Различия

Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.

--- subjects:physics:оптика [2017/01/11 12:16]
¶
+++ subjects:physics:оптика [2022/03/12 17:40] (текущий)
¶ Разделил на геометрическую и волновую
@@ Строка 9: / Строка 9: @@
     * [[Электричество в опытах]]
     * **Оптика**
-    * [[Оптика в опытах]]
+      * [[Оптика геометрическая]]
+      * [[Оптика волновая]]
+      * [[Оптика в опытах]]
   * [[Квантовая физика и элементы СТО]]
 </box>
 ====== Оптика ======
-**Световой луч** – линия, вдоль которой распространяется свет.
+Большинство оптических явлений можно объяснить с помощью классической электродинамики. Однако полное электромагнитное описание света часто затруднительно применять на практике.
-**Волновой фронт** — геометрическое место точек в пространстве, до которых дошло волновое возмущение в данный момент времени.
+  * [[Оптика геометрическая|Геометрическая оптика]], рассматривает свет как набор лучей, которые движутся по прямым линиям и изгибаются, когда проходят сквозь поверхности или отражаются от них.
+  * [[Оптика волновая|Волновая оптика]] — более полная модель света, которая включает волновые эффекты, такие как дифракция и интерференция, которые не учитываются в геометрической оптике.
-**Луч** – линия,перпендикулярная волновому фронту.
+Исторически первой была разработана лучевая, а затем волновая модель света.
-Закон прямолинейного распространения света:
-Свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно.
-Законы отражения света:
-  - 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.
-Существуют два вида отражения:
-  * зеркальное и рассеянное.
-Изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, прямым, по
-размерам равным предмету и находится на таком же расстоянии за зеркалом,
-на котором расположен предмет перед зеркалом.
-**Преломление света** – изменение направления распространения луча света
-при прохождении через границ раздела двух сред.
-**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.**
-Ход лучей в призме.
-Если призма изготовлен из материала с оптической плотностью больше, чем окружающая среда, то такая призма преломляет лучи к основанию призмы и наоборот.
-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
-называется углом отклонения: φ = i1+i2 – θ
-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:
-$$ sin\alpha _{n p}=\frac{1}{n}    \left ( n> 1 \right ) $$
-**Тонкая линза.**
-Изображением точечного источника наз. точка, в которой пересекаются лучи от этого источника после прохождения оптической системы.
-Выпуклые линзы наз. собирающими, а вогнутые - рассеивающими.
-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:$$ F<  0, d>  0, f<  0 $$.
-Оптическая сила линзы:
-$$ D=\frac{1}{F} $$
-Увеличение линзы:
-$$ Г=\frac{f}{d} $$
-Величина, обратная фокусному расстоянию, т. е. оптическая сила линзы, выражается через показатель переломления вещества линзы n
-и радиусы кривизны ее поверхностей $ R_{1} $ и $ R_{2} $ следующим образом:
-$$ \frac{1}{F}=\left ( n-1 \right )\left ( \frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}} \right ) $$
-**Свойство обратимости :**
- 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.
