>

Geometrik optika qonunlari. Geometrik optika

Ta'rif 1

Optika- yorug'likning xossalari va fizik tabiatini, shuningdek uning moddalar bilan o'zaro ta'sirini o'rganadigan fizikaning bo'limlaridan biri.

Ushbu bo'lim quyida uch qismga bo'lingan:

  • geometrik yoki, shuningdek, deyilganidek, yorug'lik nurlari kontseptsiyasiga asoslangan nurli optika, uning nomi qaerdan kelib chiqqan;
  • to'lqin optikasi, yorug'likning to'lqin xossalari namoyon bo'ladigan hodisalarni o'rganadi;
  • Kvant optikasi yorug'likning korpuskulyar xossalari ma'lum bo'lgan moddalar bilan yorug'likning bunday o'zaro ta'sirini ko'rib chiqadi.

Joriy bobda biz optikaning ikkita kichik bo'limini ko'rib chiqamiz. Yorug'likning korpuskulyar xossalari beshinchi bobda ko'rib chiqiladi.

Yorug'likning haqiqiy jismoniy mohiyatini tushunishdan ancha oldin, insoniyat geometrik optikaning asosiy qonunlarini allaqachon bilgan.

Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonuni

Ta'rif 1

Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonuni optik jihatdan bir hil muhitda yorug'lik to'g'ri chiziqda tarqalishini ta'kidlaydi.

Bu nisbatan kichik yorug'lik manbai, ya'ni "nuqta manbai" deb ataladigan yorug'lik manbasi yordamida yoritilganda noaniq jismlar tomonidan tushiriladigan o'tkir soyalar bilan tasdiqlanadi.

Yana bir dalil uzoqdagi manbadan yorug'likning kichik teshikdan o'tishi bo'yicha juda mashhur tajribada yotadi, natijada tor yorug'lik nurlari paydo bo'ladi. Ushbu tajriba bizni yorug'lik nuri tarqaladigan geometrik chiziq sifatidagi g'oyaga olib keladi.

Ta'rif 2

Shuni ta'kidlash kerakki, yorug'lik nuri tushunchasining o'zi yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni bilan birga, agar yorug'lik o'lchamlari to'lqin uzunligiga o'xshash bo'lgan teshiklardan o'tsa, butun ma'nosini yo'qotadi.

Shunga asoslanib, yorug'lik nurlarining ta'rifiga asoslangan geometrik optika l → 0 da to'lqin optikasining cheklovchi holati bo'lib, uning doirasi yorug'lik diffraktsiyasi bo'limida ko'rib chiqiladi.

Ikki shaffof muhit o'rtasidagi chegarada yorug'lik qisman shunday aks ettirilishi mumkinki, yorug'lik energiyasining bir qismi aks ettirilgandan keyin yangi yo'nalishda tarqaladi, ikkinchisi esa chegarani kesib o'tadi va ikkinchi muhitda tarqalishini davom ettiradi.

Nurni aks ettirish qonuni

Ta'rif 3

Nurni aks ettirish qonuni, tushayotgan va aks ettirilgan nurlar, shuningdek, nur tushish nuqtasida rekonstruksiya qilingan ikki muhit orasidagi interfeysga perpendikulyar bir tekislikda (tushish tekisligi) ekanligiga asoslanadi. Bunda aks etish va tushish burchaklari mos ravishda g va a teng qiymatlardir.

Yorug'likning sinishi qonuni

Ta'rif 4

Yorug'likning sinishi qonuni, nur tushish nuqtasida rekonstruksiya qilingan ikki muhit orasidagi interfeysga perpendikulyar kabi tushayotgan va singan nurlar ham bir tekislikda yotishiga asoslanadi. Sinish burchagi a ning sinish burchagi b nisbati berilgan ikkita muhit uchun doimiy qiymatdir:

sin a sin b = n .

Olim V.Snell 1621 yilda sinishi qonunini eksperimental tarzda o'rnatdi.

Ta'rif 5

Doimiy n - ikkinchi muhitning birinchisiga nisbatan nisbiy sinishi ko'rsatkichi.

Ta'rif 6

Vakuumga nisbatan muhitning sindirish ko'rsatkichi deyiladi - absolyut sinishi indeksi.

Ta'rif 7

Ikki muhitning nisbiy sinishi indeksi bu muhitlarning absolyut sindirish ko'rsatkichlarining nisbati, ya'ni:

Sinishi va aks ettirish qonunlari to'lqin fizikasida o'z ma'nosini topadi. Uning ta'riflariga asoslanib, sinishi ikki muhit o'rtasida o'tish paytida to'lqin tarqalish tezligining o'zgarishi natijasidir.

Ta'rif 8

Sinishi ko'rsatkichining fizik ma'nosi birinchi muhitdagi to‘lqin tarqalish tezligi y 1 ikkinchi y 2 tezlikka nisbati:

Ta'rif 9

Mutlaq sindirish ko'rsatkichi vakuumdagi yorug'lik tezligining nisbatiga ekvivalentdir c muhitdagi yorug'lik v tezligiga:

3-rasmda. 1 . 1-rasmda yorug'likning aks etishi va sinishi qonunlari tasvirlangan.

3-rasm. 1 . 1 . Fikrlash qonunlari υ sinishi: g = a; n 1 sin a = n 2 sin b.

Ta'rif 10

Mutlaq sindirish ko'rsatkichi kichikroq bo'lgan muhit optik jihatdan kamroq zichroq.

Ta'rif 11

Optik zichligi past bo'lgan bir muhitdan ikkinchisiga yorug'lik o'tish sharoitida (n 2< n 1) мы получаем возможность наблюдать явление исчезновения преломленного луча.

Bu hodisani a p r dan ma'lum bir kritik burchakdan oshib ketadigan tushish burchaklarida kuzatish mumkin. Bu burchak umumiy ichki aks ettirishning cheklovchi burchagi deb ataladi (3, 1, 2-rasmga qarang).

Tushish burchagi uchun a = a p sin b = 1; qiymat sin a p p = n 2 n 1< 1 .

Agar ikkinchi muhit havo bo'lsa (n 2 ≈ 1), u holda tenglikni quyidagicha qayta yozish mumkin: sin a p p = 1 n, bu erda n = n 1 > 1 - birinchi muhitning absolyut sindirish ko'rsatkichi.

Shisha-havo interfeysi sharoitida, bu erda n = 1,5, tanqidiy burchak a p r = 42 °, suv-havo interfeysi uchun esa n = 1. 33 va a p r = 48, 7 °.

3-rasm. 1 . 2. Suv-havo interfeysida yorug'likning umumiy ichki aks etishi; S - nuqta yorug'lik manbai.

Umumiy ichki aks ettirish hodisasi ko'plab optik qurilmalarda keng qo'llaniladi. Bunday qurilmalardan biri tolali yorug'lik qo'llanmasi - optik shaffof materialdan yasalgan nozik, tasodifiy kavisli iplar, ularning ichida oxiriga kiradigan yorug'lik juda katta masofalarga tarqalishi mumkin. Ushbu ixtiro faqat lateral yuzalardan to'liq ichki aks etish hodisasini to'g'ri qo'llash tufayli mumkin bo'ldi (3. 1. 3-rasm).

Ta'rif 12

Optik tolali optik tolalarni ishlab chiqish va ulardan foydalanishga asoslangan ilmiy-texnik yo'nalishdir.

Chizma 3 . 1 . 3 . Tolali yorug'lik qo'llanmasida yorug'likning tarqalishi. Elyaf kuchli egilganda, umumiy ichki aks ettirish qonuni buziladi va yorug'lik toladan qisman yon yuza orqali chiqib ketadi.

Chizma 3 . 1 . 4 . Yorug'likning aks etishi va sinishi modeli.

Agar siz matnda xatolikni sezsangiz, uni belgilang va Ctrl+Enter tugmalarini bosing

Geometrik optikaning asosiy qonunlari qadim zamonlardan beri ma'lum. Shunday qilib, Platon (miloddan avvalgi 430 yil) yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonunini o'rnatdi. Evklidning risolalarida yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonuni va tushish va aks ettirish burchaklarining tengligi qonuni shakllantirilgan. Aristotel va Ptolemey yorug'likning sinishini o'rgandilar. Ammo bularning aniq ifodasi geometrik optika qonunlari Yunon faylasuflari buni topa olmadilar. Geometrik optika to'lqin optikasining cheklovchi holati, qachon yorug'likning to'lqin uzunligi nolga intiladi. Soyalarning paydo bo'lishi va optik asboblarda tasvirlarning paydo bo'lishi kabi eng oddiy optik hodisalarni geometrik optika doirasida tushunish mumkin.

Geometrik optikaning rasmiy qurilishi asoslanadi to'rtta qonun tajriba yoʻli bilan oʻrnatildi: · yorugʻlikning toʻgʻri chiziqli tarqalish qonuni; · yorugʻlik nurlarining mustaqillik qonuni; · aks etish qonuni; · yorugʻlikning sinish qonuni.Bu qonunlarni tahlil qilish uchun X.Gyuygens oddiy va koʻrgazmali usulni taklif qildi. keyin chaqirildi Gyuygens printsipi .Yorug'lik qo'zg'alishi yetadigan har bir nuqta ,o'z navbatida, ikkilamchi to'lqinlar markazi;bu ikkilamchi to'lqinlarni ma'lum bir vaqtda o'rab turgan sirt o'sha paytdagi haqiqatda tarqalayotgan to'lqinning old qismining holatini ko'rsatadi.

Gyuygens o'z uslubiga asoslanib tushuntirdi yorug'lik tarqalishining to'g'riligi va olib chiqdi aks ettirish qonunlari Va sinishi .Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonuni :· yorug'lik optik jihatdan bir hil muhitda to'g'ri chiziqli tarqaladi.Bu qonunning isboti kichik manbalar bilan yoritilganda noaniq jismlardan oʻtkir chegaralari boʻlgan soyalarning paydo boʻlishidir.Ammo ehtiyotkorlik bilan oʻtkazilgan tajribalar shuni koʻrsatdiki, yorugʻlik juda kichik teshiklardan oʻtsa, bu qonun buziladi va tarqalish toʻgʻriligidan ogʻish. qanchalik katta bo'lsa, teshiklar qanchalik kichik bo'lsa.

Ob'ektning soyasi bilan belgilanadi yorug'lik nurlarining to'g'riligi optik jihatdan bir hil muhitda 7.1-rasm Astronomik tasvir yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi va, xususan, soyabon va yarim soyaning shakllanishiga ba'zi sayyoralarning boshqalar tomonidan soyalanishi sabab bo'lishi mumkin, masalan. oy tutilishi , Oy Yer soyasiga tushganda (7.1-rasm). Oy va Yerning o'zaro harakati tufayli Yerning soyasi Oy yuzasi bo'ylab harakatlanadi va oy tutilishi bir necha qisman fazalardan o'tadi (7.2-rasm).

Yorug'lik nurlarining mustaqillik qonuni :· individual nur tomonidan ishlab chiqarilgan ta'siri bog'liq emas,boshqa to'plamlar bir vaqtning o'zida harakat qiladimi yoki ular yo'q qilinadimi. Yorug'lik oqimini alohida yorug'lik nurlariga bo'lish (masalan, diafragmalar yordamida) tanlangan yorug'lik nurlarining harakati mustaqil ekanligini ko'rsatish mumkin. Fikrlash qonuni (7.3-rasm): aks ettirilgan nur tushayotgan nur va perpendikulyar bilan bir tekislikda yotadi,ta'sir nuqtasida ikkita vosita orasidagi interfeysga tortiladi;· tushish burchagiα aks ettirish burchagiga tengγ: α = γ

Ko'zgu qonunini chiqarish Gyuygens printsipidan foydalanamiz. Faraz qilaylik, tekis to'lqin (to'lqin fronti AB Bilan, ikkita vosita orasidagi interfeysga tushadi (7.4-rasm). Qachon to'lqin old AB nuqtada aks ettiruvchi sirtga etib boradi A, bu nuqta nurlanishni boshlaydi ikkilamchi to'lqin .· Toʻlqin uzoq masofani bosib oʻtishi uchun Quyosh talab qilinadigan vaqt D t = Miloddan avvalgi/ υ . Shu bilan birga, ikkilamchi to'lqinning old qismi yarim shar, radius nuqtalariga etib boradi. AD qaysi teng: υ Δ t= quyosh. Gyuygens printsipiga ko'ra, hozirgi vaqtda aks ettirilgan to'lqin jabhasining holati tekislik tomonidan berilgan. DC, va bu to'lqinning tarqalish yo'nalishi II nurdir. Uchburchaklar tengligidan ABC Va ADC oqib chiqadi aks ettirish qonuni: tushish burchagiα aks ettirish burchagiga teng γ . Sinishi qonuni (Snell qonuni) (7.5-rasm): tushayotgan nur, singan nur va tushish nuqtasida interfeysga tortilgan perpendikulyar bir tekislikda yotadi;· tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati berilgan muhit uchun doimiy qiymatdir..

Sinishi qonunining kelib chiqishi. Faraz qilaylik, tekis to'lqin (to'lqin fronti AB), vakuumda I yo'nalish bo'ylab tezlik bilan tarqaladi Bilan, uning tarqalish tezligi teng bo'lgan muhit bilan interfeysga tushadi u(7.6-rasm).To'lqinning yo'lni bosib o'tgan vaqtini belgilaymiz Quyosh, D ga teng t. Keyin BC = s D t. Shu bilan birga, nuqta bilan hayajonlangan to'lqinning old qismi A tezligi bo'lgan muhitda u, radiusi yarim sharning nuqtalariga etib boradi AD = u D t. Gyuygens printsipiga ko'ra, hozirgi vaqtda singan to'lqin frontining holati tekislik tomonidan berilgan. DC, va uning tarqalish yo'nalishi - III nur bilan . Rasmdan. 7.6 ko'rinib turibdiki, ya'ni. .Bu degani Snell qonuni : Yorug'likning tarqalish qonunining biroz boshqacha formulasini frantsuz matematigi va fizigi P. Ferma bergan.

Jismoniy tadqiqotlar asosan optikaga tegishli bo'lib, u 1662 yilda geometrik optikaning asosiy printsipini (Fermat printsipi) asos solgan. Ferma printsipi va mexanikaning variatsion tamoyillari o'rtasidagi o'xshashlik zamonaviy dinamika va optik asboblar nazariyasining rivojlanishida katta rol o'ynadi. Fermat printsipi , yorug'lik talab qiladigan yo'l bo'ylab ikki nuqta o'rtasida tarqaladi eng kam vaqt. Keling, yorug'likning sinishi masalasini hal qilishda ushbu printsipning qo'llanilishini ko'rsatamiz.Yorug'lik manbasidan nur S vakuumda joylashgan nuqtaga boradi IN, interfeysdan tashqaridagi ba'zi muhitda joylashgan (7.7-rasm).

Har qanday muhitda eng qisqa yo'l to'g'ri bo'ladi S.A. Va AB. Nuqta A masofa bilan tavsiflanadi x manbadan interfeysga tushgan perpendikulyardan. Keling, yo'lda sayohat qilish uchun sarflangan vaqtni aniqlaylik SAB:.Minimumni topish uchun t ning ga nisbatan birinchi hosilasini topamiz X va uni nolga tenglashtiramiz: , bu yerdan biz Gyuygens printsipi asosida olingan iboraga kelamiz: Ferma printsipi hozirgi kungacha o'z ahamiyatini saqlab kelgan va mexanika qonunlarini umumiy shakllantirish uchun asos bo'lib xizmat qilgan (jumladan. nisbiylik nazariyasi va kvant mexanikasi). Yorug'lik nurlarining qaytarilishi : nurni teskari aylantirsangiz III (7.7-rasm), burchak ostida interfeysga tushishiga olib keladiβ, keyin birinchi muhitda singan nur burchak ostida tarqaladi α, ya'ni nur bo'ylab teskari yo'nalishda ketadi I . Yana bir misol - sarob , bu ko'pincha issiq yo'llarda sayohatchilar tomonidan kuzatiladi. Ular oldinda vohani ko'rishadi, lekin u erga borganlarida, atrof qum. Mohiyat shundaki, bu holda biz qum ustida o'tayotgan yorug'likni ko'ramiz. Yo'l ustidagi havo juda issiq, yuqori qatlamlarda esa sovuqroq. Issiq havo kengayib, kamroq bo'ladi va undagi yorug'lik tezligi sovuq havoga qaraganda kattaroqdir. Shuning uchun yorug'lik to'g'ri chiziqda emas, balki eng qisqa vaqt ichida havoning issiq qatlamlariga aylanadigan traektoriya bo'ylab tarqaladi. Agar yorug'lik kelib chiqsa yuqori sinishi indeksli muhit (optik jihatdan zichroq) kamroq sinishi indeksiga ega bo'lgan muhitga (optik jihatdan kamroq zich) ( > ) , masalan, shishadan havoga, keyin sinish qonuniga ko'ra, singan nur normaldan uzoqlashadi va sinish burchagi b tushish burchagi a dan katta (7.8-rasm). A).

Tushish burchagi ortishi bilan sinish burchagi ortadi (7.8-rasm b, V), ma'lum bir tushish burchagida () sinishi burchagi p/2 ga teng bo'lmaguncha. Burchak deyiladi. chegara burchagi . tushish burchaklarida a > tushgan barcha yorug'lik to'liq aks etadi (7.8-rasm G). · Tushish burchagi chegaralovchi burchakka yaqinlashganda, singan nurning intensivligi pasayadi, aks ettirilgan nur esa ortadi · Agar , bo'lsa, singan nurning intensivligi nolga aylanadi va aks ettirilgan nurning intensivligi intensivlikka teng bo'ladi. hodisaning biri (7.8-rasm G). · Shunday qilib,p/2 gacha bo'lgan tushish burchaklarida,nur sinmaydi,va birinchi chorshanba kuni to'liq aks ettirilgan,Bundan tashqari, aks ettirilgan va tushayotgan nurlarning intensivligi bir xil. Bu hodisa deyiladi to'liq aks ettirish. Chegara burchagi quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi: ; .To'liq aks ettirish hodisasi to'liq aks ettirish prizmalarida qo'llaniladi (7.9-rasm).

Shishaning sinishi ko'rsatkichi n » 1,5 ga teng, shuning uchun shisha-havo interfeysi uchun cheklash burchagi = arksin (1/1,5) = 42°.A da shisha-havo chegarasiga yorug'lik tushganda. > 42° har doim to'liq aks etish bo'ladi. 7.9-rasmda: a) nurni 90° ga aylantirishga;b) tasvirni aylantirishga;c) nurlarni o‘rashga imkon beruvchi umumiy aks ettirish prizmalari ko‘rsatilgan. Optik asboblarda umumiy aks ettiruvchi prizmalardan foydalaniladi (masalan, durbin, periskoplarda), shuningdek jismlarning sinishi ko'rsatkichini aniqlashga imkon beruvchi refraktometrlarda (sinishi qonuniga ko'ra, o'lchash orqali biz ikkita muhitning nisbiy sinishi ko'rsatkichini aniqlaymiz, shuningdek muhitlardan birining mutlaq sindirish ko'rsatkichi, agar ikkinchi muhitning sinishi ko'rsatkichi ma'lum bo'lsa).

To'liq aks ettirish hodisasi ham qo'llaniladi yorug'lik qo'llanmalari , ular optik jihatdan shaffof materialdan yasalgan nozik, tasodifiy kavisli iplar (tolalar). 7.10 Elyaf qismlarida yorug'lik o'tkazuvchi yadrosi (yadrosi) shisha bilan o'ralgan shisha tolasi ishlatiladi - sinishi ko'rsatkichi past bo'lgan boshqa shishadan yasalgan qobiq. Yorug'lik qo'llanmasining oxirida yorug'lik hodisasi chegaradan kattaroq burchaklarda , yadro-qobiq interfeysida o'tadi to'liq aks ettirish va faqat yorug'lik o'tkazgich yadrosi bo'ylab tarqaladi.Yaratish uchun yorug'lik o'tkazgichlari ishlatiladi yuqori quvvatli telegraf-telefon kabellari . Kabel inson sochidek yupqa yuzlab va minglab optik tolalardan iborat. Bunday kabel orqali oddiy qalam qalinligi, sakson minggacha telefon suhbatlari bir vaqtning o'zida uzatilishi mumkin.Bundan tashqari, yorug'lik o'tkazgichlari optik tolali katod nurlari naychalarida, elektron hisoblash mashinalarida, axborotni kodlashda, tibbiyotda qo'llaniladi ( masalan, oshqozon diagnostikasi), integratsiyalashgan optika maqsadlari uchun.

Geometrik optika

Geometrik optika- yorug'likning shaffof muhitda tarqalish qonuniyatlarini va yorug'lik optik tizimlardan o'tganda uning to'lqin xususiyatlarini hisobga olmasdan tasvirlarni qurish tamoyillarini o'rganuvchi optika bo'limi.

Geometrik optikaning asosiy yondashuvi yorug'lik nurlari tushunchasidir. Bu ta'rif nurlanish energiyasi oqimining yo'nalishi (yorug'lik nurining yo'li) yorug'lik nurining ko'ndalang o'lchamlariga bog'liq emasligini anglatadi.

Yorug'lik to'lqin hodisasi bo'lganligi sababli interferensiya yuzaga keladi, buning natijasida cheklangan yorug'lik nuri bir yo'nalishda tarqalmaydi, lekin cheklangan burchak taqsimotiga ega, ya'ni diffraktsiya sodir bo'ladi. Biroq, yorug'lik nurlarining xarakterli ko'ndalang o'lchamlari to'lqin uzunligi bilan solishtirganda etarlicha katta bo'lgan hollarda, biz yorug'lik nurining divergensiyasini e'tiborsiz qoldirib, u bitta yo'nalishda: yorug'lik nuri bo'ylab tarqaladi deb taxmin qilishimiz mumkin.

Geometrik optikada toʻlqin effektlarining yoʻqligi bilan bir qatorda kvant effektlari ham eʼtibordan chetda qolmoqda. Qoidaga ko'ra, yorug'likning tarqalish tezligi cheksiz deb hisoblanadi (buning natijasida dinamik fizik muammo geometrik masalaga aylanadi), lekin geometrik optika doirasida yorug'likning cheklangan tezligini hisobga olgan holda (masalan, astrofizikada). ilovalar) qiyin emas. Bundan tashqari, qoida tariqasida, yorug'lik nurlarining o'tishiga muhitning javobi bilan bog'liq ta'sirlar hisobga olinmaydi. Ushbu turdagi effektlar, hatto rasmiy ravishda geometrik optika doirasida bo'lsa ham, chiziqli bo'lmagan optika deb tasniflanadi. Agar ma'lum muhitda tarqaladigan yorug'lik nurining intensivligi chiziqli bo'lmagan effektlarni e'tiborsiz qoldirish uchun etarlicha kichik bo'lsa, geometrik optika optikaning barcha tarmoqlari uchun umumiy bo'lgan nurlarning mustaqil tarqalishining asosiy qonuniga asoslanadi. Unga ko'ra, nurlar boshqa nurlar bilan uchrashganda, yorug'lik to'lqinining elektr vektorining amplitudasi, chastotasi, fazasi va qutblanish tekisligini o'zgartirmasdan, bir xil yo'nalishda tarqalishda davom etadi. Shu ma'noda yorug'lik nurlari bir-biriga ta'sir qilmaydi va mustaqil ravishda tarqaladi. Nurlarning o'zaro ta'sirida vaqt va makonda radiatsiya maydoni intensivligini taqsimlashning hosil bo'lgan naqshini interferentsiya hodisasi bilan izohlash mumkin.

Geometrik optika ham hisobga olinmaydi ko'ndalang yorug'lik to'lqinining tabiati. Natijada yorug'likning qutblanishi va unga bog'liq effektlar geometrik optikada hisobga olinmaydi.

Geometrik optika qonunlari

Geometrik optika bir nechta oddiy empirik qonunlarga asoslanadi:

  1. Yorug'likning sinishi qonuni (Snell qonuni)
  2. Yorug'lik nurlarining qaytarilish qonuni. Unga ko'ra, ma'lum bir traektoriya bo'ylab bir yo'nalishda tarqalgan yorug'lik nuri o'z yo'nalishini teskari yo'nalishda qanday tarqalsa, xuddi shunday takrorlaydi.

Geometrik optika yorug'likning to'lqinli tabiatini hisobga olmaganligi sababli, agar ikkita (yoki undan ko'p) nurlar tizimi bir nuqtada yaqinlashsa, ular tomonidan yaratilgan yorug'lik kuchlari qo'shiladi, degan postulat asosida ishlaydi.

Biroq, eng mos keladigan narsa geometrik optika qonunlarini eikonal yaqinlashishda to'lqin optikasidan chiqarishdir. Bunda geometrik optikaning asosiy tenglamasi eikonal tenglamaga aylanadi, u ham Ferma printsipi shaklida og'zaki talqin qilish imkonini beradi, undan yuqorida sanab o'tilgan qonunlar kelib chiqadi.

Geometrik optikaning maxsus turi matritsa optikasidir.

Geometrik optika bo'limlari

Geometrik optika tarmoqlari orasida e'tiborga loyiqdir

  • paraksial yaqinlashuvda optik tizimlarni hisoblash
  • yorug'likning paraksial yaqinlashuvdan tashqariga tarqalishi, kaustiklarning shakllanishi va yorug'lik jabhalarining boshqa xususiyatlari.
  • yorug'likning bir hil bo'lmagan va izotrop bo'lmagan muhitda tarqalishi (gradient optikasi)
  • yorug'likning to'lqin o'tkazgichlarda va optik tolalarda tarqalishi
  • massiv astrofizik ob'ektlarning tortishish maydonlarida yorug'likning tarqalishi, tortishish linzalari.

Tadqiqotlar tarixi


Wikimedia fondi. 2010 yil.

  • Dyunkerk
  • Oromiy harfi

Boshqa lug'atlarda "Geometrik optika" nima ekanligini ko'ring:

    GEOMETRIK OPTIKA- yorug'lik nurlari haqidagi g'oyalar asosida optik nurlanishning (yorug'likning) tarqalish qonuniyatlari o'rganiladigan optika bo'limi. Yorug'lik nuri deganda yorug'lik energiyasi oqimi tarqaladigan chiziq tushuniladi. Nur tushunchasi bilan siz...... Jismoniy ensiklopediya

    GEOMETRIK OPTIKA Zamonaviy ensiklopediya

    Geometrik optika- GEOMETRIK OPTIKA, optikaning shaffof muhitda yorugʻlikning tarqalishi yorugʻlik nurlari tushunchasi yordamida tasvirlangan, toʻlqin va kvant xossalari hisobga olinmaydigan boʻlimi. Yorug'likni aks ettirishning geometrik optikasining asosiy qonunlari...... Illustrated entsiklopedik lug'at

    GEOMETRIK OPTIKA- yorug'likning shaffof muhitda tarqalishi yorug'lik energiyasi tarqaladigan chiziq sifatida yorug'lik nurlari g'oyasiga asoslanib ko'rib chiqiladigan optika bo'limi. Hisoblash uchun geometrik optika qonunlaridan foydalaniladi... ... Katta ensiklopedik lug'at

    GEOMETRIK OPTIKA- fizikaning shaffof muhitda tarqalish qonuniyatlari (qarang) uning bir jinsli muhitda toʻgʻri chiziqli tarqalishi, aks ettirish va sinishi asosida oʻrganiladigan boʻlimi. G. o. olib keladigan natijalar ko'pincha etarli va ... ... Katta politexnika entsiklopediyasi

    geometrik optika- geometrik optika statuslari T sritis fizika atitikmenys: engl. geometrik optika; ray optikasi vok. geometrische Optik, f; Strahlenoptik, f rus. geometrik optika, f; nur optikasi, f pranc. optique géométrique, f … Fizikos terminų žodynas

    geometrik optika- yorug'likning shaffof muhitda tarqalishi yorug'lik energiyasi tarqaladigan chiziq sifatida yorug'lik nurlari g'oyasiga asoslanib ko'rib chiqiladigan optika bo'limi. Hisoblash uchun geometrik optika qonunlaridan foydalaniladi... ... ensiklopedik lug'at

    Geometrik optika- yorug'lik nurlari haqidagi g'oyalar asosida yorug'likning tarqalish qonunlari o'rganiladigan optikaning bir bo'limi (Qarang: Optika). Yorug'lik nuri deganda yorug'lik energiyasi oqimi tarqaladigan chiziq tushuniladi. Nur tushunchasi ... ... zid emas. Buyuk Sovet Entsiklopediyasi

    geometrik optika- ▲ yorug'lik nurlarining sinishi tarqalishi. sinishi. sindirish, sya. aberatsiya. astigmatizm. buzilish; xato ko'rsatish koma. kaustik, kaustik sirt. diqqat. fokusli. dioptri. dioptritsiya. kattalashtirish (#ob'ektiv). kamaytiruvchi ...... Rus tilining ideografik lug'ati

    GEOMETRIK OPTIKA- yorug'lik nurlari va yorug'lik energiyasi tarqaladigan chiziqlar haqidagi g'oyalar asosida shaffof muhitda yorug'likning tarqalish qonunlari ko'rib chiqiladigan optika bo'limi. G. o. Lambda > 0 uchun to'lqin optikasining cheklovchi holati, bu erda... ... Katta ensiklopedik politexnika lug'ati

Geometrik optika optikaning juda oddiy holidir. Aslida, bu interferentsiya va diffraktsiya kabi hodisalarni hisobga olmaydigan yoki oddiygina qabul qilmaydigan to'lqin optikasining soddalashtirilgan versiyasidir. Bu erda hamma narsa haddan tashqari soddalashtirilgan. Va u yaxshi.

Asosiy tushunchalar

Geometrik optika– shaffof muhitda yorugʻlikning tarqalish qonuniyatlarini, koʻzgu yuzalaridan yorugʻlikning aks etish qonuniyatlarini va yorugʻlik optik tizimlardan oʻtganda tasvirlarni yaratish tamoyillarini oʻrganuvchi optika boʻlimi.

Muhim! Bu jarayonlarning barchasi yorug'likning to'lqin xususiyatlarini hisobga olmasdan ko'rib chiqiladi!

Hayotda geometrik optika juda soddalashtirilgan model bo'lsa ham, keng qo'llanilishini topadi. Bu klassik mexanika va nisbiylik nazariyasiga o'xshaydi. Ko'pincha klassik mexanika doirasida kerakli hisob-kitoblarni amalga oshirish ancha oson.

Geometrik optikaning asosiy tushunchasi yorug'lik nuri.

E'tibor bering, haqiqiy yorug'lik nuri chiziq bo'ylab tarqalmaydi, lekin nurning ko'ndalang o'lchamiga bog'liq bo'lgan chekli burchak taqsimotiga ega. Geometrik optika nurning ko'ndalang o'lchamlarini e'tiborsiz qoldiradi.

Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonuni

Bu qonun bir hil muhitda yorug'lik to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanishini aytadi. Boshqacha qilib aytganda, A nuqtadan B nuqtasiga yorug'lik engib o'tish uchun minimal vaqt talab qiladigan yo'l bo'ylab harakatlanadi.

Yorug'lik nurlarining mustaqillik qonuni

Yorug'lik nurlarining tarqalishi bir-biridan mustaqil ravishda sodir bo'ladi. Bu nima degani? Bu shuni anglatadiki, geometrik optika nurlar bir-biriga ta'sir qilmaydi deb taxmin qiladi. Va ular boshqa nurlar yo'qdek tarqaldi.

Nurni aks ettirish qonuni

Yorug'lik oyna (aks ettiruvchi) sirtga duch kelganda, aks ettirish sodir bo'ladi, ya'ni yorug'lik nurining tarqalish yo'nalishi o'zgaradi. Demak, aks ettirish qonuni shuni ko'rsatadiki, tushayotgan va aks ettirilgan nur tushish nuqtasiga chizilgan normal bilan bir xil tekislikda yotadi. Bundan tashqari, tushish burchagi aks ettirish burchagiga teng, ya'ni. normal nurlar orasidagi burchakni ikkita teng qismga ajratadi.

Sinishi qonuni (Snell qonuni)

Ommaviy axborot vositalari orasidagi interfeysda aks ettirish bilan birga sinishi ham sodir bo'ladi, ya'ni. nur aks ettirilgan va singanlarga bo'linadi.

Aytmoqchi! Endi barcha o'quvchilarimiz uchun chegirma mavjud 10% kuni .


Tushish va sinish burchaklarining sinuslarining nisbati doimiy qiymat bo'lib, bu muhitlarning sinishi ko'rsatkichlari nisbatiga teng. Bu miqdor ikkinchi muhitning birinchisiga nisbatan sinish ko'rsatkichi deb ham ataladi.

Bu erda umumiy ichki aks ettirish holatini alohida ko'rib chiqishga arziydi. Yorug'lik optik jihatdan zichroq muhitdan kamroq zichroq muhitga tarqalsa, sinish burchagi tushish burchagidan kattaroqdir. Shunga ko'ra, tushish burchagi ortishi bilan sinish burchagi ham ortadi. Muayyan chegaraviy tushish burchagida sinish burchagi 90 darajaga teng bo'ladi. Tushilish burchagining yanada oshishi bilan yorug'lik ikkinchi muhitga sinmaydi va tushayotgan va aks ettirilgan nurlarning intensivligi teng bo'ladi. Bunga umumiy ichki aks ettirish deyiladi.

Yorug'lik nurlarining qaytuvchanlik qonuni

Tasavvur qilaylik, ma'lum bir yo'nalishda tarqaladigan nur bir qator o'zgarishlar va sinishlarni boshdan kechirdi. Yorug'lik nurlarining teskariligi qonuni shuni ko'rsatadiki, agar bu nurga boshqa nur yuborilsa, u birinchisiga o'xshash yo'ldan boradi, lekin teskari yo'nalishda.

Biz geometrik optika asoslarini o'rganishni davom ettiramiz va kelajakda biz turli xil qonunlar yordamida muammolarni hal qilish misollarini albatta ko'rib chiqamiz. Xo'sh, agar sizda biron bir savol bo'lsa, to'g'ri javoblar uchun mutaxassislarga xush kelibsiz talabalar xizmati. Biz har qanday muammoni hal qilishga yordam beramiz!

