Bazele opticii geometrice pentru manechine. Optica este o ramură a fizicii care studiază comportamentul și proprietățile luminii

- Istoria dezvoltării opticii.

- Prevederi de bază ale teoriei corpusculare a lui Newton.

- Prevederi de bază ale teoriei valurilor lui Huygens.

- Vederi asupra naturii luminii în XIX – XX secole.

- Principii de bază ale opticii.

- Proprietățile undei ale luminii și ale opticii geometrice.

- Ochiul ca sistem optic.

- Spectroscop.

- Aparat optic de masura.

- Concluzie.

- Lista literaturii folosite.

Istoria dezvoltării opticii.

Optica este studiul naturii luminii, al fenomenelor luminoase și al interacțiunii luminii cu materia. Și aproape întreaga sa istorie este povestea unei căutări a răspunsului: ce este lumina?

Una dintre primele teorii ale luminii, teoria razelor vizuale, a fost propusă de filozoful grec Platon în jurul anului 400 î.Hr. e. Această teorie presupunea că din ochi emană raze, care, atunci când întâlnesc obiecte, le luminează și creează aspectul lumii înconjurătoare. Părerile lui Platon au fost susținute de mulți oameni de știință antici și, în special, Euclid (secolul al III-lea î.Hr.), bazat pe teoria razelor vizuale, a fondat doctrina dreptății propagării luminii și a stabilit legea reflexiei.

În aceiași ani, au fost descoperite următoarele fapte:

– rectitudinea propagării luminii;

– fenomenul reflexiei luminii și legea reflexiei;

– fenomenul de refracție a luminii;

– efectul de focalizare al unei oglinzi concave.

Grecii antici au pus bazele ramurii opticii, care mai târziu a devenit cunoscută drept geometrică.

Cea mai interesantă lucrare despre optică care a ajuns până la noi din Evul Mediu este lucrarea savantului arab Alhazen. A studiat reflexia luminii din oglinzi, fenomenul de refracție și transmitere a luminii în lentile. Algazen a fost primul care a sugerat că lumina are o viteză finită de propagare. Această ipoteză a fost una majoră

pas în înțelegerea naturii luminii.

În timpul Renașterii, s-au făcut multe descoperiri și invenții diferite; Metoda experimentală a început să fie stabilită ca bază pentru studierea și înțelegerea lumii înconjurătoare.

Pe baza a numeroase fapte experimentale, la mijlocul secolului al XVII-lea, au apărut două ipoteze despre natura fenomenelor luminoase:

– corpuscular, care presupunea că lumina este un flux de particule ejectate cu viteză mare de corpurile luminoase;

– val, care susținea că lumina este reprezentată de mișcări oscilatorii longitudinale ale unui mediu luminifer special – eterul – excitat de vibrațiile particulelor unui corp luminos.

Toate dezvoltare ulterioarăÎnvățăturile despre lumină până în zilele noastre sunt istoria dezvoltării și luptei acestor ipoteze, ai căror autori au fost I. Newton și H. Huygens.

Principalele prevederi ale teoriei corpusculare a lui Newton:

1) Lumina constă din particule mici de materie emise în toate direcțiile în linii drepte, sau raze, de un corp luminos, cum ar fi o lumânare aprinsă. Dacă aceste raze, formate din corpusculi, cad în ochiul nostru, atunci le vedem sursa (Fig. 1).

2) Corpusculii de lumină au dimensiuni diferite. Cele mai mari particule, la intrarea în ochi, dau o senzație de culoare roșie, cea mai mică – violet.

3) Culoarea albă este un amestec de toate culorile: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo, violet.

4) Reflexia luminii de la suprafata are loc datorita reflexiei corpusculilor din perete conform legii impactului elastic absolut (Fig. 2).

5) Fenomenul de refracție a luminii se explică prin faptul că corpusculii sunt atrași de particulele mediului. Cu cât mediul este mai dens, cu atât unghiul de refracție este mai mic unghiul de incidență.

6) Fenomenul de dispersie a luminii, descoperit de Newton în 1666, l-a explicat astfel. Fiecare culoare este deja prezentă în lumină albă. Toate culorile sunt transmise prin spațiul interplanetar și atmosfera împreună și dau efectul de lumină albă. Lumina albă - un amestec de diferiți corpusculi - suferă refracția după ce trece printr-o prismă. Din punctul de vedere al teoriei mecanice, refracția se datorează forțelor particulelor de sticlă care acționează asupra corpusculilor de lumină. Aceste forțe sunt diferite pentru corpusculi diferiți. Ele sunt cele mai mari pentru violet și cele mai mici pentru roșu. Calea corpusculilor în prismă va fi refractă diferit pentru fiecare culoare, astfel încât raza complexă albă se va împărți în raze componente colorate.

7) Newton a subliniat modalități de a explica refracția dublă, emițând ipoteza că razele de lumină au „laturi diferite” - o proprietate specială care le face să fie diferite în refracție atunci când trec printr-un corp birefringent.

Teoria corpusculară a lui Newton a explicat în mod satisfăcător multe fenomene optice cunoscute la acea vreme. Autorul său s-a bucurat de un prestigiu enorm în lumea științifică, iar teoria lui Newton a câștigat în curând mulți susținători în toate țările.

Principiile de bază ale teoriei ondulatorii luminii a lui Huygens.

1) Lumina este propagarea impulsurilor periodice elastice în eter. Aceste impulsuri sunt longitudinale și similare cu impulsurile sonore din aer.

2) Eterul este un mediu ipotetic care umple spațiul ceresc și golurile dintre particulele corpurilor. Este lipsit de greutate, nu respectă legea gravitației și are o mare elasticitate.

3) Principiul propagării vibrațiilor eterice este astfel încât fiecare dintre punctele sale, la care ajunge excitația, este centrul undelor secundare. Aceste unde sunt slabe, iar efectul se observă doar acolo unde trece plicul lor

suprafață – front de undă (principiul Huygens) (Fig. 3).

Undele de lumină care vin direct de la sursă provoacă senzația de vedere.

Un punct foarte important în teoria lui Huygens a fost presupunerea că viteza de propagare a luminii este finită. Folosind principiul său, omul de știință a reușit să explice multe fenomene ale opticii geometrice:

– fenomenul reflexiei luminii și legile acesteia;

– fenomenul refracției luminii și legile acestuia;

– fenomenul de reflexie internă totală;

– fenomenul dublei refracții;

– principiul independenței razelor de lumină.

Teoria lui Huygens a dat următoarea expresie pentru indicele de refracție al unui mediu:

Din formulă este clar că viteza luminii ar trebui să depindă invers de valoarea absolută a mediului. Această concluzie era opusă concluziei care decurgea din teoria lui Newton. Nivelul scăzut al tehnologiei experimentale din secolul al XVII-lea a făcut imposibil să se stabilească care teorie era corectă.

Mulți s-au îndoit de teoria undelor a lui Huygens, dar printre puținii susținători ai viziunilor valurilor asupra naturii luminii au fost M. Lomonosov și L. Euler. Odată cu cercetările acestor oameni de știință, teoria lui Huygens a început să prindă contur ca o teorie a undelor, și nu doar oscilații aperiodice care se propagă în eter.

Vederi asupra naturii luminii în XIX - XX secole.

În 1801, T. Jung a efectuat un experiment care i-a uimit pe oamenii de știință din întreaga lume (Fig. 4)

S – sursă de lumină;

E – ecran;

B și C sunt fante foarte înguste, distanțate la 1-2 mm una de cealaltă.

Conform teoriei lui Newton, pe ecran ar trebui să apară două dungi luminoase, de fapt, au apărut mai multe dungi luminoase și întunecate, iar o linie luminoasă P a apărut direct vizavi de golul dintre fantele B și C. Experiența a arătat că lumina este un fenomen ondulatoriu. Jung a dezvoltat teoria lui Huygens cu idei despre vibrațiile particulelor și frecvența vibrațiilor. El a formulat principiul interferenței, pe baza căruia a explicat fenomenul de difracție, interferență și culoarea plăcilor subțiri.

Fizicianul francez Fresnel a combinat principiul mișcărilor ondulatorii al lui Huygens și principiul interferenței lui Young. Pe această bază, el a dezvoltat o teorie matematică riguroasă a difracției. Fresnel a fost capabil să explice toate fenomenele optice cunoscute la acea vreme.

Principiile de bază ale teoriei undelor Fresnel.

– Lumină – propagarea vibrațiilor în eter la o viteză în care este modulul de elasticitate al eterului, r– densitatea eterului;

– Undele luminoase sunt transversale;

– Eterul de lumină are proprietățile unui corp elastic-solid și este absolut incompresibil.

La trecerea de la un mediu la altul, elasticitatea eterului nu se modifică, dar densitatea acestuia se modifică. Indicele de refracție relativ al unei substanțe.

Vibrațiile transversale pot apărea simultan în toate direcțiile perpendiculare pe direcția de propagare a undei.

Munca lui Fresnel a câștigat recunoașterea oamenilor de știință. Curând au apărut o serie de lucrări experimentale și teoretice care confirmă natura ondulatorie a luminii.

La mijlocul secolului al XIX-lea au început să fie descoperite fapte care indică o legătură între fenomenele optice și cele electrice. În 1846, M. Faraday a observat rotații ale planurilor de polarizare a luminii în corpuri plasate într-un câmp magnetic. Faraday a introdus ideea de electricitate și câmpuri magnetice, ca despre suprapuneri deosebite pe aer. A apărut un nou „eter electromagnetic”. Fizicianul englez Maxwell a fost primul care a atras atenția asupra acestor opinii. El a dezvoltat aceste idei și a construit o teorie a câmpului electromagnetic.