-Побочной оптической осью наз. любая отличная от главной оптической оси прямая, походящая через оптический центр линзы.
-Лучи, параллельные побочной оптической оси, проходят через точку пересечения побочной оптической оси с фокальной плоскостью ( которая проходит через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси).
-===== Задачи и опыты =====
-==== 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 ====
-=== Модель волн. Скорость света ===
-++++Измерение скорости света|{{youtube>qsLqQC52NTY?4}}++++
-++++Механические модели волн. 1.|{{youtube>YJrtkpR1s24?4}}++++
-++++Механические модели волн. 2.|{{youtube>uKI69DR0HZI?4}}++++
-++++Диаграмма направленности диполя|{{youtube>9om4OcWX_mU?4}}++++
-++++Спектр модулированного колебания|{{youtube>0aB5Hnfxsc0?4}}++++
-++++Принцип суперпозиции. Модель на осциллографе|{{youtube>xWPmKEgePrU?4}}++++
-++++Частота сигнала и характерное время прибора|{{youtube>bbMcdlDaVv4?4}}++++
-++++«Стоячая волна» на экране осциллографа|{{youtube>qxgngaCzD6g?4}}++++
-=== Поляризация волн ===
-++++Поперечность волны|{{youtube>b8aGmez3qPQ?4}}++++
-++++Установка для наблюдения трехсантиметровых волн|{{youtube>IuSbE4QmuUI?4}}++++
-++++Поляризация трехсантиметровых волн|{{youtube>QphlW36wwPw?4}}++++
-++++Поляризатор и анализатор для трехсантиметровой волны|{{youtube>o1YXyibmUpg?4}}++++
-++++Поляризация естественного света при отражении от стекла|{{youtube>UdmgVCi9VPY?4}}++++
-++++Угол Брюстера|{{youtube>WickU6F8GrA?4}}++++
-++++Естественный видимый свет. Три поляризатора. Закон Малюса|{{youtube>xDIVlk7Jf3I?4}}++++
-++++Поляризатор и анализатор для видимого света - 1|{{youtube>TXeG2Tz0hb4?4}}++++
-++++Поляризатор и анализатор для видимого света - 2|{{youtube>wR-WPocc128?4}}++++
-++++Поляризатор и анализатор для дециметровой волны|{{youtube>lBRcSWtwdmg?4}}++++
-=== Законы отражения и преломления ===
-++++Трехсантиметровые волны: закон отражения (металл)|{{youtube>8-dX7iJEPIU?4}}++++
-++++Полное внутреннее отражение|{{youtube>HN37Jz8DHYg?4}}++++
-++++Искривление луча в неоднородной среде|{{youtube>WdYxHT7vEYI?4}}++++
-++++Модель световода|{{youtube>GQrykfIs0eQ?4}}++++
-++++Куб и призма на пути трехсантиметровой волны|{{youtube>rj2TYm_S630?4}}++++
-++++Трехсантиметровые волны: закон отражения (диэлектрик)|{{youtube>-JdhiLKZeXs?4}}++++
-++++Трехсантиметровые волны: интерференция при отражении (просветление)|{{youtube>pgSgxkAsc0Y?4}}++++
-++++Трехсантиметровые волны: диэлектрическая линза|{{youtube>yRjOCOETIXQ?4}}++++
-++++Трехсантиметровые волны: диэлектрическая призма|{{youtube>dBQTvLwiEq8?4}}++++
-++++Решётка -- зеркало для трёхсантиметровых волн|{{youtube>S2MNOtK2Weg?4}}++++
-++++Дециметровые волны: «хорошее» и «плохое» зеркала|{{youtube>IksoD3z_850?4}}++++
-=== Стоячие волны ===
-++++Стоячие трехсантиметровые волны|{{youtube>hSxC170bF2E?4}}++++
-++++Трехсантиметровые волны: стоячие волны в резонаторе|{{youtube>ckf_1JZKEqw?4}}++++
-++++Дециметровая стоячая волна|{{youtube>=K2k0N9le0Jg?4}}++++
-++++«Стоячая волна» на экране осциллографа|{{youtube>qxgngaCzD6g?4}}++++
-++++Поперечные стоячие волны на линейке со свободным концом|{{youtube>BSkje44cPbQ?4}}++++
-++++Поперечные стоячие волны на резиновом шнуре|{{youtube>MK1GljBxUz4?4}}++++