Geometrik optikaning asosiy qonunlari. To'liq aks ettirish

Nur nuri yorug'lik energiyasi tarqaladigan yo'nalish chizig'idir. Bunday holda, yorug'lik nurining yo'li yorug'lik nurining ko'ndalang o'lchamlariga bog'liq emas. Ularning aytishicha, u bir yo'nalishda tarqaladi: yorug'lik nuri bo'ylab.

Geometrik optika bir nechta oddiy empirik qonunlarga asoslanadi:

1)Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonuni: Shaffof, bir hil muhitda yorug'lik to'g'ri chiziqlar bo'ylab tarqaladi.

Demak, yorug'lik nuri degan tushuncha paydo bo'lib, u yorug'lik tarqaladigan chiziq sifatida geometrik ma'noga ega. Cheklangan kenglikdagi yorug'lik nurlari haqiqiy jismoniy ma'noga ega. Yorug'lik nurini yorug'lik nurining o'qi deb hisoblash mumkin. Yorug'lik, har qanday nurlanish kabi, energiyani uzatganligi sababli, yorug'lik nuri yorug'lik nuri tomonidan energiya uzatish yo'nalishini ko'rsatadi, deb aytishimiz mumkin.

Yorug'likning tarqalishini kuzatish ko'p hollarda yorug'likning to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanishini ko'rsatadi. Bu ko'cha chirog'i bilan yoritilgan ob'ektning soyasi va quyosh tutilishi paytida Oy soyasining Yerdagi harakati, asboblarni lazer bilan sozlash va boshqa ko'plab faktlar. Barcha holatlarda yorug'lik to'g'ri chiziq bo'ylab tarqaladi deb faraz qilamiz.

Geometrik optikada shaffof muhitda yorug'likning tarqalish qonunlari yorug'lik nurlari to'plami sifatida yorug'lik g'oyasiga asoslangan holda ko'rib chiqiladi - tekis yoki egri chiziqlar, ular yorug'lik manbasidan boshlanadi va cheksiz davom etadi. Agar muhit bir hil bo'lsa, nurlar to'g'ri chiziqlar bo'ylab tarqaladi. Ushbu naqsh sifatida tanilgan yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonuni. Yorug'lik tarqalishining to'g'riligi, agar yorug'likning nuqta manbai bilan yoritilgan bo'lsa, shaffof bo'lmagan jismdan soya hosil bo'lishida namoyon bo'ladi. Agar bir xil ob'ekt ikkita nuqta yorug'lik manbalari bilan yoritilgan bo'lsa S 1 va S 2 (1-rasm) yoki bitta kengaytirilgan manba, keyin ekranda qisman yoritilgan va penumbra deb ataladigan joylar paydo bo'ladi. Tabiatda soya va yarim soyaning paydo bo'lishiga misol quyosh tutilishidir. Ushbu qonunning amal qilish doirasi cheklangan. Teshik o'lchami kichik bo'lsa, yorug'lik teshikdan o'tadi (taxminan 10 -5 m), yuqorida ta'kidlanganidek, yorug'likning to'g'ri yo'ldan og'ish hodisasi kuzatiladi, bu deyiladi. diffraktsiya Sveta.

Shakl.1.1.1 Soya va yarim soyaning shakllanishi.

Bir jinsli bo'lmagan muhitda nurlar egri traektoriyalar bo'ylab tarqaladi. Geterogen muhitga misol sifatida cho'lda isitiladigan qumni keltirish mumkin. Uning yonida havo yuqori haroratga ega, u balandlik bilan kamayadi. Shunga ko'ra, havo zichligi cho'l yuzasiga yaqinroq kamayadi. Shu sababli, haqiqiy ob'ektdan keladigan nurlar har xil haroratga ega bo'lgan va egilgan havo qatlamlarida sinadi. Natijada, ob'ektning joylashuvi haqida noto'g'ri tasavvur hosil bo'ladi. Sarob sodir bo'ladi, ya'ni sirt yaqinidagi tasvir osmonda balandda joylashgandek ko'rinishi mumkin. Aslida, bu hodisa yorug'likning suvda sinishiga o'xshaydi. Masalan, suvga tushirilgan qutbning uchi biz uchun uning yuzasiga haqiqatdan ham yaqinroq joylashgandek tuyuladi.

2)Nurlarning mustaqil tarqalish qonuni : yorug'lik nurlari bir-biridan mustaqil ravishda tarqaladi.

Shunday qilib, masalan, yorug'lik nurlari nurlari yo'lida shaffof bo'lmagan ekranni o'rnatishda uning bir qismi nurning tarkibidan ekranlanadi (chiqib chiqariladi). Biroq, mustaqillik xususiyatiga ko'ra, pardasiz qolgan nurlarning ta'siri bundan o'zgarmasligini taxmin qilish kerak. Ya'ni, nurlar bir-biriga ta'sir qilmaydi va ko'rib chiqilayotgan nurlardan boshqa nurlar yo'qdek tarqaladi deb taxmin qilinadi.

Yorug'lik nurlarining mustaqillik qonuni bitta nurning ta'siri boshqa nurlarning bir vaqtning o'zida harakat qilishiga bog'liq emasligini anglatadi. Biroq, yorug'lik nurlari buklanishi va bo'linishi mumkin. Katlanmış to'plamlar yorqinroq bo'ladi. Quyosh nurlarining qo'shilishi tarixidan mashhur misol, shaharni dengizdan dushman kemalarining hujumidan himoya qilganda, quyosh nurlarining nurlari bir vaqtning o'zida ko'plab nometalllar tomonidan kemaga yo'naltirilgan. shunday qilib, issiq yozda yog'och kemada yong'in chiqdi. Ko'pchiligimiz, bolaligimizda, yorug'likni to'playdigan lupa yordamida yog'och yuzaga harflarni yozishga harakat qildik.

3) Yorug'likning aks etish qonuni

Reflektsiya- to'lqinlar yoki zarrachalarning sirt bilan o'zaro ta'sirining fizik jarayoni, turli xil xususiyatlarga ega bo'lgan ikkita muhit chegarasida to'lqin jabhasi yo'nalishining o'zgarishi, bunda to'lqin fronti o'zi kelgan muhitga qaytadi. To'lqinlarning ommaviy axborot vositalari orasidagi interfeysda aks etishi bilan bir vaqtda, qoida tariqasida, to'lqinlarning sinishi sodir bo'ladi (to'liq ichki aks ettirish hollari bundan mustasno).

Akustikada aks ettirish aks-sadolarni keltirib chiqaradi va sonarda qo'llaniladi. Geologiyada seysmik toʻlqinlarni oʻrganishda muhim rol oʻynaydi. Ko'zgu suv havzalarida sirt to'lqinlarida kuzatiladi. Ko'zgu faqat ko'rinadigan yorug'lik emas, balki ko'plab elektromagnit to'lqinlar bilan ham kuzatiladi. VHF va yuqori chastotali radioto'lqinlarning aks etishi radio uzatish va radar uchun muhimdir. Hatto qattiq rentgen va gamma nurlari ham maxsus tayyorlangan ko'zgular orqali sirtga kichik burchak ostida aks ettirilishi mumkin. Tibbiyotda ultratovush diagnostikasini o'tkazishda ultratovushni to'qimalar va organlar orasidagi interfeyslarda aks ettirish qo'llaniladi.