Teoria electromagnetică a luminii nu a eliminat teoria mecanică a lui Huygens-Young-Fresnel, ci a pus-o la un nou nivel. În 1900, fizicianul german Planck a prezentat o ipoteză despre natura cuantică a radiațiilor. Esența sa a fost următoarea:

– emisia de lumină este de natură discretă;

– absorbția are loc și în porțiuni discrete, cuante.

Energia fiecărui cuantum este reprezentată de formula E = h n, Unde h este constanta lui Planck și n este frecvența luminii.

La cinci ani după Planck, a fost publicată lucrarea fizicianului german Einstein asupra efectului fotoelectric. Einstein credea:

– lumina care nu a interacționat încă cu materia are o structură granulară;

– elementul structural al radiației luminoase discrete este un foton.

Astfel, a apărut o nouă teorie cuantică a luminii, născută pe baza teoriei corpusculare a lui Newton. Un cuantic acționează ca un corpuscul.

Dispoziții de bază.

– Lumina este emisă, propagată și absorbită în porțiuni discrete - cuante.

– Cuantum de lumină – un foton transportă energie proporțională cu frecvența undei cu care este descris de teoria electromagnetică E = h n .

– Un foton are masă (), moment și moment unghiular ().

– Un foton, ca particulă, există doar în mișcare a cărui viteză este viteza de propagare a luminii într-un mediu dat.

– Pentru toate interacțiunile la care participă un foton, legi generale conservarea energiei și a impulsului.

– Un electron dintr-un atom poate fi doar în anumite stări staționare stabile. Fiind în stări staționare, un atom nu emite energie.

– La trecerea de la o stare staționară la alta, un atom emite (absoarbe) un foton cu o frecvență (unde E1Şi E2– energiile stărilor inițiale și finale).

Odată cu apariția teoriei cuantice, a devenit clar că proprietățile corpusculare și ondulatorii sunt doar două laturi, două manifestări interdependente ale esenței luminii. Ele nu reflectă unitatea dialectică a discretității și continuității materiei, exprimată în manifestarea simultană a proprietăților ondulatorii și corpusculare. Același proces de radiație poate fi descris atât folosind un aparat matematic pentru propagarea undelor în spațiu și timp, cât și folosind metode statistice pentru prezicerea apariției particulelor într-un loc și la un moment dat. Ambele modele pot fi folosite simultan, iar in functie de conditii se prefera unul dintre ele.

Realizări ultimii aniîn domeniul opticii au fost posibile datorită dezvoltării ambelor fizica cuantică, și optică ondulată. În zilele noastre, teoria luminii continuă să se dezvolte.

Optica este o ramură a fizicii care studiază proprietățile și natura fizică a luminii, precum și interacțiunea acesteia cu materia.

Cele mai simple fenomene optice, de exemplu apariția umbrelor și producerea de imagini în instrumentele optice, pot fi înțelese în cadrul opticii geometrice, care operează cu conceptul de raze de lumină individuale care respectă legile cunoscute ale refracției și reflexiei și sunt independente unele de altele. Pentru a înțelege fenomene mai complexe, este nevoie de optica fizică, care consideră aceste fenomene în legătură cu natura fizică a luminii. Optica fizică face posibilă derivarea tuturor legilor opticii geometrice și stabilirea limitelor aplicabilității acestora. Fără cunoașterea acestor limite, aplicarea formală a legilor opticii geometrice poate cazuri specifice conduce la rezultate care contrazic fenomenele observate. Prin urmare, nu se poate limita la construcția formală a opticii geometrice, ci trebuie privită ca pe o ramură a opticii fizice.

Conceptul de fascicul de lumină poate fi obținut din luarea în considerare a unui fascicul de lumină real într-un mediu omogen, de care se izolează un fascicul îngust paralel folosind o diafragmă. Cu cât diametrul acestor găuri este mai mic, cu atât fasciculul izolat este mai îngust, iar în limită, mergând la găuri cât se dorește, s-ar părea că se poate obține un fascicul de lumină ca linie dreaptă. Dar un astfel de proces de izolare a unui fascicul (fascicul) arbitrar îngust este imposibil din cauza fenomenului de difracție. Expansiunea unghiulară inevitabilă a unui fascicul de lumină real trecut printr-o diafragmă cu diametrul D este determinată de unghiul de difracție j ~ l / D. Numai în cazul extrem când l=0, o astfel de expansiune nu ar avea loc și s-ar putea vorbi de rază ca de o linie geometrică, a cărei direcție determină direcția de propagare a energiei luminoase.

Astfel, o rază de lumină este un concept matematic abstract, iar optica geometrică este un caz limită aproximativ în care optică de undă intră atunci când lungimea de undă a luminii tinde spre zero.

Ochiul ca sistem optic.

Organul vizual al omului sunt ochii, care în multe privințe reprezintă un sistem optic foarte avansat.

În general, ochiul uman este un corp sferic cu un diametru de aproximativ 2,5 cm, care se numește globul ocular (Fig. 5). Stratul exterior opac și durabil al ochiului se numește sclera, iar partea frontală transparentă și mai convexă se numește cornee. La interior, sclera este acoperită cu o coroidă, constând din vase de sânge care alimentează ochiul. Vizavi de cornee, coroida trece în iris, colorat diferit la diferite persoane, care este separat de cornee printr-o cameră care conține o masă apoasă transparentă.

Irisul are o gaură rotundă numită pupila, al cărei diametru poate varia. Astfel, irisul joacă rolul unei diafragme, reglând accesul luminii către ochi. La lumină puternică pupila devine mai mică, iar la lumină slabă se mărește. În interiorul globului ocular din spatele irisului se află lentila, care este o lentilă biconvexă realizată dintr-o substanță transparentă cu un indice de refracție de aproximativ 1,4. Lentila este înconjurată de un mușchi circular, care poate modifica curbura suprafețelor sale și, prin urmare, puterea sa optică.

Coroida din interiorul ochiului este acoperită cu ramuri ale nervului fotosensibil, mai ales dense în fața pupilei. Aceste ramuri formează retina, pe care se obține imaginea reală a obiectelor create de sistemul optic al ochiului. Spațiul dintre retină și cristalin este umplut cu un corp vitros transparent, care are o structură gelatinoasă. Imaginea obiectelor de pe retină este inversată. Totuși, activitatea creierului, care primește semnale de la nervul fotosensibil, ne permite să vedem toate obiectele în poziții naturale.

Când mușchiul inel al ochiului este relaxat, imaginea obiectelor îndepărtate este obținută pe retină. În general, structura ochiului este de așa natură încât o persoană poate vedea fără efort obiectele situate la cel puțin 6 metri de ochi. În acest caz, imaginea obiectelor mai apropiate este obținută în spatele retinei. Pentru a obține o imagine clară a unui astfel de obiect, mușchiul inelar comprimă din ce în ce mai mult cristalinul până când imaginea obiectului apare pe retină, apoi ține cristalinul într-o stare comprimată.

Astfel, „focalizarea” ochiului uman se realizează prin schimbarea puterii optice a lentilei folosind mușchiul inelar. Capacitatea sistemului optic al ochiului de a crea imagini distincte ale obiectelor situate la distanțe diferite de acesta se numește acomodare (din latinescul „cazare” - adaptare). Când priviți obiecte foarte îndepărtate, razele paralele intră în ochi. În acest caz, se spune că ochiul este acomodat la infinit.

Acomodarea ochiului nu este infinită. Cu ajutorul mușchiului inelar, puterea optică a ochiului poate crește cu cel mult 12 dioptrii. Când se uită îndelung la obiecte apropiate, ochiul obosește, iar mușchiul inelar începe să se relaxeze, iar imaginea obiectului se estompează.

Ochii umani ne permit să vedem obiectele clar nu numai la lumina zilei. Capacitatea ochiului de a se adapta la diferite grade de iritare a terminațiilor nervului fotosensibil de pe retină, adică la diferite grade de luminozitate a obiectelor observate se numește adaptare.

Convergența axelor vizuale ale ochilor la un anumit punct se numește convergență. Atunci când obiectele sunt situate la o distanță considerabilă de o persoană, atunci când mișcați ochii de la un obiect la altul, axele ochilor practic nu se schimbă, iar persoana își pierde capacitatea de a determina corect poziția obiectului. Când obiectele sunt foarte departe, axele ochilor sunt paralele și o persoană nici măcar nu poate determina dacă obiectul pe care îl privește se mișcă sau nu. Forța mușchiului inelar, care comprimă cristalinul la vizualizarea obiectelor situate în apropierea persoanei, joacă, de asemenea, un anumit rol în determinarea poziției corpurilor. oaie

Spectru oscop.

Un spectroscop este folosit pentru a observa spectre.

Cel mai comun spectroscop prismatic este format din două tuburi, între care este plasată o prismă triunghiulară (Fig. 7).

În conducta A, numită colimator, există o fantă îngustă, a cărei lățime poate fi reglată prin rotirea unui șurub. În fața fantei este plasată o sursă de lumină, al cărei spectru trebuie examinat. Fanta este situată în planul colimatorului și, prin urmare, razele de lumină din colimator ies sub forma unui fascicul paralel. După trecerea prin prismă, razele de lumină sunt direcționate în tubul B, prin care se observă spectrul. Dacă un spectroscop este destinat măsurătorilor, atunci o imagine a unei scale cu diviziuni este suprapusă pe imaginea spectrului folosind un dispozitiv special, care vă permite să determinați cu precizie poziția liniilor de culoare în spectru.