-++++Поперечные стоячие волны на проводе с переменным током|{{youtube>awZOhF5traE?4}}++++
-++++Настройщик фортепиано и другие|{{youtube>gQ5aWstG0LQ?4}}++++
-++++Поющая Труба|{{youtube>NHceusIKN7I?4}}++++
-=== Интерференция волн ===
-++++Интерференция двух волн. Бипризма Френеля - 1|{{youtube>1u6lo020NcQ?4}}++++
-++++Интерференция двух волн. Бипризма Френеля - 2|{{youtube>-IHHFU7vXRo?4}}++++
-++++Интерферометр Маха-Цандера: его устройство|{{youtube>YEf6suQgEfw?4}}++++
-++++Интерферометр Маха-Цандера. Поворот стеклянной пластинки|{{youtube>HfkLWb5oIIw?4}}++++
-++++Интерферометр Маха-Цандера. «Деформация» основания»|{{youtube>k8twP3lT8og?4}}++++
-=== Дифракция Френеля ===
-++++Зоны Френеля для трехсантиметровой волны|{{youtube>MoUTQ0D9gDQ?4}}++++
-++++Зонная пластинка для трехсантиметровых волн|{{youtube>uXRQJC3QOZc?4}}++++
-++++Трёхсантиметровые волны: пятно Пуассона|{{youtube>pgZ25Et8jI8?4}}++++
-++++Трёхсантиметровые волны: фазовая зонная пластинка|{{youtube>gAqBvCxp8y0?4}}++++
-++++Круглое отверстие. Геометрическая оптика - дифракция Френеля|{{youtube>-pQo6Tc1naU?4}}++++
-++++Круглое отверстие. Дифракция Френеля - дифракция Фраунгофера|{{youtube>fwQ5y8yNWTY?4}}++++
-++++Сравнение картин дифракции: ирисовая диафрагма и круглое отверстие|{{youtube>N4Y0aNfEJoI?4}}++++
-++++Пятно Пуассона|{{youtube>KkdZIsrgaXA?4}}++++
-++++Дифракция Френеля на краю полуплоскости|{{youtube>0NWy4tsZ4is?4}}++++
-++++Трехсантиметровые волны: дифракция Френеля на двух щелях|{{youtube>4ldhZfnVao0?4}}++++
-=== Дифракция Фрагнгофера ===
-++++Дифракция Фраунгофера. Щель и полоска|{{youtube>dQLxsTxd3PE?4}}++++
-++++Дифракция Фраунгофера. Две щели|{{youtube>pdXeWWc5Rzo?4}}++++
-++++Дифракционные решетки с разными периодами|{{youtube>i1qR0B3uYzQ?4}}++++
-++++Двумерные дифракционные решетки|{{youtube>u9Elv_7YaSI?4}}++++
-++++Трёхсантиметровые волны и очень узкая щель|{{youtube>nG-QcMY9vb8?4}}++++
-++++Модель спирали Корню|{{youtube>htmdnrANwHs?4}}++++
-=== Волны в анизотропных средах ===
-++++Двойное лучепреломление (видимый свет)|{{youtube>xDqXUOKxNKg?4}}++++
-++++Искусственная анизотропия -- эффект Keppa|{{youtube>NB-GLm4BOnA?4}}++++
-++++Двойное лучепреломление (кристалл исландского шпата)|{{youtube>Ps0FcQY2y2k?4}}++++
-++++Анизотропное вещество между поляризаторами: пластинки слюды|{{youtube>_I7iIkBxOkA?4}}++++
-++++Анизотропное вещество между поляризаторами: полимерная пленка|{{youtube>U0nvGs8ADVM?4}}++++
-++++Анизотропное вещество между поляризаторами: болванка CD-диска|{{youtube>X-7YVIL_h7U?4}}++++
-++++Анизотропное вещество между поляризаторами: нагруженная «балка»|{{youtube>BviMluopE5I?4}}++++
-++++Анизотропное вещество между поляризаторами: слюдяная бабочка|{{youtube>b5eLxszgBtM?4}}++++
-++++Анизотропное вещество между поляризаторами: мятая целлофановая обёртка|{{youtube>fGRh4Wyw9ow?4}}++++
 ===== Рекомендуем =====
@@ Строка 234: / Строка 26: @@
 ----
-|[[Электричество в опытах|← ]][[Электричество в опытах]]^[[subjects:physics:]]|[[Оптика в опытах]][[Оптика в опытах| →]]|
+|[[Электричество в опытах|← ]][[Электричество в опытах]]^[[subjects:physics:]]|[[Оптика геометрическая]][[Оптика геометрическая| →]]|

wiki.eduVdom.com

Инструменты пользователя

Инструменты сайта

Различия

Инструменты страницы

Записаться на занятия