Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.
Следующая версия | Предыдущая версия Последняя версия Следующая версия справа и слева | ||
subjects:physics:оптика [2013/07/22 18:21] ¶ создано |
subjects:physics:оптика [2017/08/24 22:45] ¶ |
||
---|---|---|---|
Строка 1: | Строка 1: | ||
+ | <box|[[start]]> | ||
+ | * **[[Электричество]]** | ||
+ | * [[Электростатика]] | ||
+ | * [[Конденсаторы]] | ||
+ | * [[Постоянный ток]] | ||
+ | * [[Магнитное поле]] | ||
+ | * [[Электромагнитная индукция]] | ||
+ | * [[Электромагнитные колебания и волны]] | ||
+ | * [[Электричество в опытах]] | ||
+ | * **Оптика** | ||
+ | * [[Оптика в опытах]] | ||
+ | * [[Квантовая физика и элементы СТО]] | ||
+ | </box> | ||
====== Оптика ====== | ====== Оптика ====== | ||
+ | **Световой луч** – линия, вдоль которой распространяется свет. | ||
- | Световой луч – линия, вдоль которой распространяется свет. | + | **Волновой фронт** — геометрическое место точек в пространстве, до которых дошло волновое возмущение в данный момент времени. |
- | Волновой фронт — геометрическое место точек в пространстве, до которых дошло волновое возмущение в данный момент времени. | + | **Луч** – линия,перпендикулярная волновому фронту. |
- | Луч – линия,перпендикулярная волновому фронту. | + | |
- | Закон прямолинейного распространения света: | + | Закон прямолинейного распространения света: |
+ | |||
Свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно. | Свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно. | ||
- | Законы отражен света: | + | Законы отражения света: |
- | 1) угол отражения β равен углу падения (β = α); | + | - угол падения α равен углу отражения β (β = α); |
- | + | - луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. | |
- | 2) луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. | + | |
Существуют два вида отражения: | Существуют два вида отражения: | ||
- | + | * зеркальное и рассеянное. | |
- | зеркальное и рассеянное. | + | |
Изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, прямым, по | Изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, прямым, по | ||
Строка 22: | Строка 34: | ||
на котором расположен предмет перед зеркалом. | на котором расположен предмет перед зеркалом. | ||
- | Преломление свет – изменение направления распространения луча света | + | **Преломление света** – изменение направления распространения луча света |
при прохождении через границ раздела двух сред. | при прохождении через границ раздела двух сред. | ||
- | Закон преломления световых лучей: | + | **Закон преломления световых лучей:** |
+ | - отношение синуса угла падения $ \alpha $ к синусу угла преломления $ \gamma $ есть величина постоянная для данных двух сред: $$ n= \frac{sin\alpha }{sin\gamma }=\frac{n_{2}}{n_{1}} $$ \\ , где п1 и п2 – абсолютные показатели преломления первой и второй сред соответственно,табличные величины. | ||
+ | - падающий и преломленные лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным в точке падения луча к плоскости границы раздела двух сред. \\ Показатель преломления среды равен: \\ $$ n=\frac{C}{V} $$ \\ , где V – скорость света в данной среде (м/с); C – скорость света в вакууме. | ||
+ | - Словосочетание «абсолютный показатель преломления среды» часто заменяют «показатель преломления среды» \\ Относительный показатель преломления первой среды относительно второй \\ $$ n_{1/2}=\frac{n_{1}}{n_{2}}=\frac{V_{2}}{V_{1}} $$ \\ , п1 и п2 – абсолютные показатели преломления первой и второй сред соответственно, табличные величины; υ1 и υ2 – скорости света в первой и второй средах соответственно (м/с). | ||
+ | - Если в задаче упоминает только одна среда, то другой, по умолчанию, является воздух. | ||
+ | - Показатель преломления воздуха, если нет специальных оговорок, можно принять равным 1,0. | ||
+ | - Если луч переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную, то он приближается к перпендикуляру. Если наоборот - из оптически более плотной среды - в менее плотную. то он удаляется от перпендикуляра. | ||
+ | |||
+ | **Призма.** | ||
- | 1) отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления γ есть величина постоянная для данных двух сред: | + | Ход лучей в призме. |
- | $$ \frac{sin\alpha }{sin\gamma }=\frac{n_{2}}{n_{1}} $$ | + | |
- | где п1 и п2 – абсолютные показатели преломления первой и второй сред соответственно,табличные величины. | + | |