Yorug'likni aks ettirish qonuni:

tushayotgan va aks ettirilgan nurlar tushish nuqtasida aks etuvchi yuzaning normali bilan bir tekislikda yotadi, “tushish burchagi a ning aks etish burchagi g ga teng”.

Shakl.1.1.2 Sinishi qonuni

Yorug'likning aks etishi spekulyar (ya'ni nometalldan foydalanganda kuzatiladi) yoki diffuz (bu holda, aks ettirilganda, ob'ektdan keladigan nurlarning yo'li saqlanib qolmaydi, faqat yorug'lik oqimining energiya komponenti) bo'lishi mumkin. sirtning tabiati.

Yorug'likning ko'zgu aks etishi deyiladi, agar tushayotgan parallel yorug'lik nurlari aks etgandan keyin o'z parallelligini saqlab qolsa. Agar sirt notekisligining o'lchami tushayotgan yorug'likning to'lqin uzunligidan katta bo'lsa, u barcha mumkin bo'lgan yo'nalishlarda tarqaladi; yorug'likning bunday aks etishi tarqalgan yoki diffuziya deb ataladi.

Spekulyar yorug'likni aks ettirish:

1) aks ettirilgan nur tushayotgan nurdan o'tadigan tekislikda yotadi va tushish nuqtasida qayta tiklangan aks ettiruvchi sirtga normal;

2) aks etish burchagi tushish burchagiga teng. Yoritilgan yorug'likning intensivligi (aks ettirish koeffitsienti bilan tavsiflanadi) nurlarning tushish burchagi va qutblanish burchagiga, shuningdek, 2 va 1 muhitlarning n2 va n1 sinishi ko'rsatkichlarining nisbatiga bog'liq. Bu bog'liqlik (aks ettiruvchi muhit uchun - dielektrik) Fresnel formulalari bilan miqdoriy jihatdan ifodalanadi. Ulardan, xususan, yorug'lik sirtga normal tushganda, ko'zgu koeffitsienti tushayotgan nurning qutblanishiga bog'liq emasligi va ga teng ekanligi kelib chiqadi.

Misol. Havodan yoki shishadan ularning interfeysiga normal tushishning alohida holatida (havoning sinishi indeksi = 1,0; shisha = 1,5), u 4% ni tashkil qiladi.

4)Yorug'likning sinishi qonuni

Ikki muhit chegarasida yorug'lik tarqalish yo'nalishini o'zgartiradi. Yorug'lik energiyasining bir qismi birinchi vositaga qaytadi, ya'ni. yorug'lik aks etadi.

Agar ikkinchi muhit shaffof bo'lsa, yorug'likning bir qismi, ma'lum sharoitlarda, muhit chegarasidan o'tishi mumkin, shuningdek, qoida tariqasida, uning tarqalish yo'nalishini o'zgartiradi. Bu hodisa yorug'likning sinishi deyiladi.

Yorug'likning sinishi qonuni: Nurning tushish nuqtasida rekonstruksiya qilingan ikki muhit orasidagi interfeysga tushgan nur, singan nur va perpendikulyar bir tekislikda yotadi; tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati b - berilgan ikkita muhit uchun doimiy qiymat

Sinishi indeksi- yorug'likning sinish qonuniga kiritilgan doimiy qiymat nisbiy sindirish ko'rsatkichi yoki birinchisiga nisbatan bir muhitning sinishi ko'rsatkichi deyiladi.

Vakuumga nisbatan muhitning sindirish ko'rsatkichi deyiladi mutlaq ko'rsatkich bu muhitning sinishi. U yorug'lik nuri vakuumdan berilgan muhitga o'tganda tushish burchagi sinusining a sinishi burchagi sinusiga nisbatiga teng. Nisbiy sindirish ko'rsatkichi n birinchi muhitning absolyut ko'rsatkichlari n2 va n1 bilan bog'liq:

Demak, sinish qonunini quyidagicha yozish mumkin:

Sinishi ko'rsatkichining fizik ma'nosi birinchi muhitdagi to'lqinlarning tarqalish tezligi y1 ning ikkinchi muhitdagi tarqalish tezligi y2 ga nisbati:

Mutlaq sindirish ko'rsatkichi vakuumdagi yorug'lik tezligi c ning muhitdagi yorug'lik tezligi y ga nisbatiga teng:

Mutlaq sindirish ko'rsatkichi past bo'lgan muhit odatda optik jihatdan kamroq zichroq muhit deb ataladi

Muhitning mutlaq sinishi ko'rsatkichi yorug'likning ma'lum bir muhitda tarqalish tezligi bilan bog'liq va yorug'lik tarqaladigan muhitning fizik holatiga bog'liq, ya'ni. harorat, moddaning zichligi va unda elastik taranglik mavjudligi haqida. Sinishi ko'rsatkichi yorug'likning o'ziga xos xususiyatlariga ham bog'liq. Qizil yorug'lik uchun yashil rangdan kamroq, yashil rang uchun esa binafsha rangdan kamroq.

5) Yorug'lik nurining qaytuvchanlik qonuni . Unga ko'ra, ma'lum bir traektoriya bo'ylab bir yo'nalishda tarqalgan yorug'lik nuri o'z yo'nalishini teskari yo'nalishda qanday tarqalsa, xuddi shunday takrorlaydi.

Geometrik optika yorug'likning to'lqinli tabiatini hisobga olmaganligi sababli, u ikkita (yoki undan ko'p) nurlar tizimi bir nuqtada yaqinlashsa, ular tomonidan yaratilgan yorug'lik qo'shiladi, degan postulat asosida ishlaydi.

Jami (ichki) aks ettirish

Ikki muhit orasidagi interfeysdagi elektromagnit yoki tovush to'lqinlari uchun kuzatiladi, to'lqin tarqalish tezligi pastroq bo'lgan muhitdan tushganda (yorug'lik nurlari holatida bu yuqori sinishi indeksiga to'g'ri keladi).

