5. Призмы

Призма — оптический элемент из прозрачного материала (например, оптического стекла) в форме геометрического тела — призмы, имеющий плоские полированные грани, через которые входит и выходит свет. Свет в призме преломляется. Важнейшей характеристикой призмы является показатель преломления материала, из которого она изготовлена. Виды призм: Дисперсионные призмы. Отражательные призмы. Поляризационные призмы.

Ход лучей в призме

Монохроматический свет падает на грань АВ стеклянной призмы (рис. 16.28), находящейся в воздухе, S₁O₁ — падающий луч, — угол падения, O₁O₂ — преломленный луч, — угол преломления. Так как свет переходит из среды оптически менее плотной в оптически более плотную, тоПройдя через призму, свет падает на ее граньАС. Здесь он снова преломляется: — угол падения,— угол преломления. На данной грани свет переходит из среды оптически более плотной в оптически менее плотную. поэтому

Грани ВА и СА, на которых происходит преломление света, называются преломляющими гранями. Угол между преломляющими гранями называется преломляющим угломпризмы. Угол, образованный направлением луча, входящего в призму, и направлением луча, выходящего из нее, называют углом отклонения. Грань, лежащая против преломляющего угла, называется основанием призмы.

Для призмы справедливы следующие соотношения:

1) Для первой преломляющей грани закон преломления света запишется так:

где n — относительный показатель преломления вещества, из которого сделана призма.

2) Для второй грани:

3) Преломляющий угол призмы:

Угол отклонения луча призмы от первоначального направления:

Следовательно, если оптическая плотность вещества призмы больше, чем окружающей среды, то луч света, проходящий через призму, отклоняется к ее основанию. Несложно показать, что если оптическая плотность вещества призмы меньше, чем окружающей среды, то луч света после прохождения через призму отклонится к ее вершине.

6. Тонкие линзы. Формула тонкой линзы.

Тонкая линза представляет простейшую оптическую систему.Основные оптические системы: 1) линза, 2) глаз, 3) лупа, 4) микроскоп, 5) телескоп, 6) фотоаппарат, 7)проекционные аппараты.

Линзой называют прозрачную среду, ограниченную 2-мя сферическими поверхностями (или сферич. и плоской пов-тями). Если расстояние между полюсами сферических пов-тей Р₁ и Р₂ мало по сравнению с радиусом, толинзаназ-ся тонкой. В этом случае полюса сливаются в одну точку С, кот.наз-ся оптическим центром линзы. Различают линзы собирающие (двояковыпуклые, плосковыпуклые, выпукловогнутые) и рассеивающие (двояковогнутые, плосковогнутые, вогнутовыпуклые). Линейным увеличением тонкой линзы наз-ся величина = отношению линейного размера изображения (Н) к линейному размеру предмета (h): (расстояние от изображения до линзы,расстояние от предмета до линзы). Изображения бывают действительные или мнимые, прямые или обратные, увеличенные или равные или уменьшенные.

Расстояния от точки предмета до центра линзы и от точки изображения до центра линзы называются сопряжёнными фокусными расстояниями.

Эти величины находятся в зависимости между собой и определяются формулой, называемой формулой тонкой линзы (открытой Исааком Барроу):

где — расстояние от линзы до предмета; — расстояние от линзы до изображения; — главное фокусное расстояние линзы. В случае толстой линзы формула остаётся без изменения с той лишь разницей, что расстояния отсчитываются не от центра линзы, а от главных плоскостей.

Для нахождения той или иной неизвестной величины при двух известных пользуются следующими уравнениями:

Следует отметить, что знаки величин , , выбираются исходя из следующих соображений — для действительного изображения от действительного предмета в собирающей линзе — все эти величины положительны. Если изображение мнимое — расстояние до него принимается отрицательным, если предмет мнимый — расстояние до него отрицательно, если линза рассеивающая — фокусное расстояние отрицательно.