- | 2) падающий и преломленные лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным в точке падения луча к плоскости границы раздела двух сред. | + | Если призма изготовлен из материала с оптической плотностью больше, чем окружающая среда, то такая призма преломляет лучи к основанию призмы и наоборот. |
- | Показатель преломления среды равен: | + | Грани, через которые проходит луч, называются преломляющими гранями; их ребро – преломляющим ребром, а угол θ между ними – преломляющим углом призмы. Угол φ между направлениями входящего и выходящего лучей |
- | $$ n=\frac{C}{V} $$ | + | называется углом отклонения: φ = i1+i2 – θ |
- | где V – скорость света в данной среде (м/с); C – скорость света в вакууме. | + | |
+ | При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее | ||
+ | плотную среду можно наблюдать полное отражение, т.е. свет не будет попадать во вторую среду. | ||
+ | |||
+ | Угол, при котором начинается полное отражение, называется предельным углом полного отражения. | ||
+ | Полное отражение происходит при падении луча из оптически более плотной среды под углом, большим определенного угла полного отражения, определяемого условием: | ||
+ | $$ sin\alpha _{n p}=\frac{1}{n} \left ( n> 1 \right ) $$ | ||
- | 3) Словосочетание «абсолютный показатель преломления среды» часто заменяют «показатель преломления среды» | + | **Тонкая линза.** |
- | Относительный показатель преломления первой среды относительно | + | Изображением точечного источника наз. точка, в которой пересекаются лучи от этого источника после прохождения оптической системы. |
- | второй | + | |
- | , п1 и п2 – абсолютные показатели преломления первой и второй сред соответственно, табличные величины; υ1 и υ2 – скорости | + | Выпуклые линзы наз. собирающими, а вогнутые - рассеивающими. |
- | света в первой и второй средах соответственно (м/с). | + | |
+ | Для построения изображения в случае собирающей линзы используют свойства световых лучей: | ||
+ | - Луч, проходящий через центр линзы, не испытывает отклонения. | ||
+ | - Луч, параллельный главной оптической оси , проходит через главный фокус , расположенный за линзой на главной оптической оси. | ||
+ | **Формула линзы:** | ||
+ | $$ \frac{1}{F}=\frac{1}{d}+\frac{1}{f} $$ | ||
+ | F -фокусное расстояние , d -расстояние до предмета, f - расстояние до изображения. | ||
+ | Линза собирающая:$$ F> 0, d> 0, f> 0 $$; | ||
+ | Линза рассеивающая:$$ F< 0, d> 0, f< 0 $$. | ||
- | 4) Если в задаче упоминает только одна среда, то другой, по умолчанию, | + | Оптическая сила линзы: |
- | является воздух. | + | $$ D=\frac{1}{F} $$ |
+ | Увеличение линзы: | ||
+ | $$ Г=\frac{f}{d} $$ | ||
- | 5) Показатель преломления воздуха, если нет специальных оговорок, можно | + | Величина, обратная фокусному расстоянию, т. е. оптическая сила линзы, выражается через показатель переломления вещества линзы n |
- | принять равным 1,0. | + | и радиусы кривизны ее поверхностей $ R_{1} $ и $ R_{2} $ следующим образом: |
+ | $$ \frac{1}{F}=\left ( n-1 \right )\left ( \frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}} \right ) $$ | ||
- | При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее | ||
- | плотную среду можно наблюдать полное отражение, т.е. свет не будет попадать во вторую среду. Угол, при котором начинается полное отражение, называется предельным углом полного отражения | ||
- | п1 и п2 – абсолютные показатели преломления первой и второй сред соответтвенно, табличные величины. | + | **Свойство обратимости :** |
- | Призма. | + | луч,противоположно лучу, выходящему из оптической системы, пройдет в нее в обратном направлении точно по тому же пути. по которому прошел ее в прямом направлении первый луч. |
- | Ход лучей в призме. | + | Побочной оптической осью наз. любая отличная от главной оптической оси прямая, походящая через оптический центр линзы. |
- | Если призма изготовлен из материала с оптической плотностью больше, чем окружающая среда, то такая призма преломляет лучи к основанию призмы и наоборот. | + | Лучи, параллельные побочной оптической оси, проходят через точку пересечения побочной оптической оси с фокальной плоскостью ( которая проходит через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси). |
- | Грани, через которые проходит луч, называются преломляющими гранями; их ребро – преломляющим ребром, а угол θ между ними – преломляющим углом призмы. Угол φ между направлениями входящего и выходящего лучей | + | ===== Видео-лекции, задачи и опыты ===== |
