Принцип Ферма. Законы геометрической оптики. Показатель преломления. Полное внутреннее отражение света. Световоды

Принцип Ферма: свет всегда распространяется по такому пути, который занимает наименьшее время

Законы геометрической оптики:

Закон прямолинейного распространения света:

· свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно.

Доказательством этого закона является наличие тени с резкими границами от непрозрачных предметов при освещении их источниками малых размеров.

Закон отражения (рис. 7.3):

· отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения;

· угол падения α равен углу отражения γ: α = γ

Закон преломления света:

При переходе из одной среды в другую отношение угла падения к углу преломления есть величина постоянная

Если свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную (например, из воздуха в воду или стекло), то угол падения больше угла преломления.

Наоборот, если свет проходит из воды или из стекла в воздух, то он преломляется от перпендикуляра: угол падения меньше кгла преломления

Постоянную величину n называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления.

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:

Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света υ в среде:

Пусть абсолютный показатель преломления первой среды больше, чем абсолютный показатель преломления второй среды

, то есть первая среда оптически более плотная.

Здесь абсолютные показатели сред соответственно равны:

Тогда, если направить луч света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду,
то по мере увеличения угла падения преломленный луч будет приближаться к границе раздела двух сред (рис.1), затем пойдет по границе раздела (рис.2), а при дальнейшем увеличении угла падения преломленный луч исчезнет, т.е. падающий луч будет полностью отражаться границей раздела двух сред (рис.3)).

Предельный угол (альфа нулевое)– это угол падения, которому соответствует угол преломления 90 градусов.

(Световод) Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения

41. Интереференция света –наложение друг на друга когерентных волн, в результате чего наблюдается max интерференции, в других областях- min.

Max l₁-l₂=m*λ, m=1.2.3….

Min l₂-l₁=(2*m-1)h/2=h/2*mλ m=1.2.3…

Условия наблюдения интерференции

1. Ортогональность волн. Интерференционные полосы отсутствуют, когерентности волн одинаковы.

2. Равенство частот волн и контакт полос не зависит от времени ω₁=ω₂

3. Если ϫω>>2π интерференционная картинка не наблюдается

Интерференция от 2 щелей(Опыт Юнга)

s₁и s_{2 когерентный источник}

_{Наблюдается интерференционная картин в виде через упоминание светлых тёмных полос.}

_{42. Интерференция в тонких плёнках}

\

Max Δl=mλ m=1.2.3…

Кольца Ньютона – кольцевые полосы толщины наблюдаются при соприкосновении сферической поверхности линзы и плоской поверхности

Просветление оптики нанесение на поверхность линз, граничащих с воздухом, тончайший плёнки.

Используется для избегания паразитных отображений излучения от оптической элементов.

43 Дифракция света – любое отклонение от законов геометрической оптики в неоднородных средах.

Принцип Гюйгенса-Френеля: каждая точка фронта световой волны является источником вторичных сферичных волн, когерентных между собой

Дифрауционная решётка –

Max m=1.23…

D – период решётки

Λ длин волны

Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решётке

Кристалл- естественная трёхмерная решётка

Направления дифракционной max удовлетворяет усл

A,b,c период решётки

A0,b0,g0- углы образуемые падающим

Λ- длина волны рентгеновский лучей

H,K,L-

44 Поляризация света-

Если колебания в поперечной волне происходят в одной плоскости, то тёмная волна называется плоско поляризована.

Если в световой волне есть все направления колебаний, то тёмный свет называется естественным. Если не все – поляризованным.

Закон Малюса

φ-угол между 2 главными оптическими плоскостями 2 поляризаторов

Интенсивтность света проходящего поляризатор прямоугольного кольца произведённого интенсивности света I₀ и квадрату косинуса.

Закон Брюстера.

Tg(φ)=n₂/n₁

45 Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Опыт Милликена.

Фотоэффект- испускание электронов с поверхностью твёрдых тел и жидкостей под действие эл. Излучения.

Уравнение_

Опыт Милликена — опыт по измерению элементарного электрического заряда (заряда электрона) они взяли закрытый сосуд, из которого откачали воздух до состояния вакуума.

Внутри сосуда находились две металлические пластины, которым можно было сообщать некий заряд, а также облако капелек масла или пылинок, заряженных отрицательно, за которыми можно было наблюдать через специально подведенный микроскоп.

Итак, заряженные пылинки и капельки в вакууме будут падать с верхней пластины на нижнюю, однако этот процесс можно остановить, если зарядить верхнюю пластину положительно, а нижнюю отрицательно.

Возникшее электрическое поле будет действовать кулоновскими силами на заряженные частички, препятствуя их падению. Регулируя величину заряда, добивались того, что пылинки парили посередине между пластинами.

Далее уменьшали заряд пылинок или капель, облучая их рентгеном или ультрафиолетом. Теряя заряд, пылинки начинали падать вновь, их вновь останавливали, регулируя заряд пластин. Такой процесс повторяли несколько раз, вычисляя заряд капель и пылинок по специальным формулам.

В результате этих исследований удалось установить, что заряд пылинок или капель всегда изменялся скачками, на строго определенную величину, либо же на размер, кратный это величине.

Поиск по сайту: