Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Оптика - Coggle Diagram
Оптика
Природа світла
Світло — це електромагнітні хвилі, які сприймає око людини, тобто хвилі довжиною від 380 нм (світло фіолетового кольору) до 760 нм (світло червоного кольору).
Будь-яке фізичне тіло, атоми якого випромінюють електромагнітні хвилі видимого діапазону, називають джерелом світла. Джерела світла бувають природними і штучними.
-
-
Відбивання та заломлення
Відбивання
Геометрична оптика — це розділ оптики, який вивчає закони поширення світла в прозорих середовищах і принципи побудови зображень в оптичних системах без урахування хвильових властивостей світла. Основним поняттям геометричної оптики є світловий промінь.
Закон прямолінійного поширення світла: в однорідному прозорому середовищі світло поширюється прямолінійно
Закон незалежного поширення світла: окремі пучки світла не впливають один на одного і поширюються незалежно.
-
Світловий промінь — це лінія, уздовж якої поширюється потік світлової енергії
Заломлення
Зміну напрямку поширення світла при його проходженні через межу поділу двох прозорих середовищ називають заломленням світла.
Промінь, що задає напрямок заломленого пучка світла, називають заломленим променем.
Кут, утворений заломленим променем і перпендикуляром до межі поділу двох середовищ, проведеним із точки падіння променя, називають кутом заломлення.
Закони заломлення світла
- Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, проведений із точки падіння променя, лежать в одній площині.
- Для двох даних середовищ відношення синуса кута падіння α до синуса кута заломлення γ є величиною незмінною:
-
Відносний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість поширення світла в середовищі 1 більша (або менша), ніж швидкість поширення світла в середовищі 2:
-
Фізичну величину, яка характеризує оптичну густину середовища і показує, у скільки разів швидкість поширення світла в середовищі менша, ніж у вакуумі, називають абсолютним показником заломлення середовища
-
Явище, коли заломлення світла відсутнє, тобто світло повністю відбивається від межі поділу із середовищем меншої оптичної густини, називають явищем повного внутрішнього відбивання.
Найменший кут падіння, починаючи з якого вся світлова енергія повністю відбивається від межі поділу двох прозорих середовищ, називають граничним кутом повного внутрішнього відбивання α0.
-
Лінзи, оптичні системи
Лінза (сферична) — прозоре тіло, обмежене з двох боків сферичними поверхнями
-
Точку F, у якій після заломлення збираються промені (або їх продовження), які падають на лінзу паралельно її головній оптичній осі, називають головним фокусом лінзи.
-
Фізичну величину, яка характеризує заломні властивості лінзи та обернена до її фокусної відстані, називають оптичною силою D лінзи
-
Лінзу називають збиральною, якщо паралельні промені, що падають на неї, після заломлення в лінзі перетинаються в одній точці. Цю точку називають дійсним фокусом лінзи.
Лінзу називають розсіювальною, якщо паралельні промені, що падають на неї, після заломлення в лінзі йдуть розбіжним пучком. Точку, в якій перетинаються продовження заломлених променів, називають уявним фокусом лінзи.
Оптична система — сукупність оптичних елементів, призначена для формування пучків світлових променів або для одержання зображень.
Прикладом біологічної оптичної системи є око: потрапляючи в око, світло заломлюється, і в результаті на сітківці — світлочутливій поверхні очного дна — утворюється зменшене, дійсне, обернене зображення предмета.
-
Здатність кришталика змінювати свою кривизну в разі зміни відстані до розглядуваного предмета називають акомодацією.
-
Найменшу відстань, на якій око бачить предмет практично не напружуючись, називають відстанню найкращого зору.
Розмір Н зображення предмета на сітківці визначається кутом зору φ — кутом із вершиною в оптичному центрі ока, утвореним променями, напрямленими на крайні точки предмета
-
Дисперсія, інтерференція, дифракція
Дисперсія
Дисперсія світла — явище розкладання світла у спектр, зумовлене залежністю абсолютного показника заломлення середовища (а отже, і швидкості поширення світла в цьому середовищі) від частоти світлової хвилі. Для більшості середовищ показник заломлення зростає зі збільшенням частоти світлової хвилі.
Спектральний склад світла досліджується за допомогою спектральних апаратів — спектроскопів і спектрографів.
Усе різноманіття кольорів, які мають тіла навколо нас, зумовлене спектральним складом світла, що падає на тіла, і здатністю цих тіл відбивати хвилі певної частини оптичного спектра.
-
Розсіювання світла — це явище перетворення світла матеріальним середовищем, яке супроводжується зміною напрямку поширення світла і виявляється як невласне світіння середовища.
Поглинання світла — зменшення інтенсивності світла, яке проходить через матеріальне середовище.
Колір світлової хвилі визначається частотою хвилі. Біле сонячне світло містить увесь спектр частот електромагнітних хвиль видимого діапазону
Інтерференція
Інтерференція — явище накладання хвиль, унаслідок якого в деяких точках простору спостерігається стійке в часі посилення (або послаблення) результуючих коливань.
Умова інтерференційного максимуму: в даній точці простору відбувається посилення результуючих світлових коливань, якщо різниця ходу двох світлових хвиль, що надходять у цю точку, дорівнює цілому числу довжин хвиль (парному числу півхвиль):
-
Умова інтерференційного мінімуму: в даній точці простору відбувається послаблення результуючих світлових коливань, якщо різниця ходу двох світлових хвиль, що надходять у цю точку, дорівнює непарному числу півхвиль:
-
На практиці інтерференцію використовують для просвітлення оптики; перевірки якості шліфування поверхонь виробів і якості виготовлення лінз; здійснення точних вимірювань.
Дифракція
Дифракцією світла називають обгинання світловими хвилями межі непрозорих тіл і проникнення світла в ділянку геометричної тіні.
Кількісну теорію дифракції світла побудував О. Френель, сформулювавши принцип, який із часом отримав назву «принцип Гюйґенса — Френеля»: кожна точка хвильової поверхні є джерелом вторинної хвилі, ці вторинні хвилі є когерентними; хвильова поверхня в будь-який момент часу є результатом інтерференції вторинних хвиль.
Дифракційна ґратка — це спектральний пристрій, що має вигляд періодично розташованих щілин і слугує для розкладання світла у спектр і для вимірювання довжини хвилі. Головна характеристика ґратки — період (стала) ґратки d, що дорівнює відстані між двома сусідніми щілинами.
Формула дифракційної ґратки: dsinφ = kλ, де φ — кут, за якого спостерігаються максимуми k-го порядку для плоскої світлової хвилі довжиною λ, яка падає перпендикулярно до поверхні ґратки.
-