- | называется углом отклонения: φ = i1+i2 – θ | + | ==== Лекции ==== |
+ | === Образование стоячих волн === | ||
+ | ++++☆Образование стоячих волн☆| | ||
+ | Одна из моделей рассмотрения стоячей волны как суперпозиции двух встречных волн одинаковой частоты. | ||
+ | {{youtube>DTKsn0ZaDoU}}++++ | ||
+ | |||
+ | ++++☆Образование стоячих волн в бассейне☆|{{youtube>NpEevfOU4Z8}}++++ | ||
+ | |||
+ | === Гидродинамические испытания === | ||
+ | ++++Гидродинамические испытания 1|{{youtube>WffR6HrEqTA}}++++ | ||
+ | ++++Гидродинамические испытания 2|{{youtube>Ep_wPECewgM}}++++ | ||
+ | |||
+ | === Интерференция волн === | ||
+ | == Наглядно == | ||
+ | {{youtube>1ia91cdbhQk}} | ||
+ | |||
+ | ++++Интерференция волн с формулами|{{youtube>9k_xmKOUuiw}}++++ | ||
+ | |||
+ | === Интерференция света === | ||
+ | ++++Университет им.В.И.Вернадского: Интерференция света|{{youtube>AHuIMW_CmjA?27}}++++ | ||
+ | |||
+ | Интерференция света, 1977|{{youtube>S9OnhbTA3m0}} | ||
+ | |||
+ | === Дифракция света === | ||
+ | Леннаучфильм: Дифракция света, 1980 | ||
+ | {{youtube>CgMtDyeJLNw}} | ||
+ | ++++Дифракция света|{{youtube>7D9OnwZGqP4}}++++ | ||
+ | |||
+ | === Поляризация света === | ||
+ | ++++Леннаучфильм: Поляризация света, 1981|{{youtube>YzdPVY4myv0}}++++ | ||
+ | |||
+ | ==== Задачи ==== | ||
+ | ++++Оптика. Задача 1| | ||
+ | Из стекла с показателем преломления n=1,5 изготовлена плоско - выпуклая линза с радиусом кривизны поверхности $ R_{1}=25см.$ Определить оптическую силу линзы. | ||
+ | |||
+ | **Решение** | ||
+ | Оптическая сила линзы определюется по формуле: | ||
+ | $$ D=\left ( n-1 \right )\left ( \frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}} \right ) $$ | ||
+ | В нашем случае радиус кривизны одной поверхности (плоской) равен бесконечности, т. е. $ \frac{1}{R_{2}}=0 $, а | ||
+ | $$ D=\frac{n-1}{R_{1}} $$ | ||
+ | $$ D=\frac{1.5-1}{0.25}=2 м^{-1} $$ | ||
+ | **Ответ** | ||
+ | Оптическая сила линзы равна 2 диоптриям. | ||
+ | ++++ | ||
+ | ++++Оптика. Задача 2| | ||
+ | **Задача 2** | ||
+ | |||
+ | Собирающая линца, оптическая сила которой в воздухе D=8 диоптрий, в некоторой жидкости действует как рассеивающая линза с фокусным расстоянием | ||
+ | с фокусным расстоянием $ F_{1}=1 м $ Показатель преломления стекла линзы n= 1.5 Определить показатель преломления жидкости. | ||
+ | |||
+ | **Решение** | ||
+ | |||
+ | Оптическая сила линзы в жидкости определяется по формуле | ||
+ | $$ D_{1}=\frac{1}{-F_{1}}=\left ( \frac{n}{n_{1}} -1\right )\cdot \left ( \frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}} \right ) $$ | ||
+ | а в воздухе по формуле | ||
+ | $$ D=\left ( n -1\right )\cdot \left ( \frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}} \right ) $$ | ||
+ | Разделив почленно первое равенство на второе,получим | ||
+ | |||
+ | $$ n_{1}= \frac{F_{1}Dn}{F_{1}D-n+1} $$ | ||
+ | n=1.6 | ||
+ | **Ответ** | ||
+ | Показатель преломления жидкости равен 1,6. | ||
+ | ++++ | ||
+ | ++++Оптика. Задача 3|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_01-a17_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Оптика. Задача 3}} | ||
+ | </box|Оптика. Задача 3>++++ | ||
+ | ++++Оптика. Задача 4|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_02-a17_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Оптика. Задача 4}} | ||
+ | </box|Оптика. Задача 4>++++ | ||
+ | ++++Оптика. Задача 5|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_04-a17_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |}} | ||
+ | </box|Оптика. Задача 5>++++ | ||
+ | ++++Оптика. Задача 6|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_2_ch1_zadacha_12_reshenie_.png?direct&550 |}} | ||
+ | </box|Оптика. Задача 6>++++ | ||
+ | ==== Опыты ==== | ||
+ | ===== Рекомендуем ===== | ||
|[[http://zadaniya.eduvdom.com/физика/оптика|{{media:zadaniya.png?200|Пройти тест по физике: оптика}}]]|[[http://test.eduvdom.com/e/#tests_list_show@step1=6|{{media:obuchenie.png?200|Пройти обучение по физике: оптика}}]]| | |[[http://zadaniya.eduvdom.com/физика/оптика|{{media:zadaniya.png?200|Пройти тест по физике: оптика}}]]|[[http://test.eduvdom.com/e/#tests_list_show@step1=6|{{media:obuchenie.png?200|Пройти обучение по физике: оптика}}]]| | ||
---- | ---- | ||
- | |[[start|← ]][[start]]^[[subjects:physics:]]|[[start]][[start| →]]| | + | |[[Электричество в опытах|← ]][[Электричество в опытах]]^[[subjects:physics:]]|[[Оптика в опытах]][[Оптика в опытах| →]]| |