Un dispozitiv optic de măsurare este un instrument de măsurare în care vizualizarea (alinierea limitelor unui obiect controlat cu o linie de păr, un reticulat etc.) sau determinarea dimensiunii se realizează folosind un dispozitiv cu un principiu de funcționare optic. Există trei grupe de instrumente optice de măsurare: dispozitive cu un principiu optic de ochire și o metodă mecanică de raportare a mișcării; dispozitive cu vizualizare optică și raportare mișcare; dispozitive care au contact mecanic cu dispozitivul de măsurare, cu o metodă optică pentru determinarea mișcării punctelor de contact.

Primele dispozitive care s-au răspândit au fost proiectoarele pentru măsurarea și monitorizarea pieselor cu contururi complexe și dimensiuni reduse.

Cel mai frecvent al doilea dispozitiv este un microscop de măsurare universal, în care piesa măsurată se deplasează pe un cărucior longitudinal, iar microscopul cu cap se deplasează pe un cărucior transversal.

Dispozitivele celui de-al treilea grup sunt folosite pentru a compara mărimile liniare măsurate cu măsurile sau scalele. Ele sunt de obicei combinate sub denumirea generală comparatoare. Acest grup de dispozitive include un optimeter (opticator, mașină de măsurat, interferometru de contact, telemetru optic etc.).

Instrumentele optice de măsură sunt, de asemenea, răspândite în geodezie (nivel, teodolit etc.).

Teodolitul este un instrument geodezic pentru determinarea direcțiilor și măsurarea unghiurilor orizontale și verticale în timpul lucrărilor geodezice, topografice și topografice, în construcții etc.

Nivel - un instrument geodezic pentru măsurarea cotelor punctelor de pe suprafața pământului - nivelare, precum și pentru stabilirea direcțiilor orizontale în timpul instalării etc. fabrică.

În navigație, un sextant este utilizat pe scară largă - un instrument goniometric reflectorizant pentru măsurarea înălțimii corpurilor cerești deasupra orizontului sau a unghiurilor dintre obiectele vizibile pentru a determina coordonatele locului observatorului. Caracteristica cheie sextant - capacitatea de a combina simultan două obiecte în câmpul vizual al observatorului, între care se măsoară unghiul, ceea ce vă permite să utilizați sextantul pe un avion și pe o navă fără o scădere vizibilă a preciziei, chiar și în timpul înclinării.

O direcție promițătoare în dezvoltarea noilor tipuri de instrumente optice de măsurare este dotarea acestora cu dispozitive electronice de citire care să permită simplificarea citirii și vizualizării etc.

Concluzie.

Semnificația practică a opticii și influența acesteia asupra altor ramuri ale cunoașterii sunt extrem de mari. Invenția telescopului și a spectroscopului a deschis omului o lume uimitoare și bogată de fenomene care au loc în vastul Univers. Invenția microscopului a revoluționat biologia. Fotografia a ajutat și continuă să ajute aproape toate ramurile științei. Unul dintre cele mai importante elemente ale echipamentului științific este obiectivul. Fără el nu ar exista microscop, telescop, spectroscop, cameră, cinema, televiziune etc. nu ar exista ochelari, iar mulți oameni de peste 50 de ani ar fi incapabili să citească și să facă multe locuri de muncă care necesită vedere.

Gama de fenomene studiate de optica fizică este foarte extinsă. Fenomenele optice sunt strâns legate de fenomenele studiate în alte ramuri ale fizicii, iar metodele de cercetare optică sunt printre cele mai subtile și precise. Prin urmare, nu este surprinzător că optica a jucat multă vreme un rol principal în multe studii fundamentale și în dezvoltarea vederilor fizice de bază. Este suficient să spunem că ambele teorii fizice principale ale secolului trecut - teoria relativității și teoria cuantică - au apărut și s-au dezvoltat în mare măsură pe baza cercetărilor optice. Invenția laserului a deschis noi posibilități vaste nu numai în optică, ci și în aplicațiile sale în diferite ramuri ale științei și tehnologiei.

Comitetul pentru Educație de la Moscova

Lumea O R T

Colegiul Tehnologic din Moscova

Departamentul de Științe ale Naturii

Lucrare finală în fizică

Pe subiect :

Realizat de elevul grupului 14: Ryazantseva Oksana

Profesor: Gruzdeva L.N.

- Artsybyshev S.A. Fizica - M.: Medgiz, 1950.

- Jdanov L.S. Jdanov G.L. Fizica pentru intermediari institutii de invatamant- M.: Nauka, 1981.

- Landsberg G.S. Optică - M.: Nauka, 1976.

- Landsberg G.S. Manual de fizică elementară. - M.: Nauka, 1986.

- Prohorov A.M. Marea Enciclopedie Sovietică. - M.: Enciclopedia Sovietică, 1974.

- Sivukhin D.V. Curs general de fizică: Optică - M.: Nauka, 1980.

Iată note de fizică pe tema „Optică” pentru clasele 10-11.
!!! Notele cu aceleași nume variază în grad de dificultate.

3. Difracția luminii- Optică ondulată

4. Oglinzi și lentile- Optica geometrica

5. Interferența luminii- Optică ondulată

6. Polarizarea luminii- Optică ondulată

Optica, optica geometrica, optica undelor, nota 11, note, note de fizica.

DESPRE CULOARE. ȘTIAȚI?

Știați că o bucată de sticlă roșie apare roșie atât în lumina reflectată, cât și în cea transmisă? Dar pentru metalele neferoase, aceste culori diferă - de exemplu, aurul reflectă în principal razele roșii și galbene, dar o placă subțire de aur translucidă transmite lumină verde.

Oamenii de știință din secolul al XVII-lea nu au considerat culoarea drept o proprietate obiectivă a luminii. De exemplu, Kepler credea că culoarea este o calitate care ar trebui studiată de filozofi, nu de fizicieni. Și numai Descartes, deși nu putea explica originea culorilor, era convins de existența unei legături între ele și caracteristicile obiective ale luminii.

Teoria ondulatorie a luminii creată de Huygens a fost un mare pas înainte - de exemplu, a oferit explicații ale legilor opticii geometrice care sunt folosite și astăzi. Cu toate acestea, principalul său eșec a fost absența unei categorii de culori, adică. era o teorie a luminii incolore, în ciuda descoperirii pe care Newton o făcuse deja până atunci - descoperirea dispersării luminii.

A cumpărat o prismă - instrumentul principal în experimentele lui Newton - de la o farmacie: în acele vremuri, observarea spectrelor prismatice era o distracție obișnuită.

Mulți dintre predecesorii lui Newton credeau că culorile își au originea în prisme. Astfel, oponentul constant al lui Newton, Robert Hooke, credea că o rază de soare nu poate conține toate culorile; Acest lucru este la fel de ciudat, gândi el, ca și afirmarea că „aerul burdufului organului conține toate tonurile”.

Experimentele lui Newton l-au condus la o concluzie tristă: în dispozitive complexe cu un număr mare Lentile și prisme, descompunerea luminii albe este însoțită de apariția unui chenar colorat pestriț în imagine. Fenomenul, numit „aberație cromatică”, a fost ulterior depășit prin combinarea mai multor straturi de sticlă cu indici de refracție care se „echilibrau” unul pe altul, ceea ce a dus la crearea lentilelor acromatice și a lunetelor spotting cu imagini clare, fără reflexii colorate sau dungi.

Ideea că culoarea este determinată de frecvența vibrațiilor într-o undă luminoasă a fost propusă pentru prima dată de celebrul matematician, mecanic și fizician Leonhard Euler în 1752, lungimea de undă maximă corespunzând razelor roșii și cea minimă razelor violete.

Inițial, Newton a distins doar cinci culori în spectrul solar, dar mai târziu, străduindu-se pentru o corespondență între numărul de culori și numărul de tonuri fundamentale ale scalei muzicale, a adăugat încă două. Poate că acest lucru a fost influențat de dependența de magia antică a numărului „șapte”, conform căreia erau șapte planete pe cer și, prin urmare, erau șapte zile într-o săptămână, în alchimie erau șapte metale de bază și așa mai departe. .

Goethe, care se considera un om de știință natural remarcabil și un poet mediocru, criticând cu fierbinte pe Newton, a remarcat că proprietățile luminii revelate în experimentele sale nu erau adevărate, deoarece lumina din ele era „chinuită de diferite tipuri de instrumente de tortură - fante, prisme, lentile.” Adevărat, în această critică, fizicienii destul de serioși au văzut mai târziu o anticipare naivă a punctului de vedere modern asupra rolului echipamentului de măsurare.

Teoria vederii culorilor - despre obținerea tuturor culorilor prin amestecarea celor trei principale - provine din discursul lui Lomonosov din 1756 „Un cuvânt despre originea luminii, prezentând o nouă teorie a culorilor...”, care, însă, nu a fost remarcat de către lumea științifică. O jumătate de secol mai târziu, această teorie a fost susținută de Jung, iar ipotezele sale au fost dezvoltate în detaliu în teoria culorilor cu trei componente de către Helmholtz în anii 1860.

Dacă pigmenții sunt absenți în fotoreceptorii retinei, atunci persoana nu percepe tonurile corespunzătoare, adică. devine parțial daltonic. Acesta a fost fizicianul englez Dalton, după care poartă numele acestei deficiențe vizuale. Și a fost descoperit de Dalton de nimeni altul decât de Jung.

Fenomenul, numit efect Purkine - în onoarea celebrului biolog ceh care l-a studiat, arată că diferitele medii ale ochiului au o refracție inegală, iar acest lucru explică apariția unor iluzii vizuale.

Spectrele optice ale atomilor sau ionilor nu sunt doar o sursă bogată de informații despre structura atomului, ele conțin și informații despre caracteristicile nucleul atomic, legată în primul rând de sarcina sa electrică.

Oamenii de știință antici care au trăit în secolul al V-lea î.Hr. au sugerat că totul în natură și în această lume este condiționat și numai atomii și golul pot fi numiți realitate. Până în prezent, s-au păstrat importante documente istorice care confirmă conceptul de structură a luminii ca flux constant de particule care au anumite proprietăți fizice. Cu toate acestea, termenul „optică” în sine va apărea mult mai târziu. Semințele unor filozofi precum Democrit și Euclid, semănate în timp ce înțelegeau structura tuturor proceselor care au loc pe pământ, au încolțit. Abia la începutul secolului al XIX-lea optica clasică și-a putut dobândi trăsăturile caracteristice, recunoscute de oamenii de știință moderni, și a apărut ca o știință cu drepturi depline.

Definiția 1

Optica este o ramură uriașă a fizicii care studiază și ia în considerare fenomenele direct legate de propagarea undelor electromagnetice puternice în spectrul vizibil, precum și domeniile apropiate de acesta.

Clasificarea principală a acestei secțiuni corespunde dezvoltării istorice a doctrinei structurii specifice a luminii:

geometric – secolul III î.Hr. (Euclid);
fizică – secolul al XVII-lea (Huygens);
cuantică – secolul XX (Planck).

Optica caracterizează pe deplin proprietățile refracției luminii și explică fenomenele direct legate de această problemă. Metodele și principiile sistemelor optice sunt utilizate în multe discipline aplicate, inclusiv fizică, inginerie electrică și medicină (în special oftalmologie). În acestea, precum și în domeniile interdisciplinare, sunt extrem de populare realizările opticii aplicate, care, alături de mecanica de precizie, creează o bază solidă pentru industria optic-mecanică.

Natura luminii

Optica este considerată una dintre primele și principalele ramuri ale fizicii, unde au fost prezentate limitările ideilor antice despre natură.

Drept urmare, oamenii de știință au reușit să stabilească dualitatea fenomenelor naturale și a luminii:

ipoteza corpusculară a luminii, originară de la Newton, studiază acest proces ca un flux de particule elementare - fotoni, unde absolut orice radiație este efectuată în mod discret, iar porțiunea minimă a puterii unei anumite energii are o frecvență și o magnitudine corespunzătoare intensitatea luminii emise;
Teoria ondulatorie a luminii, provenita de la Huygens, presupune conceptul de lumina ca un ansamblu de unde electromagnetice monocromatice paralele observate in fenomene optice si reprezentate ca urmare a actiunilor acestor unde.

Cu astfel de proprietăți ale luminii, absența tranziției forței și energiei radiației în alte tipuri de energie este considerată un proces complet normal, deoarece undele electromagnetice nu interacționează între ele în mediul spațial al fenomenelor de interferență, deoarece efectele luminii continuă. să se propage fără a le schimba specificul.

Ipotezele unde și corpusculare ale radiațiilor electrice și magnetice și-au găsit aplicarea în lucrările științifice ale lui Maxwell sub formă de ecuații.

Acest nou concept de lumină ca undă în mișcare constantă face posibilă explicarea proceselor asociate cu difracția și interferența, inclusiv structura câmpului luminos.

Caracteristicile luminii

Lungimea undei luminoase $\lambda$ depinde direct de viteza totală de propagare a acestui fenomen în mediul spațial $v$ și este legată de frecvența $\nu$ prin următoarea relație:

$\lambda = \frac(v)(\nu)=\frac (c)(n\nu)$

unde $n$ este parametrul de refracție al mediului. În general, acest indicator este functia principala lungime de undă electromagnetică: $n=n(\lambda)$.

Dependența indicelui de refracție de lungimea de undă se manifestă sub forma fenomenului de dispersie sistematică a luminii. Un concept universal și încă puțin studiat în fizică este viteza luminii $c$. Semnificația sa specială în vidul absolut reprezintă nu numai viteza maximă de diseminare a frecvențelor electromagnetice puternice, ci și intensitatea maximă a diseminării informațiilor sau alt impact fizic asupra obiectelor materiale. Pe măsură ce mișcarea fluxului de lumină crește în diferite zone, viteza inițială a luminii $v$ scade adesea: $v = \frac (c)(n)$.

Principalele caracteristici ale luminii sunt:

compoziție spectrală și complexă determinată de scara lungimilor de undă luminii;
polarizarea, care este determinată schimbare generală mediul spațial al vectorului electric prin propagarea undelor;
direcția de difuzare a unui fascicul de lumină, care trebuie să coincidă cu frontul de undă în absența birefringenței.

Optica cuantică și fiziologică

Idee descriere detaliată câmpul electromagnetic cu ajutorul cuantelor a apărut la începutul secolului al XX-lea și a fost exprimat de Max Planck. Oamenii de știință au sugerat că emisia constantă de lumină se realizează prin anumite particule - cuante. După 30 de ani, s-a dovedit că lumina nu este doar emisă parțial și în paralel, ci și absorbită.

Acest lucru a oferit lui Albert Einstein ocazia de a determina structura discretă a luminii. În zilele noastre, oamenii de știință numesc fotoni cuanti de lumină, iar fluxul în sine este considerat un grup integral de elemente. Astfel, în optica cuantică, lumina este considerată atât ca un flux de particule, cât și ca unde în același timp, deoarece procese precum interferența și difracția nu pot fi explicate printr-un singur flux de fotoni.

La mijlocul secolului al XX-lea, activitățile de cercetare ale lui Brown-Twiss au făcut posibilă determinarea mai precisă a zonei de utilizare a opticii cuantice. Lucrările omului de știință au dovedit că un anumit număr de surse de lumină care emit fotoni către două fotodetectoare și furnizează o constantă bip despre înregistrarea elementelor, poate face ca dispozitivele să funcționeze simultan.

Introducerea utilizării practice a luminii non-clasice a condus cercetătorii la rezultate incredibile. În acest sens, optica cuantică este un domeniu modern unic, cu oportunități enorme de cercetare și aplicare.

Nota 1

Optica modernă a inclus de mult timp multe domenii ale lumii științifice și ale dezvoltării care sunt solicitate și populare.

Aceste domenii ale științei optice sunt direct legate de proprietățile electromagnetice sau cuantice ale luminii, inclusiv cu alte domenii.

Definiția 2

Optica fiziologică este o nouă știință interdisciplinară care studiază percepția vizuală a luminii și combină informații din biochimie, biofizică și psihologie.

Luând în considerare toate legile opticii, această secțiune a științei se bazează pe aceste științe și are o direcție practică specială. Sunt examinate elemente ale aparatului vizual și, de asemenea, se acordă atenție atenție deosebită fenomene unice precum iluzia optică și halucinațiile. Rezultatele muncii în acest domeniu sunt utilizate în fiziologie, medicină, inginerie optică și industria filmului.

Astăzi, cuvântul optică este folosit mai des ca denumire a unui magazin. Desigur, în astfel de puncte specializate este posibil să achiziționați o varietate de dispozitive optice tehnice - lentile, ochelari, mecanisme de protecție a vederii. În această etapă, magazinele dispun de echipamente moderne care le permit să determine acuitatea vizuală la fața locului, precum și să identifice problemele existente și modalitățile de a le elimina.

Introducere................................................. ....... ................................................. ............. ................................. 2

Capitolul 1. Legile de bază ale fenomenelor optice........................................... .......... 4

1.1 Legea propagării rectilinie a luminii............................................. ......... .......... 4

1.2 Legea independenței fasciculelor de lumină.................................................. ....... ...................... 5

1.3 Legea reflexiei luminii............................................. ....... ................................................. ............. .5

1.4 Legea refracției luminii.................................................. ........................................................ 5

Capitolul 2. Sisteme optice ideale.................................................. ........ ........ 7

Capitolul 3. Componentele sistemelor optice.................................................. ......... .. 9

3.1 Diafragmele și rolul lor în sistemele optice........................................... .......... .................. 9

3.2 Elevii de intrare și de ieșire............................................. ....... ................................................. 10

Capitolul 4. Sisteme optice moderne.................................................. ........ .12

4.1 Sistem optic.............................................................. .... ................................................. .......... ..... 12

4.2 Aparatură fotografică.................................................. ..... ................................................. 13

4.3 Ochiul ca sistem optic.................................................. ........................................................ 13

Capitolul 5. Sisteme optice care ajută ochiul.................................. 16

5.1 Lupa.................................................................. .... ................................................. ........................................... 17

5.2 Microscop.............................................................. ................................................... ......... ................................. 18

5.3 Lunete de observare.................................................. ............................. ................................. .......................... .......... 20

5.4 Dispozitive de proiecție.................................................. ............................. ................................. ................. 21

5.5 Dispozitive spectrale.................................................. ............................................................. ........... 22

5.6 Instrument optic de măsurare.................................................. ...... ................................. 23

Concluzie................................................. .................................................. ...... ................................. 28

Referințe.................................................................. ....... ................................................. ............. ..... 29

Introducere.

Optica este o ramură a fizicii care studiază natura radiațiilor optice (luminii), propagarea acesteia și fenomenele observate în timpul interacțiunii luminii și materiei. Radiația optică este unde electromagnetice și, prin urmare, optica face parte din studiul general al câmpului electromagnetic.

Optica este studiul fenomenelor fizice asociate cu propagarea undelor electromagnetice scurte, a căror lungime este de aproximativ 10 -5 -10 -7 m. Semnificația acestei regiuni particulare a spectrului undelor electromagnetice se datorează faptului că în interior ea, într-un interval îngust de lungimi de undă de la 400-760 nm se află regiunea luminii vizibile percepută direct de ochiul uman. Este limitată, pe de o parte, de raze X și, pe de altă parte, de intervalul de emisie radio cu microunde. Din punctul de vedere al fizicii proceselor care au loc, izolarea unui spectru atât de îngust de unde electromagnetice (lumină vizibilă) nu are prea mult sens, prin urmare conceptul de „gamă optică” include de obicei și radiațiile infraroșii și ultraviolete.