Tushish burchagi oshishi bilan sinish burchagi ham ortadi, aks ettirilgan nurning intensivligi ortadi va singan nur kamayadi (ularning yig'indisi tushayotgan nurning intensivligiga teng). Muayyan kritik qiymatda singan nurning intensivligi nolga aylanadi va yorug'likning to'liq aks etishi sodir bo'ladi. Kritik tushish burchagining qiymatini sinishi qonunida sinish burchagi b ni 90 ° ga teng belgilash orqali topish mumkin:

Agar n shishaning havoga nisbatan sindirish ko'rsatkichi (n>1) bo'lsa, u holda havoning shishaga nisbatan sinishi ko'rsatkichi 1/n ga teng bo'ladi. Bunday holda, shisha birinchi vosita, havo esa ikkinchi. Sinishi qonuni quyidagicha yoziladi:

Bunda sinish burchagi tushish burchagidan katta bo'ladi.Demak, optik jihatdan kamroq zich muhitga o'tganda nur ikki muhit chegarasiga perpendikulyardan uzoqlashadi. Mumkin bo'lgan eng katta sinishi burchagi b = 90 ° tushish burchagi a0 ga to'g'ri keladi.

a > a0 tushish burchagida singan nur yo'qoladi va barcha yorug'lik interfeysdan aks etadi, ya'ni. yorug'likning to'liq aks etishi sodir bo'ladi. Keyin, agar siz yorug'lik nurini optik jihatdan zichroq muhitdan optik jihatdan kamroq zichroq muhitga yo'naltirsangiz, u holda tushish burchagi oshgani sayin, singan nur ikki muhit orasidagi interfeysga yaqinlashadi, so'ngra interfeys bo'ylab o'tadi va tushish burchagi yanada oshishi bilan singan nur yo'qoladi, ya'ni .e. hodisa nuri butunlay ikki ommaviy axborot vositalari o'rtasidagi interfeys tomonidan aks ettiriladi.

1.1.3-rasm Jami aks ettirish

Cheklovchi burchak (alfa nol) - bu 90 graduslik sinishi burchagiga mos keladigan tushish burchagi.

Yoritilgan va singan nurlarning intensivliklari yig'indisi tushayotgan nurning intensivligiga teng. Tushish burchagi ortishi bilan aks ettirilgan nurning intensivligi oshadi va singan nurning intensivligi pasayadi va maksimal tushish burchagi uchun nolga teng bo'ladi.

1.1.4-rasm Yorug'lik qo'llanmasi

Umumiy ichki aks ettirish hodisasi ko'plab optik qurilmalarda qo'llaniladi. Eng qiziqarli va amaliy jihatdan muhim dastur optik shaffof materialdan (shisha, kvarts) nozik (bir necha mikrometrdan millimetrgacha) o'zboshimchalik bilan kavisli iplar bo'lgan optik tolalarni yaratishdir. Yorug'lik qo'llanmasining uchiga tushadigan yorug'lik yon sirtlardan to'liq ichki aks etishi tufayli u bo'ylab uzoq masofalarga o'tishi mumkin. Optik yorug'lik yo'riqnomalarini ishlab chiqish va qo'llash bilan bog'liq ilmiy-texnik yo'nalish optik tolali deb ataladi.

Elyaflar to'plamlarga yig'iladi. Bunday holda, tolalarning har biri tasvirning qandaydir elementini uzatadi.

Tolalar to'plamlari tibbiyotda ichki organlarni o'rganish uchun ishlatiladi. Ikkita yorug'lik qo'llanmasini tanadagi har qanday kirish qiyin bo'lgan joyga kiritish mumkin. Bitta yorug'lik qo'llanmasi yordamida kerakli ob'ekt yoritiladi va boshqasi orqali uning tasviri kameraga yoki ko'zga uzatiladi. Masalan, yorug'lik o'tkazgichlarini oshqozonga tushirish orqali shifokorlar yorug'lik yo'riqnomalarini eng g'alati tarzda burish va egish kerakligiga qaramay, qiziqish maydonining ajoyib tasvirini olishlari mumkin.

Optik tolalar kompyuter tarmoqlarida katta hajmdagi ma'lumotlarni uzatishda, borish qiyin bo'lgan joylarni yoritishda, reklama va maishiy yoritish uskunalarida qo'llaniladi.

Harbiy ishlarda periskoplar suv osti kemalarida keng qo'llaniladi. Periskop (yunoncha peri - "atrofda" va scopo - "qarayapman") - boshpanadan kuzatish uchun qurilma. Periskopning eng oddiy shakli bu quvur bo'lib, uning ikkala uchida nometall biriktirilgan, yorug'lik nurlarining yo'lini o'zgartirish uchun trubaning o'qiga nisbatan 45 ° egiladi. Murakkab versiyalarda nurlarni chalg'itish uchun nometall o'rniga prizmalardan foydalaniladi va kuzatuvchi tomonidan olingan tasvir linzalar tizimi yordamida kattalashtiriladi. Yorug'lik nuri to'liq aks etadi va kuzatuvchining ko'ziga kiradi.

Nurlarning prizma bilan burilishi

Rasmda shisha prizmaning lateral qirralariga perpendikulyar tekislik bilan kesma ko'rsatilgan. Prizmadagi nur OA va 0B chekkalarida sinib, asosga buriladi. Bu yuzlar orasidagi A burchak prizmaning sinishi burchagi deyiladi. Burchak φ Nurning burilishi A prizmaning sindirish burchagiga, prizma materialining sindirish ko'rsatkichi n va tushish burchagi a1 ga bog'liq. Uni sinishi qonuni yordamida hisoblash mumkin.

ph = A (n-1)

Binobarin, prizmaning sinishi burchagi qanchalik katta bo'lsa, prizma bilan nurlarning burilish burchagi shunchalik katta bo'ladi.

1.1.5-rasm Nurlarning prizma bilan burilishi

Prizmalar ko'plab optik asboblar, masalan, teleskoplar, durbinlar, periskoplar va spektrometrlarni loyihalashda qo'llaniladi. Prizmadan foydalanib, I. Nyuton birinchi bo'lib yorug'likni uning tarkibiy qismlariga ajratdi va prizmadan chiqishda ko'p rangli spektr paydo bo'lishini va ranglar kamalakdagi kabi tartibda joylashganligini ko'rdi. Ma'lum bo'lishicha, tabiiy "oq" yorug'lik juda ko'p rangli nurlardan iborat.

Test savollari va topshiriqlari

1. Geometrik optikaning asosiy qonunlarini tuzing va tushuntiring.

2. Muhitning absolyut sindirish ko'rsatkichining fizik ma'nosi nima? Nisbiy sinishi indeksi nima?

3. Yorug`likning aynali va diffuz aks etish shartlarini tuzing.

4. To'liq aks ettirish qanday sharoitda kuzatiladi?

5. Agar tushayotgan nur va aks etgan nur burchak hosil qilsa, nurning tushish burchagi nimaga teng?

6. Yorug`likni aks ettirish holati uchun yorug`lik nurlari yo`nalishining teskariligini isbotlang.

7. Bir kuzatuvchi ikkinchi kuzatuvchini ko'radigan, lekin ikkinchi kuzatuvchi birinchisini ko'rmaydigan oyna va prizma (linzalar) tizimini o'ylab topish mumkinmi?

8. Shishaning suvga nisbatan sinish ko'rsatkichi 1,182 ga teng: glitserinning suvga nisbatan sinishi ko'rsatkichi 1,105 ga teng. Shishaning glitseringa nisbatan sinish ko'rsatkichini toping.

9. Olmosning suv bilan chegarasida to‘liq ichki aks etishining cheklovchi burchagini toping.

10. Nima uchun suvda havo pufakchalari porlaydi?( Javob: suv-havo interfeysida yorug'likning aks etishi tufayli)