Добавил:
ilirea@mail.ru Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Оптика1.doc
Скачиваний:
93
Добавлен:
22.08.2018
Размер:
179.71 Кб
Скачать

ОПТИКА

Свет – это поперечная электромагнитная волна, которая распространяется в вакууме со скоростью 3,00·108 м/с. Соотношение между длиной волны , частотой f, и скоростью c света дается уравнением:

f = c (1)

Длина волны видимого света изменяется от 3,8·10-7 м для фиолетового света до длины волны красного света 7,2·10-7 м. или в нанометрах ( 1нм = 10-9 м)

от 380 нм до 720 нм. Нестандартной единицей измерения длины волны является ангстрем Ǻ. 1Ǻ = 10-10 м. В этих единицах диапазон длин волн видимого света изменяется от 3800 Ǻ до 7200 Ǻ.

Основные понятия оптики

Волновой фронт – это линия, соединяющая точки, в которых колебания происходят с одинаковой фазой рис.1.

Виды волнового фронта: сферический и плоский. Сферический волновой фронт образуется вокруг точечного источника света на близком расстоянии. Вдали от точечного источника света сферический волновой фронт становится плоским (рис1.). Линия, перпендикулярная волновому фронту называется световым лучом. Световой луч показывает направление распространения световой волны.

Рис.1. Распространение света от точечного источника

Принцип Гюйгенса-Френеля

  1. Каждую точку волнового фронта можно рассматривать, как источник вторичных сферических волн.

  2. Эти вторичные сферические волны распространяются в том же направлении и с такой же скоростью, как и исходная волна.

  3. Касательная линия ко всем вторичным сферическим волнам (рис.2) показывает новое положение волнового фронта.

Рис.2. Построение сферического и плоского волнового фронта с помощью принципа Гюйгенса-Френеля

Закон отражения

  1. Угол падения i равен углу отражения r.

  2. Луч падающий, луч отраженный и нормаль лежат одной определенной плоскости рис.3.

Рис.3. Отражение света от границы раздела двух сред

Закон преломления

Искривление луча света при его прохождении из одной среды в другую называется преломлением (или рефракцией) (рис.4).

1. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно отношению скорости распространения света в 1 среде к скорости распространения света во 2 среде и равно относительному показателю преломления n21 (среды 2 относительно среды 1):

. (2)

2. Луч падающий, луч преломленный и нормаль лежат одной определенной плоскости

Отраженный луч

Рис.4. Преломление света через границу раздела двух сред

Если среда 1 – вакуум, то v1=c, и показатель преломления по отношению к вакууму называется абсолютным показателем преломления и равен:

(3)

Полное внутреннее отражение

Когда свет проходит из среды более плотной в среду менее плотную рис.5 при определенном условии весь свет отражается от границы раздела двух сред. Такое явление называется полным внутренним отражением.

Угол падения, при котором преломленный луч принимает значение 90, называется критическим углом падения ic. Когда угол падения становится больше, чем критический, преломленный луч исчезает, и свет не проходит во вторую среду. Все лучи отражаются.

(a) (b)

(c) (d)

Рис.5. Явление полного внутреннего отражения

Явление полного внутреннего отражения находит применение в области волоконной оптики. Свет вводят в световод (оптическое волокно) под углом полного внутреннего отражения, затем он отражается от стенок световода и распространяется вдоль световода почти без поглощения.

В медицине световоды используют для освещения внутренних полостей органов и передачи изображения.

Пример: гастроэндоскоп – прибор для осмотра внутренней полости желудка.