Limitarea gamei optice este condiționată și este determinată în mare măsură de comunitatea mijloacelor și metodelor tehnice pentru studierea fenomenelor din domeniul specificat. Aceste mijloace și metode sunt caracterizate prin formarea de imagini ale obiectelor optice pe baza proprietăților undei ale radiației folosind instrumente ale căror dimensiuni liniare sunt multe. mai lung radiația λ, precum și utilizarea receptorilor de lumină, a căror acțiune se bazează pe proprietățile sale cuantice.

Potrivit tradiției, optica este de obicei împărțită în geometrică, fizică și fiziologică. Optica geometrică părăsește problema naturii luminii, pornește din legile empirice ale propagării acesteia și folosește ideea razelor de lumină refractate și reflectate la granițele mediilor cu proprietăți optice diferite și rectilinii într-un mediu omogen optic. Sarcina sa este de a studia matematic calea razelor de lumină într-un mediu cu dependență cunoscută a indicelui de refracție n de coordonate sau, dimpotrivă, de a găsi proprietățile optice și forma mediilor transparente și reflectorizante în care razele apar de-a lungul unei cale dată. Cea mai mare valoare optica geometrică este folosită pentru calculul și proiectarea instrumentelor optice - de la lentile de ochelari la lentile complexe și instrumente astronomice uriașe.

Optica fizică examinează problemele legate de natura luminii și a fenomenelor luminoase. Afirmația că lumina este unde electromagnetice transversale se bazează pe rezultatele unui număr imens de studii experimentale privind difracția luminii, interferența, polarizarea luminii și propagarea în medii anizotrope.

Una dintre cele mai importante probleme tradiționale ale opticii - obținerea de imagini care să corespundă originalelor atât ca formă geometrică, cât și ca distribuție a luminozității - este rezolvată în principal prin optica geometrică cu implicarea opticii fizice. Optica geometrică răspunde la întrebarea cum ar trebui construit un sistem optic, astfel încât fiecare punct al unui obiect să fie, de asemenea, descris ca punct, menținând în același timp asemănarea geometrică a imaginii cu obiectul. Indică sursele de distorsiune a imaginii și nivelul acesteia în sisteme optice reale. Pentru a construi sisteme optice este esențială tehnologia de fabricare a materialelor optice cu proprietățile necesare, precum și tehnologia de prelucrare a elementelor optice. Din motive tehnologice, cel mai des se folosesc lentile și oglinzi cu suprafețe sferice, dar pentru a simplifica sistemele optice și pentru a îmbunătăți calitatea imaginii la rapoarte mari de deschidere, se folosesc elemente optice.

Capitolul 1. Legile de bază ale fenomenelor optice.

Deja în primele perioade ale cercetării optice au fost stabilite experimental următoarele patru legi de bază ale fenomenelor optice:

1. Legea propagării rectilinie a luminii.

2. Legea independenței fasciculelor de lumină.

3. Legea reflexiei de la suprafața unei oglinzi.

4. Legea refracției luminii la limita a două medii transparente.

Studierea ulterioară a acestor legi a arătat, în primul rând, că ele au o semnificație mult mai profundă decât ar putea părea la prima vedere și, în al doilea rând, că aplicarea lor este limitată și sunt doar legi aproximative. Stabilirea condițiilor și limitelor de aplicabilitate ale legilor optice de bază a însemnat progrese importante în studiul naturii luminii.

Esența acestor legi se rezumă la următoarele.

Într-un mediu omogen, lumina circulă în linii drepte.

Această lege se găsește în lucrările de optică atribuite lui Euclid și probabil a fost cunoscută și aplicată mult mai devreme.

Dovada experimentală a acestei legi poate fi obținută din observațiile umbrelor ascuțite produse de surse punctuale de lumină sau prin obținerea de imagini folosind deschideri mici. Orez. 1 ilustrează achiziția de imagini folosind o deschidere mică, forma și dimensiunea imaginii arătând că proiecția are loc folosind raze drepte.

Fig.1 Propagarea rectilinie a luminii: achizitia imaginii folosind o deschidere mica.

Legea propagării rectilinie poate fi considerată ferm stabilită de experiență. Are o semnificație foarte profundă, deoarece însuși conceptul de linie dreaptă a apărut aparent din observații optice. Conceptul geometric de linie dreaptă, ca linie reprezentând cea mai scurtă distanță dintre două puncte, este conceptul de linie de-a lungul căreia lumina se propagă într-un mediu omogen.

Un studiu mai detaliat al fenomenelor descrise arată că legea propagării rectilinie a luminii își pierde forța dacă ne deplasăm în găuri foarte mici.

Deci, în experimentul prezentat în fig. 1, vom obține o imagine bună cu o dimensiune a găurii de aproximativ 0,5 mm. Odată cu o reducere ulterioară a orificiului, imaginea va fi imperfectă, iar cu o gaură de aproximativ 0,5-0,1 microni, imaginea nu va funcționa deloc și ecranul va fi iluminat aproape uniform.

Fluxul luminos poate fi împărțit în fascicule de lumină separate, evidențiindu-le, de exemplu, folosind diafragme. Acțiunea acestor fascicule de lumină selectate se dovedește a fi independentă, adică. efectul produs de un singur fascicul nu depinde de faptul dacă alte fascicule acționează simultan sau sunt eliminate.

Raza incidentă, normala la suprafața reflectantă și raza reflectată se află în același plan (Fig. 2), iar unghiurile dintre raze și normală sunt egale între ele: unghiul de incidență i este egal cu unghiul de reflexie i." Această lege este menționată și în lucrările lui Euclid. Înființarea ei este legată de folosirea suprafețelor metalice lustruite (oglinzi), cunoscute deja într-o epocă foarte îndepărtată.

Orez. 2 Legea reflexiei.

Orez. 3 Legea refracției.

Diafragma este o barieră opacă care limitează secţiune transversală fascicule de lumină în sisteme optice (în telescoape, telemetrie, microscoape, camere cu film și fotografii etc.). Rolul diafragmelor este adesea jucat de ramele lentilelor, prismelor, oglinzilor și altor părți optice, pupila ochiului, limitele unui obiect iluminat și în spectroscoape - fante.

Orice sistem optic - ochi armat și neajutorat, aparat fotografic, aparat de proiecție - desenează în cele din urmă o imagine pe un plan (ecran, placă fotografică, retină); obiectele sunt în majoritatea cazurilor tridimensionale. Cu toate acestea, chiar și un sistem optic ideal, fără a fi limitat, nu ar oferi imagini ale unui obiect tridimensional pe un plan. Într-adevăr, punctele individuale ale unui obiect tridimensional se află la distanțe diferite de sistemul optic și corespund unor planuri conjugate diferite.

Punctul luminos O (Fig. 5) oferă o imagine clară a lui O` în planul MM 1 conjugat cu EE. Dar punctele A și B dau imagini clare în A` și B`, iar în planul MM sunt proiectate ca cercuri de lumină, a căror dimensiune depinde de limitarea lățimii fasciculelor. Dacă sistemul nu ar fi nelimitat, atunci fasciculele de la A și B ar ilumina planul MM uniform, ceea ce înseamnă că nu s-ar obține nicio imagine a obiectului, ci doar o imagine a punctelor sale individuale aflate în planul EE.

Cu cât fasciculele sunt mai înguste, cu atât imaginea spațiului obiectului în plan este mai clară. Mai exact, nu obiectul spațial în sine este reprezentat în plan, ci acea imagine plată, care este o proiecție a obiectului pe un anumit plan EE (plan de instalare), conjugat în raport cu sistemul cu planul imagine MM. Centrul de proiecție este unul dintre punctele sistemului (centrul pupilei de intrare a instrumentului optic).

Mărimea și poziția diafragmei determină iluminarea și calitatea imaginii, adâncimea câmpului și rezoluția sistemului optic și câmpul vizual.

Diafragma care limitează cel mai puternic fascicul de lumină se numește deschidere sau efectivă. Rolul său poate fi jucat de cadrul unei lentile sau de o diafragmă specială explozivă, dacă această diafragmă limitează mai puternic fasciculele de lumină decât ramele lentilelor.

Orez. 6. BB – diafragma de deschidere; B 1 B 1 – elev de intrare; B 2 B 2 – elev de ieşire.

Diafragma cu deschidere explozivă este adesea situată între componentele individuale (lentile) ale unui sistem optic complex (Fig. 6), dar poate fi plasată în fața sau după sistem.

Dacă BB este o diafragmă cu deschidere reală (Fig. 6), iar B 1 B 1 și B 2 B 2 sunt imaginile sale în părțile din față și din spate ale sistemului, atunci toate razele care trec prin BB vor trece prin B 1 B 1 și B 2 B 2 și invers, adică. oricare dintre diafragmele ВВ, В 1 В 1, В 2 В 2 limitează fasciculele active.

Pupila de intrare este cea a găurilor reale sau a imaginilor acestora care limitează cel mai puternic fasciculul de intrare, adică. vizibilă la cel mai mic unghi din punctul de intersecție a axei optice cu planul obiectului.

Pupila de ieșire este gaura sau imaginea acesteia care limitează fasciculul care iese din sistem. Elevii de intrare și de ieșire sunt conjugate în raport cu întregul sistem.

