точок треба брати зі знаком плюс, а до уявних – зі знаком мінус.
Для побудови зображень у сферичному дзеркалі потрібно взяти будь-які з двох променів.
1. Промені АО і ВО, які проходять через центр О дзеркала (після відбивання вони протилежно направлені відносно початкового променя).
2. Промені AF i BF, які проходять через фокус F дзеркала (після відбивання вони поширюються паралельно головній оптичній осі).
3. Промені BD i AF паралельні головній оптичній осі (після відбивання від дзеркала, вони проходять через його фокус).
4. Промені АР і ВР, які падають у полюс Р дзеркала (вони відбиваються симетрично головній оптичній осі).
Рисунок 2
Лінзою називають прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями, причому одна з них може бути плоскою. Лінза називається тонкою, якщо її товщина мала порівняно з радіусом кривизни поверхонь.
|
|
|
Лінза, товщина якої на краях менша, ніж на середині, називається збиральною. Лінза, краї якої товщі за середину, називається розсіювальною.
Рисунок 3
Пряма, що проходить через центри сферичних поверхонь, які обмежують лінзу, – головна оптична вісь .
Рисунок 4
Будь-яка пряма, що проходить через оптичний центр лінзи, – побічна оптична вісь. Головний фокус лінзи – це точка, у якій після заломлення в збиральній лінзі перетинаються промені, що падають на лінзу паралельно головній оптичній осі. Фокусна відстань – відстань від оптичного центра лінзи до її фокуса. Фокальна площина – площина, яка проходить через фокус, перпендикулярна до головної оптичної осі і паралельна площині лінзи.
Для побудови зображення у лінзі потрібно використати будь-які два промені.
1. Промінь, який проходить через оптичний центр лінзи (не змінює напряму поширення).
2. Промінь, паралельний головній оптичній осі (після заломлення в лінзі йде через задній фокус).
3. Промінь, який проходить через передній фокус лінзи (після заломлення в лінзі паралельно головній оптичній осі).
|
|
|
Для розсіювальної лінзи передній фокус – уявний, і щоб його побудувати, беруть не самі промені, а їх продовження
Рисунок 5
Рисунок 6
Формула тонкої збиральної лінзи:
d – відстань від предмета до лінзи, f – відстань від лінзи до зображення,
F – фокусна відстань, D – оптична сила лінзи.
Відстані до дійсних зображень треба брати зі знаком плюс, а до уявних – зі знаком мінус.
Відношення лінійного розміру зображення до відповідного лінійного розміру предмета називають лінійним збільшенням лінзи. 
Кутове збільшення: 
Фотометрія
Світловий потік Ф – це кількість теплової енергії, що проходить через деяку поверхню за одиницю часу.
,
де α ≤ 1 – функція видимості людського ока, яка дорівнює нулю, коли довжина хвиль λ < 0,38 мкм і λ > 0,76 мкм і дорівнює одиниці при
λ = 0,550 мкм.
Одиниця світлового потоку в СІ – люмен, 1 лм = 1кд · 1ср.
Світловий потік дорівнює добутку сили світла джерела на тілесний кут ω, в який посилають випромінювання :
Якщо джерело випромінює світло рівномірно у всіх напрямах, то сила світла:
Відношення світлового потоку Ф, що падає на поверхню площею S до цієї площі, називають освітленістю Е:
За одиницю освітленості в СІ приймають люкс (лк). Освітленість поверхні точковим джерелом прямо пропорційна силі світла джерела, косинуса кута падіння променів і обернено пропорційна квадрату відстані від джерела до поверхні: 
.
|
|
|
Умова максимумів: результуюче коливання максимально підсилюється тоді, коли різниця ходу додавання хвиль дорівнює парному числу півхвиль, або цілому числу довжин хвиль:
Умова мінімумів: результуюче коливання ослаблюється, якщо різниця ходу доданих хвиль дорівнює непарному числу півхвиль:
Енергія кванта E прямо пропорційна частоті світла:де h – так звана постійна Планка. h = 6,626·10–34 Дж·с. Постійна Планка – це універсальна константа, яка у квантовій фізиці відіграє ту ж роль, що й швидкість світла в СТО.
ВимірюючиUЗ, можна визначити максимальну кінетичну енергію фотоелектронів:
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1726; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!