167. Коефіцієнти відбиття та проходження електромагнітних хвиль.

Відбиття́м називається повернення випромінювання об'єктом без зміни довжини його хвилі.

Відбиття може бути направленим (дзеркальним), направленно розсіяним і рівномірно розсіяним (рівномірно дифузним).

Коефіцієнт відбиття ϕ (фі) дорівнює відношенню потоку випромінювання, що відбивається поверхнею, до потоку випромінювання, що падає на поверхню. Для розрахунку коефіцієнта відбиття у разі дзеркального відбиття використовують формули Френеля.

Показник заломлення світла — це безрозмірна фізична величина, що характеризує оптичну густину даного середовища відносно іншого. Позначається буквою n.

Відносний показник заломлення другого середовища відносно першого — це відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох даних середовищ.

Це стала величина, що залежить лише від оптичних властивостей цих середовищ.

Абсолютний показник заломлення світла є відношенням синуса кута падіння променя у вакуумі (або повітрі) до синуса кута заломлення променя в даному однорідному середовищі.

де c — швидкість світла у вакуумі; v₂ — швидкість світла в середовищ

168.Фотометрія. Сила світла, освітленість, світимість – визначення та одиниці виміру

Фотометрія — розділ оптики, у якому розглядаються енергетичні характеристики світла в процесах його випромінювання, поширення та взаємодії із середовищем.

Світловий потік створюється джерелом світла.

Фізична величина, що характеризує світіння джерела світла в певному напрямку, називається силою світла.

Якщо джерело випромінює видиме світло рівномірно в усі боки, то сила світла обчислюється за формулою:

І= Ф/4π, де Ф — повний світловий потік, що його випускає джерело; п — стала величина, яка приблизно дорівнює 3,14.  За одиницю сили світла в Міжнародній системі одиниць (СІ) взято канделу (кд)

Фізична величина, яка чисельно дорівнює світловому потоку, що падає на одиницю освітленої поверхні, називається освітленістю.   Освітленість позначається символом Е та визначається за формулою:       Е=Ф/S,        де Ф — світловий потік; S — площа поверхні, на яку падає світловий потік.

У СІ за одиницю освітленості взято люкс (лк)   Один люкс — це освітленість такої поверхні, на один квадратний метр якої падає світловий потік, що дорівнює одному люмену:   1 лк = 1 лм/1м²

Світимість - це сумарний потік, який випромінюється одиницею поверхні назовні в усіх напрямках. , M=Ф/А [M]=[лм/м²]. Світимість в точці поверхні, відношення світлового потоку, витікаючого від малого елементу поверхні, який містить дану крапку, до площі цього елементу. Одна з світлових величин . Одиниця С. в системі СІ — люмен на квадратний метр ( лм/м ²). Аналогічна величина в системі енергетичних величин називається енергетичною С. і вимірюється в Вт/м-код 2 .

169.Геометрична оптика. Променеве наближення Чотири закони геометричної оптики.

Геометри́чна о́птика — розділ оптики, в якому вивчаються закони поширення світлових променів.

Геометрична оптика розглядає світло, абстрагуючись від його хвильової природи. Предмети, які впливають на розповсюдження променів — це прозорі й непрозорі поверхні, дзеркала й лінзи.

Особливий розділ геометричної оптики складає параксіальна оптика, в якій розглядаються світлові промені, які проходять близько до осі циліндричносиметричної системи, наприклад, лінзи. Умови застосування геометричної оптики: довжина світлової хвилі значно менша порівняно з характерними розмірами перешкод. У геометричній оптиці розглядаються закони поширення світла в прозорих середовищах на основі уявлення про світло як сукупність світлових променів. Промінь – це лінія, дотична до якої в кожній точці збігається з напрямком поширення хвилі. Напрям поширення хвилі збігається з напрямом поширення енергії.

Важливим оптичним приладом є кришталик людського ока.

Ф окусування світла кришталиком

Закони геометричної оптики:

Закон прямолінійного поширення світла. Закон прямолінійного поширення світла: в однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Даний закон дає змогу визначити області тіні і напівтіні від джерел світла. Тінь має різко окреслені межі, якщо джерело S точкове, тобто якщо його розмірами можна знехтувати порівняно з відстанню до освітлювального предмета. Якщо джерело не точкове, то тінь буде невиразною, вона має розмитий край, який називається півтінню.S – джерело, А – тіло.

Закон незалежності поширення світлових пучків. Окремі промені і пучки, зустрічаючись і перетинаючись один з одним, не роблять взаємного впливу. У геометричній оптиці вважають , якщо кілька пучків падають на ту саму площадку чи сходяться в одній крапці, то дії цих пучків складаються. Інтерференцією при цьому зневажають. Явища інтерференції і дифракції необхідно враховувати при аналізі процесу утворення зображення, тому що це дозволяє пояснити розподіл світлової енергії в кухоль розсіювання і судить про якість зображення.

Закон відображення світла. Падаючий промінь і перпендикуляр до межі розділу двох середовищ, поставлений у точці падіння, лежить в одній площині, кут падіння α дорівнює куту відбивання β .Кут між напрямом падаючого променя і нормаллю NN1 до межі поділу називають кутом падіння α, кут між відбитим променем і нормаллю NN1 – кутом відбивання β.Гладенькі тіла, які відбивають світло в одному напрямі, називають дзеркалами, поверхні дзеркальними.Якщо паралельність променів не зберігається, відбувається розсіювання світла, яке називається дифузним розсіюванням (Рис.59).:

Закон переломлення 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.

Величину п21 називають відносним показником заломлення, або показником заломлення другого середовища відносно першого. Він показує, у скільки разів швидкість світла у першому середовищі більша або менша від швидкості світла в другому. Якщо першим середовищем є вакуум, то - абсолютний показник заломлення, який показує у скільки разів швидкість світла у вакуумі більша, ніж у даному середовищі. Середовище з більшим показником заломлення називається оптично більш густим. Якщо світло переходить з оптично більш густого середовища в менш густе, то кут заломлення більший від кута падіння γ > α

Я кщо 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:

Явище повного внутрішнього відбивання використовується у світловодах, прозорих гнучких волокнах, в яких світло може поширюватися криволінійно.Світловоди використовують в електронно-променевих трубках, в електронно-лічильних машинах для кодування інформації, в медицині для діагностики органів.