Rolul elevului de intrare poate fi jucat de una sau alta gaură sau de imaginea ei (reală sau imaginară). În unele cazuri importante, obiectul cu imagine este o gaură iluminată (de exemplu, fanta unui spectrograf), iar iluminarea este asigurată direct de o sursă de lumină situată în apropierea orificiului sau prin intermediul unui condensator auxiliar. În acest caz, în funcție de locație, rolul pupilei de intrare poate fi jucat de limita sursei sau de imaginea acesteia, sau de limita condensatorului etc.

Dacă diafragma de deschidere se află în fața sistemului, atunci coincide cu pupila de intrare, iar pupila de ieșire va fi imaginea sa în acest sistem. Dacă se află în spatele sistemului, atunci coincide cu pupila de ieșire, iar pupila de intrare va fi imaginea sa în sistem. Dacă diafragma de deschidere a explozivului se află în interiorul sistemului (Fig. 6), atunci imaginea sa B 1 B 1 din partea din față a sistemului servește ca pupilă de intrare, iar imaginea B 2 B 2 din spatele sistemului. servește drept elev de ieșire. Unghiul la care raza pupilei de intrare este vizibilă din punctul de intersecție a axei cu planul obiectului se numește „unghi de deschidere”, iar unghiul la care raza pupilei de ieșire este vizibilă din punct. de intersecție a axei cu planul imaginii este unghiul de proiecție sau unghiul de deschidere de ieșire. [3]

Capitolul 4. Sisteme optice moderne.

O lentilă subțire reprezintă cel mai simplu sistem optic. Lentilele subțiri simple sunt folosite în principal sub formă de ochelari pentru ochelari. În plus, utilizarea unei lentile ca lupă este binecunoscută.

Acțiunea multor instrumente optice - o lampă de proiecție, o cameră și alte dispozitive - poate fi comparată schematic cu acțiunea lentilelor subțiri. Cu toate acestea, o lentilă subțire oferă o imagine bună doar în cazul relativ rar în care se poate limita la un fascicul îngust monocolor care vine de la sursă de-a lungul axei optice principale sau la un unghi mare față de aceasta. În majoritatea problemelor practice, unde aceste condiții nu sunt îndeplinite, imaginea produsă de o lentilă subțire este destul de imperfectă. Prin urmare, în majoritatea cazurilor, aceștia recurg la construirea unor sisteme optice mai complexe, care au un număr mare de suprafețe de refracție și nu sunt limitate de cerința de proximitate a acestor suprafețe (cerință care este satisfăcută de o lentilă subțire). [4]

În general, ochiul uman este un corp sferic cu un diametru de aproximativ 2,5 cm, care se numește globul ocular (Fig. 10). Stratul exterior opac și durabil al ochiului se numește sclera, iar partea frontală transparentă și mai convexă se numește cornee. La interior, sclera este acoperită cu o coroidă, constând din vase de sânge care alimentează ochiul. Vizavi de cornee, coroida trece în iris, colorat diferit la diferite persoane, care este separat de cornee printr-o cameră care conține o masă apoasă transparentă.

Există o gaură rotundă în iris,

numită pupila, al cărei diametru poate varia. Astfel, irisul joacă rolul unei diafragme, reglând accesul luminii către ochi. La lumină puternică pupila devine mai mică, iar la lumină slabă se mărește. În interiorul globului ocular din spatele irisului se află lentila, care este o lentilă biconvexă realizată dintr-o substanță transparentă cu un indice de refracție de aproximativ 1,4. Lentila este înconjurată de un mușchi circular, care poate modifica curbura suprafețelor sale și, prin urmare, puterea sa optică.

Când mușchiul inel al ochiului este relaxat, imaginea obiectelor îndepărtate este obținută pe retină. În general, structura ochiului este de așa natură încât o persoană poate vedea fără efort obiectele situate la cel puțin 6 m de ochi. În acest caz, imaginea obiectelor mai apropiate este obținută în spatele retinei. Pentru a obține o imagine clară a unui astfel de obiect, mușchiul inelar comprimă din ce în ce mai mult cristalinul până când imaginea obiectului apare pe retină, apoi ține cristalinul într-o stare comprimată.

Convergența axelor vizuale ale ochilor la un anumit punct se numește convergență. Atunci când obiectele sunt situate la o distanță considerabilă de o persoană, atunci când mișcați ochii de la un obiect la altul, axele ochilor practic nu se schimbă, iar persoana își pierde capacitatea de a determina corect poziția obiectului. Când obiectele sunt foarte departe, axele ochilor sunt paralele și o persoană nici măcar nu poate determina dacă obiectul pe care îl privește se mișcă sau nu. Forța mușchiului inelar, care comprimă lentila la vizualizarea obiectelor situate în apropierea unei persoane, joacă, de asemenea, un anumit rol în determinarea poziției corpurilor. [2]

Capitolul 5. Sisteme optice care armează ochiul.

Deși ochiul nu este o lentilă subțire, poți găsi totuși un punct în el prin care razele trec practic fără refracție, adică. un punct care joacă rolul unui centru optic. Centrul optic al ochiului este situat în interiorul lentilei, aproape de suprafața sa din spate. Distanța h de la centrul optic la retină, numită adâncimea ochiului, este de 15 mm pentru un ochi normal.

Cunoscând poziția centrului optic, puteți construi cu ușurință o imagine a unui obiect pe retina ochiului. Imaginea este întotdeauna reală, redusă și inversă (Fig. 11, a). Unghiul φ la care obiectul S 1 S 2 este vizibil din centrul optic O se numește unghi vizual.

Retina are o structură complexă și constă din elemente individuale sensibile la lumină. Prin urmare, două puncte ale unui obiect situat atât de aproape unul de celălalt încât imaginea lor de pe retină cade în același element sunt percepute de ochi ca un punct. Unghiul vizual minim la care două puncte luminoase sau două puncte negre pe un fundal alb sunt încă percepute separat de ochi este de aproximativ un minut. Ochiul recunoaște prost detaliile unui obiect pe care îl vede la un unghi mai mic de 1". Acesta este unghiul la care este vizibil un segment, a cărui lungime este de 1 cm la o distanță de 34 cm de ochi. În iluminare slabă (la amurg), unghiul minim de rezoluție crește și poate ajunge la 1º.

Aducând un obiect mai aproape de ochi, creștem unghiul de vedere și, prin urmare, obținem

capacitatea de a distinge mai bine micile detalii. Cu toate acestea, nu îl putem aduce foarte aproape de ochi, deoarece capacitatea ochiului de a se adapta este limitată. Pentru un ochi normal, distanța cea mai favorabilă pentru vizualizarea unui obiect este de aproximativ 25 cm, la care ochiul poate distinge detaliile suficient de bine fără oboseală excesivă. Această distanță se numește distanța celei mai bune vederi. pentru un ochi miop această distanță este ceva mai mică. prin urmare, miopurile, așând obiectul în cauză mai aproape de ochi decât persoanele cu vedere normală sau persoanele cu hipermetropie, îl văd dintr-un unghi de vedere mai mare și pot distinge mai bine micile detalii.

O creștere semnificativă a unghiului de vedere se realizează cu ajutorul instrumentelor optice. În funcție de scopul lor, instrumentele optice care armează ochiul pot fi împărțite în următoarele grupuri mari.

1. Dispozitive utilizate pentru examinarea obiectelor foarte mici (lupă, microscop). Aceste dispozitive par să „mărească” obiectele în cauză.

2. Instrumente concepute pentru vizualizarea obiectelor aflate la distanta (luneta, binoclu, telescop etc.). aceste dispozitive par să „apropie” obiectele în cauză.

Prin creșterea unghiului de vedere la utilizarea unui dispozitiv optic, dimensiunea imaginii unui obiect de pe retină crește în comparație cu imaginea cu ochiul liber și, în consecință, crește capacitatea de a recunoaște detaliile. Raportul dintre lungimea b pe retină în cazul ochiului înarmat b" și lungimea imaginii pentru ochiul liber b (Fig. 11, b) se numește mărire a dispozitivului optic.

Folosind fig. 11b este ușor de observat că creșterea în N este, de asemenea, egală cu raportul dintre unghiul vizual φ" atunci când se vizualizează un obiect printr-un instrument și unghiul vizual φ pentru ochiul liber, deoarece φ" și φ sunt mici. [2,3] Deci,

N = b" / b = φ" / φ,

unde N este mărirea obiectului;

b" este lungimea imaginii de pe retină pentru ochiul înarmat;

b este lungimea imaginii de pe retină pentru ochiul liber;

φ" – unghi de vedere la vizualizarea unui obiect printr-un instrument optic;

φ – unghiul de vedere la vizualizarea unui obiect cu ochiul liber.

Unul dintre cele mai simple instrumente optice este o lupă - o lentilă convergentă concepută pentru vizualizarea imaginilor mărite ale obiectelor mici. Lentila este adusă aproape de ochiul însuși, iar obiectul este plasat între lentilă și focalizarea principală. Ochiul va vedea o imagine virtuală și mărită a obiectului. Cel mai convenabil este să examinezi un obiect printr-o lupă cu un ochi complet relaxat, reglat la infinit. Pentru a face acest lucru, obiectul este plasat în planul focal principal al lentilei, astfel încât razele care ies din fiecare punct al obiectului să formeze fascicule paralele în spatele lentilei. În fig. Figura 12 prezintă două astfel de fascicule care provin de la marginile obiectului. Intrând în ochiul acomodat la infinit, fasciculele de raze paralele sunt focalizate pe retină și oferă o imagine clară a obiectului de aici.

