24. Прямолінійне поширення світла. …

Геометрична оптика - розділ оптики, в якому вивчаються закони поширення в прозорих середовищах світлової енергії на основі уявлень про світловий промінь. Основні закони геометричної оптики - це закон прямолінійного поширення світла, закони відбивання і заломлення світла.

Закон прямолінійного поширення світла: Оскільки світло є електромагнітною хвилею, то в однорідному середовищі воно поширюється рівномірно і прямолінійно.

П рямолінійне поширення світла від точкового джерела утворює різкі контури тіней - зон, куди не потрапляють промені від частин поверхонь джерела світла. Якщо джерело світла протяжне, то утворюються також зони півтіней, куди попадають промені від частин поверхні джерела світла.

Закон відбиття світла має два твердження:

1) падаючий промінь, перпендикуляр, опущений в точку падіння на межі поділу двох середовищ і відбитий промінь лежать в одній площині;

2) кут падіння дорівнює куту відбиття: α=β.

Н а межі поділу двох середовищ окрім відбиття можна спостерігати заломлення світла. Закон заломлення світла має два твердження і формулюється так:

1) падаючий промінь, заломлений промінь і перпендикуляр у точці падіння променя лежать в одній площині.

2 ) відношення синуса кута падіння і синуса кута заломлення є сталою величиною для двох середовищ:

де υ₁ - швидкість світла в першому середовищі; υ₂ - швидкість світла в другому середовищі; n₂₁ - відносний показник заломлення світла у другому середовищі відносно першого – показує у скільки разів швидкість світла у першому середовищі більша ніж у другому.

Абсолютний показник заломлення світла – показує у скільки разів швидкість світла у вакуумі більша ніж у середовищі (n).

Якщо збільшувати кут падіння α, то досягнувши граничного значення кута α_о (граничний кут повного внутрішнього відбиття), γ=90°. При цьому куті падіння і більших кутах заломлений промінь вже не може проникнути в друге середовище, а відбивається - відбувається повне внутрішнє відбиття світла.

Лінзою називають прозоре тіло, обмежене з обох боків сферичними поверхнями (одна з поверхонь може бути плоскою).

Я кщо товщина лінзи значна і менша від радіуса її кривизни, то таку лінзу називають тонкою. Якщо паралельний пучок променів, що падають на поверхню лінзи, лінза збирає в одній точці (фокусі), то її називають збиральною.

Якщо ж паралельний пучок променів, який падає на лінзу, лінза розсіює, то її називають розсіювальною.

Після проходження такої лінзи паралельні промені рівномірно розходяться так, що їх продовження перетинаються в уявній точці – головному фокусі. У збиральній лінзі фокус буде дійсним, а в розсіювальній - уявним.

Пряма лінія, яка проходить через центри сферичних поверхонь, які утворюють лінзу, називається головною оптичною віссю. Точка її перетину з площиною лінзи - оптичний центр лінзи. Будь-яка пряма, яка проходить через центр лінзи є побічною віссю. Дві площини, паралельні площині лінзи з обох її боків і проходять через головні фокуси, називають фокальними площинами. Точки перетину побічних осей з ними називають побічними фокусами. У цих точках збігаються паралельні промені (для розсіювальних лінз - їх продовження після проходження лінзи), що утворюють паралельний до даної побічної осі пучок променів. Фокусна відстань F – відстань від головного фокуса лінзи до її оптичного центра. Величину, обернену до фокусної відстані, називають оптичною силою лінзи D.

Ф ормула тонкої лінзи: Користуючись формулою слід враховувати правило знаків: якщо лінза розсіювальна, то величину F беруть зі знаком "-". якщо лінза дає уявне зображення, то і f також беруть з "-".

Якщо h - висота предмета, а H - висота зображення, то можна знайти збільшення лінзи:

У побудові зображень бере участь величезна кількість променів, хід багатьох з яких передбачити дуже важко, але в цьому і немає потреби. Для того, щоб визначити, де буде зображення, буде воно прямим чи перевернутим, збільшеним чи зменшеним, дійсним чи уявним достатньо знати хід чотирьох променів. Усі інші промені пройдуть своїм шляхом, але побудують зображення там, де отримують зображення за допомогою зручних нам променів.

До питання 24. Прямолінійне поширення світла. …

Правило побудови зображення точки в плоскому дзеркалі: якщо з точки на дзеркало (чи його продовження) поставити перпендикуляр і провести за дзеркало на таку ж відстань h, то там і буде уявне зображення точки S'.
Побудова зображення в збиральній лінзі Якщо предмет знаходиться між фокусом F i оптичним центром лінзи , зображення буде прямим, уявним, збільшеним і знаходиться по той же бік від лінзи, що і предмет.
Якщо предмет знаходиться на відстані d = F, промені виходитимуть з лінзи паралельно до променя, що проходить через оптичний центр, і зображення не буде.
Якщо предмет знаходиться між 2F i F, зображення буде перевернутим, збільшеним, дійсним, знаходитиметься за 2F по інший бік від лінзи.
Побудова зображення у збиральній лінзі. Якщо предмет розміщений на відстані d = 2F, то його зображення буде дорівнювати за висотою предмету, буде перевернутим і дійсним, знаходитиметься в точці 2F по інший бік від лінзи.
Якщо предмет знаходиться на відстані d > 2F, зображення буде зменшеним, перевернутим, дійсним, знаходитиметься в точці між 2F i F на іншому боці від лінзи.
Побудова зображення в розсіювальній лінзі. Принцип побудови завжди однаковий: така лінза робить зображення зменшеним, прямим і уявним, зображення буде знаходитися по той самий бік, що і предмет.