Mărire unghiulară. Ochiul este foarte aproape de lentilă, astfel încât unghiul de vedere poate fi considerat ca fiind unghiul 2γ format de razele care vin de la marginile obiectului prin centrul optic al lentilei. Dacă nu ar exista lupă, ar trebui să plasăm obiectul la distanța cea mai bună de vedere (25 cm) de ochi și unghiul vizual ar fi egal cu 2β. Considerând triunghiuri dreptunghiulare cu laturile de 25 cm și F cm și notând jumătate din obiectul Z, putem scrie:

unde 2γ este unghiul vizual atunci când este observat cu o lupă;

2β - unghi vizual, când este observat cu ochiul liber;

F – distanta de la obiect la lupa;

Z este jumătate din lungimea obiectului în cauză.

Ținând cont de faptul că detaliile mici sunt de obicei examinate cu o lupă și, prin urmare, unghiurile γ și β sunt mici, tangentele pot fi înlocuite cu unghiuri. Aceasta dă următoarea expresie pentru mărirea lupei = = .

Prin urmare, mărirea unei lupe este proporțională cu 1/F, adică puterea sa optică.

Un dispozitiv care vă permite să obțineți o mărire mare atunci când vizualizați obiecte mici se numește microscop.

Cel mai simplu microscop este format din două lentile colectoare. O lentilă cu focalizare foarte scurtă L 1 oferă o imagine reală foarte mărită a obiectului P"Q" (Fig. 13), care este văzută de ocular ca o lupă.

Să notăm mărirea liniară dată de lentilă cu n 1, iar de ocular cu n 2, aceasta înseamnă că = n 1 și = n 2,

unde P"Q" este o imagine reală mărită a unui obiect;

PQ – dimensiunea obiectului;

Înmulțind aceste expresii, obținem = n 1 n 2,

unde PQ este dimensiunea obiectului;

P""Q"" - imagine virtuală mărită a unui obiect;

n 1 – mărirea liniară a lentilei;

n 2 – mărirea liniară a ocularului.

Aceasta arată că mărirea microscopului este egală cu produsul măririlor date de obiectiv și ocular separat. Prin urmare, este posibil să construiți instrumente care oferă măriri foarte mari - până la 1000 și chiar mai mult. La microscoapele bune, lentila și ocularul sunt complexe.

Ocularul constă de obicei din două lentile, dar obiectivul este mult mai complex. Dorința de a obține măriri mari obligă la utilizarea lentilelor cu focalizare scurtă cu putere optică foarte mare. Obiectul în cauză este plasat foarte aproape de lentilă și produce un fascicul larg de raze care umple întreaga suprafață a primei lentile. Acest lucru creează condiții foarte nefavorabile pentru obținerea unei imagini clare: lentile groase și fascicule decentrate. Prin urmare, pentru a corecta tot felul de deficiențe, trebuie să recurgeți la combinații de mai multe lentile de diferite tipuri de sticlă.

În microscoapele moderne, limita teoretică a fost aproape atinsă. Poti vedea obiecte foarte mici printr-un microscop, dar imaginile lor apar sub forma unor pete mici care nu se aseamana cu obiectul.

Atunci când examinează particule atât de mici, ei folosesc un așa-numitul ultramicroscop, care este un microscop obișnuit cu un condensator care face posibilă iluminarea intensă a obiectului în cauză din lateral, perpendicular pe axa microscopului.

Folosind un ultramicroscop, este posibilă detectarea particulelor a căror dimensiune nu depășește milimicronii.

Cel mai simplu lunetă este format din două lentile convergente. O lentilă îndreptată spre obiectul urmărit se numește obiectiv, iar cealaltă îndreptată spre ochiul observatorului se numește ocular.

Lentila L 1 oferă o imagine reală inversă și foarte redusă a obiectului P 1 Q 1 aflat în apropierea focalizării principale a lentilei. Ocularul este plasat astfel încât imaginea obiectului să fie în centrul său principal. În această poziție, ocularul joacă rolul unei lupe, cu ajutorul căreia este vizualizată imaginea reală a obiectului.

Efectul unei țevi, ca o lupă, este de a crește unghiul de vedere. Folosind un tub, obiectele sunt de obicei examinate la distanțe de multe ori mai mari decât lungimea acestuia. Prin urmare, unghiul de vedere la care un obiect este vizibil fără tub poate fi luat ca unghiul 2β format de razele care vin de la marginile obiectului prin centrul optic al lentilei.

Imaginea este vizibilă la un unghi de 2γ și se află aproape chiar la focalizarea F al lentilei și la focalizarea F 1 a ocularului.

Luând în considerare două triunghi dreptunghic cu latura comună Z" putem scrie:

F - focalizarea obiectivului;

F 1 - focalizarea ocularului;

Z" este jumătate din lungimea obiectului în cauză.

Unghiurile β și γ nu sunt mari, prin urmare, cu o aproximare suficientă, putem înlocui tanβ și tanγ cu unghiuri și apoi creșterea conductei = ,

unde 2γ este unghiul la care imaginea obiectului este vizibilă;

2β - unghi de vedere la care un obiect este vizibil cu ochiul liber;

F - focalizarea obiectivului;

F 1 - focalizarea ocularului.

Mărirea unghiulară a tubului este determinată de raportul dintre distanța focală a lentilei și distanța focală a ocularului. Pentru a obține o mărire mare, trebuie să luați o lentilă cu focalizare lungă și un ocular cu focalizare scurtă. [ 1 ]

Un aparat de proiecție este utilizat pentru a afișa spectatorilor imagini mărite ale desenelor, fotografiilor sau desenelor pe ecran. Un desen pe sticlă sau pe un film transparent se numește diapozitiv, iar dispozitivul în sine, conceput pentru a afișa astfel de desene, este un diascop. Dacă dispozitivul este conceput pentru a afișa picturi și desene opace, atunci se numește episcop. Un dispozitiv conceput pentru ambele cazuri se numește epidiascop.

O lentilă care creează o imagine a unui obiect în fața sa se numește lentilă. De obicei, o lentilă este un sistem optic care a eliminat cele mai importante deficiențe inerente lentilelor individuale. Pentru ca imaginea unui obiect să fie clar vizibilă pentru privitori, obiectul în sine trebuie să fie puternic luminat.

Diagrama de proiectare a aparatului de proiecție este prezentată în Fig. 16.

Sursa de lumină S este plasată în centrul unei oglinzi concave (reflector) R. lumină care vine direct de la sursa S și reflectată de reflector R, cade pe condensatorul K, care este format din două lentile plan-convexe. Condensatorul colectează aceste raze de lumină în

În conducta A, numită colimator, există o fantă îngustă, a cărei lățime poate fi reglată prin rotirea unui șurub. În fața fantei este plasată o sursă de lumină, al cărei spectru trebuie examinat. Fanta este situată în planul focal al colimatorului și, prin urmare, razele de lumină ies din colimator sub forma unui fascicul paralel. După trecerea prin prismă, razele de lumină sunt direcționate în tubul B, prin care se observă spectrul. Dacă un spectroscop este destinat măsurătorilor, atunci o imagine a unei scale cu diviziuni este suprapusă pe imaginea spectrului folosind un dispozitiv special, care vă permite să determinați cu precizie poziția liniilor de culoare în spectru.

Când examinăm un spectru, este adesea mai bine să-l fotografiați și apoi să-l studiați folosind un microscop.

Un dispozitiv pentru fotografiarea spectrelor se numește spectrograf.

Diagrama spectrografului este prezentată în Fig. 18.

Spectrul de radiații este focalizat folosind lentila L 2 aprinsă sticlă mată AB, care este înlocuită cu o placă fotografică la fotografiere. [2]

Primele dispozitive care s-au răspândit au fost proiectoarele pentru măsurarea și monitorizarea pieselor cu contururi complexe și dimensiuni reduse.

Instrumentele optice de măsură sunt, de asemenea, răspândite în geodezie (nivel, teodolit etc.).

Nivel - un instrument geodezic pentru măsurarea cotelor punctelor de pe suprafața pământului - nivelare, precum și pentru stabilirea direcțiilor orizontale în timpul instalării etc. fabrică.

În navigație, un sextant este utilizat pe scară largă - un instrument goniometric reflectorizant pentru măsurarea înălțimii corpurilor cerești deasupra orizontului sau a unghiurilor dintre obiectele vizibile pentru a determina coordonatele locului observatorului. Cea mai importantă caracteristică a sextantului este capacitatea de a combina simultan două obiecte în câmpul vizual al observatorului, între care se măsoară unghiul, ceea ce permite sextantului să fie folosit pe un avion sau pe o navă fără o scădere vizibilă a preciziei, chiar și în timpul tangării.

Capitolul 6. Aplicarea sistemelor optice în știință și tehnologie.

Aplicația și rolul sistemelor optice în știință și tehnologie este foarte mare. Fără studierea fenomenelor optice și dezvoltarea instrumentelor optice, omenirea nu ar fi așa nivel înalt dezvoltarea tehnologiei.

Aproape toate instrumentele optice moderne sunt proiectate pentru observarea vizuală directă a fenomenelor optice.

Legile construcției imaginii servesc ca bază pentru construcția diferitelor instrumente optice. Partea principală a oricărui dispozitiv optic este un fel de sistem optic. La unele dispozitive optice, imaginea este obținută pe un ecran, în timp ce alte dispozitive sunt proiectate să funcționeze cu ochiul. în acest din urmă caz, dispozitivul și ochiul reprezintă un singur sistem optic, iar imaginea este obținută pe retina ochiului.

Studiind unele proprietăți chimice substanțe, oamenii de știință au inventat o modalitate de a fixa imaginile pe suprafețe solide și pentru a proiecta imagini pe această suprafață au început să folosească sisteme optice constând din lentile. Astfel, lumea a primit camere foto și film, iar odată cu dezvoltarea ulterioară a electronicii, au apărut camerele video și digitale.

Pentru a studia obiectele mici care sunt practic invizibile pentru ochi, se folosește o lupă, iar dacă mărirea acesteia nu este suficientă, se folosesc microscoape. Microscoapele optice moderne vă permit să măriți imaginile de până la 1000 de ori, iar microscoapele electronice de zeci de mii de ori. Acest lucru face posibilă studierea obiectelor la nivel molecular.

Cercetările astronomice moderne nu ar fi posibile fără „trâmbița lui Galileo” și „trâmbița lui Kepler”. Tubul galilean, folosit adesea în binoclurile de teatru obișnuite, oferă o imagine directă a obiectului, în timp ce tubul Kepler oferă o imagine inversată. Ca urmare, dacă tubul Kepler urmează să fie utilizat pentru observații terestre, atunci acesta este echipat cu un sistem de înfășurare (o lentilă suplimentară sau un sistem de prisme), în urma căruia imaginea devine directă. Un exemplu de astfel de dispozitiv este binoclul cu prismă.

Avantajul tubului Kepler este că are o imagine intermediară suplimentară, în planul căreia se poate amplasa o scară de măsurare, o placă fotografică pentru fotografiere etc. Ca urmare, în astronomie și în toate cazurile legate de măsurători, se folosește tubul Kepler.

Alături de telescoape construite ca un telescop - refractoare, foarte importantîn astronomie au telescoape oglindă (reflectorizante) sau reflectoare.

Capacitățile de observare pe care le oferă fiecare telescop sunt determinate de diametrul deschiderii acestuia. Prin urmare, din cele mai vechi timpuri, gândirea științifică și tehnică a avut ca scop găsirea

metode de realizare a oglinzilor și a lentilelor mari.

Odată cu construcția fiecărui telescop nou, raza Universului pe care îl observăm se extinde.

Percepția vizuală a spațiului exterior este o acțiune complexă în care o circumstanță esențială este că în condiții normale folosim doi ochi. Datorită mobilității mari a ochilor, fixăm rapid un punct al unui obiect după altul; în același timp, putem estima distanța până la obiectele în cauză, precum și compara aceste distanțe între ele. Această evaluare oferă o idee despre adâncimea spațiului, distribuția volumetrică a detaliilor unui obiect și face posibilă viziunea stereoscopică.

Imaginile stereoscopice 1 și 2 sunt vizualizate folosind lentile L 1 și L 2, fiecare plasată în fața unui ochi. Imaginile sunt situate în planurile focale ale lentilelor și, prin urmare, imaginile lor se află la infinit. Ambii ochi sunt acomodați la infinit. Imaginile ambelor fotografii sunt percepute ca un obiect în relief situat în planul S.

În prezent, stereoscopul este utilizat pe scară largă pentru a studia imaginile de teren. Prin fotografierea zonei din două puncte se obțin două fotografii, vizionarea cărora printr-un stereoscop se vede clar terenul. Acuitatea mai mare a vederii stereoscopice face posibilă utilizarea unui stereoscop pentru a detecta documente contrafăcute, bani etc.

La instrumentele optice militare destinate observației (binoclu, lunete stereo), distanțele dintre centrele lentilelor sunt întotdeauna mult mai mari decât distanța dintre ochi, iar obiectele îndepărtate apar mult mai proeminente decât atunci când sunt observate fără dispozitiv.

Studiul proprietăților luminii care se deplasează în corpurile cu un indice de refracție ridicat a condus la descoperirea reflexiei interne totale. Această proprietate este utilizată pe scară largă în fabricarea și utilizarea fibrelor optice. Fibra optică permite transmiterea oricărei radiații optice fără pierderi. Utilizarea fibrei optice în sistemele de comunicații a făcut posibilă obținerea de canale de mare viteză pentru primirea și trimiterea informațiilor.

Reflexia internă totală permite utilizarea prismelor în loc de oglinzi. Binoclul și periscoapele prismatice sunt construite pe acest principiu.

Utilizarea laserelor și a sistemelor de focalizare permite focalizarea radiatii laser la un moment dat, care se folosește la tăierea diverselor substanțe, la aparatele de citire și scriere a CD-urilor, la telemetrie cu laser.

Sistemele optice sunt utilizate pe scară largă în geodezie pentru măsurarea unghiurilor și cotelor (nivele, teodoliți, sextanți etc.).

Utilizarea prismelor pentru a împărți lumina albă în spectre a condus la crearea spectrografelor și a spectroscoapelor. Ele fac posibilă observarea spectrelor de absorbție și emisie de solide și gaze. Analiza spectrală vă permite să aflați compozitia chimica substante.

Utilizarea celor mai simple sisteme optice – lentile subțiri, a permis multor persoane cu defecte ale sistemului vizual să vadă normal (ochelari, lentile pentru ochi etc.).

Datorită sistemelor optice, s-au făcut multe descoperiri și realizări științifice.

Sistemele optice sunt utilizate în toate domeniile activitate științifică, de la biologie la fizică. Prin urmare, putem spune că domeniul de aplicare al sistemelor optice în știință și tehnologie este nelimitat. [4.6]

Concluzie.

Referințe.

1. Artsybyshev S.A. Fizica - M.: Medgiz, 1950. - 511 p.

2. Zhdanov L.S. Jdanov G.L. Fizica pentru instituţiile de învăţământ secundar - M.: Nauka, 1981. - 560 p.

3. Landsberg G.S. Optică - M.: Nauka, 1976. - 928 p.

4. Landsberg G.S. Manual de fizică elementară. - M.: Nauka, 1986. - T.3. - 656s.

5. Prohorov A.M. Marea Enciclopedie Sovietică. - M.: Enciclopedia Sovietică, 1974. - T.18. - 632s.

6. Sivukhin D.V. Curs general de fizică: Optică - M.: Nauka, 1980. - 751 p.

Optica geometrică este un caz extrem de simplu de optică. În esență, aceasta este o versiune simplificată a opticii undelor care nu ia în considerare sau pur și simplu nu presupune fenomene precum interferența și difracția. Totul aici este simplificat la extrem. Și asta e bine.

Concepte de bază

Optica geometrică– o ramură a opticii care examinează legile propagării luminii în medii transparente, legile reflectării luminii de pe suprafețele oglinzilor și principiile construirii imaginilor atunci când lumina trece prin sisteme optice.

Important! Toate aceste procese sunt luate în considerare fără a lua în considerare proprietățile undei ale luminii!

În viață, optica geometrică, fiind un model extrem de simplificat, își găsește totuși o aplicație largă. Este ca mecanica clasică și relativitatea. Este adesea mult mai ușor să faceți calculul necesar în cadrul mecanicii clasice.

Conceptul de bază al opticii geometrice este fascicul de lumină.

Rețineți că un fascicul de lumină real nu se propagă de-a lungul unei linii, ci are o distribuție unghiulară finită, care depinde de dimensiunea transversală a fasciculului. Optica geometrică neglijează dimensiunile transversale ale fasciculului.

Legea propagării rectilinie a luminii

Această lege ne spune că într-un mediu omogen, lumina se deplasează în linie dreaptă. Cu alte cuvinte, de la punctul A la punctul B, lumina se deplasează de-a lungul căii care necesită timp minim pentru a călători.

Legea independenței razelor de lumină

Propagarea razelor de lumină are loc independent una de cealaltă. Ce înseamnă? Aceasta înseamnă că optica geometrică presupune că razele nu se influențează reciproc. Și s-au răspândit de parcă nu ar exista deloc alte raze.

Legea reflexiei luminii

Atunci când lumina întâlnește o suprafață oglindă (reflexivă), are loc o reflexie, adică o schimbare a direcției de propagare a fasciculului de lumină. Deci, legea reflexiei afirmă că raza incidentă și reflectată se află în același plan împreună cu normala trasă la punctul de incidență. Mai mult, unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie, adică. normala împarte unghiul dintre raze în două părți egale.

Legea refracției (Snell)

La interfața dintre medii, împreună cu reflexia, are loc și refracția, adică. fasciculul este împărțit în reflectat și refractat.

Apropo! Acum există o reducere pentru toți cititorii noștri 10% pe orice tip de lucrare.

Raportul dintre sinusurile unghiurilor de incidență și refracție este o valoare constantă și este egal cu raportul indicilor de refracție ai acestor medii. Această cantitate se mai numește și indicele de refracție al celui de-al doilea mediu față de primul.

Aici merită să luăm în considerare separat cazul reflexiei interne totale. Când lumina se propagă de la un mediu mai dens optic la unul mai puțin dens, unghiul de refracție este mai mare decât unghiul de incidență. În consecință, pe măsură ce unghiul de incidență crește, va crește și unghiul de refracție. La un anumit unghi limitator de incidență, unghiul de refracție va deveni egal cu 90 de grade. Cu o creștere suplimentară a unghiului de incidență, lumina nu va fi refractată în al doilea mediu, iar intensitatea razelor incidente și reflectate va fi egală. Aceasta se numește reflexie internă totală.

Legea reversibilității razelor de lumină

Să ne imaginăm că un fascicul, care se propagă într-o anumită direcție, a suferit o serie de modificări și refracții. Legea reversibilității razelor de lumină afirmă că dacă o altă rază este trimisă către această rază, aceasta va urma aceeași cale ca prima, dar în direcția opusă.

Vom continua să studiem elementele de bază ale opticii geometrice, iar în viitor ne vom uita cu siguranță la exemple de rezolvare a problemelor folosind diverse legi. Ei bine, dacă aveți întrebări acum, bine ați venit la experți pentru răspunsurile corecte serviciu pentru studenți. Vă vom ajuta la rezolvarea oricărei probleme!