ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предмет оптики из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Оптика, точнее — физическая оптика, есть раздел фпзики, изучающий свойства и физическую природу света, а также его взаимодействие с веществом. Под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра электромагнитного излучения — инфракрасную и ультрафиолетовую. Различные участки спектра электромагнитного излучения отличаются друг от друга длиной волны % и частотой v — величинами, характеризующими не только волновые, но и квантовые свойства электромагнитного излучения. Электромагнитный спектр принято делить на радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения. З ги участки спектра различаются не по своей физической природе, а по способу генерации и приема излучения. Поэтому между ними нет резких переходов, сами участки перекрываются, а границы между ними условны. [c.9] Практическое значение оптики. и ее влияние на другие отрасли знания исключительно велики. Изобретение телескопа и спектроскопа открыло перед человеком удивительнейший и богатейший мир явлений, происходящих в необъятной Вселенной. Изобретение микроскопа произвело революцию в биологии. Фотография помогла и продолжает помогать чуть ли не всем отраслям науки. Одним из важнейших элементов научной аппаратуры является линза. Без нее не было бы микроскопа, телескопа, спектроскопа, фотоаппарата, кино, телевидения и т. п. Не было бы очков, и многие люди, которым перевалило за пятьдесят лет, были бы лишены возможности читать и выполнять многие работы, связанные со зрением. [c.11] Область явлений, изучаемая физической оптикой, весьма обширна. Оптические явления теснейшим образом связаны с явлениями, изучаемыми в других разделах физики, а оптические методы исследования относятся к наиболее тонким и точным. Поэтому неудивительно, что оптике на протяжении длительного времени принадлежала ведущая роль в очень многих фундаментальных исследованиях и развитии основных физических воззрений, Доста--точно сказать, что обе основные физические теории текущего столетия — теория относительности и теория квантов — зародились и в значительной степени развились на почве оптических исследований. Изобретение лазеров открыло новые широчайшие возможности не только в оптике, но и ее приложениях в различных отраслях науки и техники. [c.11] Противоречащим наблюдаемым явлениям. Поэтому нельзя ограничиться чисто формальным построением геометрической оптики, а необходимо смотреть на нее как на раздел физической оптики. Обоснование геометрической оптики будет дано постепенно на протяжении нашего курса. Сейчас же ограничимся формулировкой перечисленных четырех опытных законов. [c.12] Протяженный источник ведет себя как совокупность точечных источников, каждому из которнх соответствует свое распределение светового поля на экране. В результате наложения таких картин наряду с тенями возникают полутени, т. е. области более или менее плавного перехода от освещенных частей экрана к менее освещенным и совсем темным. [c.12] Приведенные примеры показывают, что свет, подобно звуку, огибает препятствия, стоящие на пути его распространения. Это явление называется дифракцией. [c.13] Если среда мутная, например туман, то из-за дифракции прямолинейное распространение света сопровождается его рассеянием в стороны. [c.13] Закон независимости световых пучков необходимо дополнить утверждением, определяющим совместное действие световых пучков при их наложении друг на друга. Оно состоит в том, что освещенность экрана, создаваемая несколькими световыми пучками, равна сумме освещенностей, создаваемых каждым пучком в отдельности. Нарушения справедливости этого утверждения имеют место в явлениях интерференции света. [c.13] Его рассуждения были неубедительны и крайне туманны, но окончательный результат, к которому он пришел, оказался верным. [c.14] Согласно закону преломления Снеллиуса, преломленный луч лежит в плоскости падения, причем отношение синуса угла падения Ф (рис. 4) к синусу угла преломления ф для рассматриваемых сред зависит только от длины световой волны, но не зависит от угла падения, т. е. [c.14] Эго соотношение можно получить путем предельного перехода. Пусть световой луч падает из вакуума на плоскопараллельную пластинку с показателем преломления а затем попадает в среду с показателем преломления (рис. 5). [c.15] Это соотношение справедливо, какова бы ни была толщина пластинки. Оно остается верным и в предельном случае, когда толщина пластинки стремится к нулю. Но тогда свет будет преломляться так, как если бы никакой пластинки вообще не было. Поэтому должно быть sin ф/sin = п . Сравнение этого результата с предыдущим и приводит к соотношению (2.2). [c.15] Слабая сторона приведенного рассуждения состоит в следующем. Показатель преломления есть макроскопическая характеристика среды. Когда толщина пластинки, разделяющей среды 1 и 2, становится порядка атомных размеров, ее уже нельзя рассматривать как непрерывную среду, так что понятие показателя преломления теряет смысл. Однако окончательный результат (2.2) остается верным. Он подтверждается опытом и в дальнейшем при рассмотрении теории отражения и преломления света будет выведен с различных точек зрения (см. 3, 64). [c.15] Величина фо называется предельным углом полного отражения. Полное отражение будет исследовано в 66. [c.16] Шероховатые поверхности дают не правильное, а рассеянное, или диффузное, отражение и преломление света. Только благодаря этому поверхность тела становится видимой. Абсолютно зеркальная поверхность невидима, видны только отраженные от нее лучи, попадающие от источников света, расположенных вне зеркала, т. е. видны только сами эти источники света. [c.16] Решение. Как видно из треугольника ABD, б = 2 ( pi + фа), а из треугольника АВС ф1 + Фг = а- Поэтому б = 2а. Результат справедлив при любом а и любом направлении падающего света, если только угол а отсчитывать от зеркала 1, вращая его по кратчайшему пути к зеркалу 2, а угол б — от направления падающего луча Sj к направлению выходящего луча s , производя вращение в том же направлении. [c.16] Аналогично, скалярное умножение второго уравнения на N3 дает (Л зХг) = ) = (Л зХо). [c.17] Полученный результат лежит в основе устройства уголкового отражателя, применяющегося для изменения направления распространения света на противоположное. Уголковый отражатель можно получить, отсекая от стеклянного куба с посеребренными гранями трех гранный угол плоскостью, перпендикулярной к пространственной диагонали куба. Всякий луч, вступивший внутрь так полученной пирамиды через ее основание, испытав отражения от трех ее боковых граней, выйдет через то же основание, изменив свое направление на противоположное. Действительно, преломление на основании пи рамиды, испытываемое падающим лучом, не играет роли, поскольку оно полностью компенсируется преломлением на том же основании при выходе луча из пирамиды. [c.17] Если л 1, то d 8/d ф О, а потому кривая б = б (%) во всех точках обращена выпуклостью вниз. Отсюда следует, что угол б достигает минимума при фх = фз, т. е, при симметричном ходе луча через призму. Других минимумов (и вообще экстремумов) быть не может. [c.18] Вернуться к основной статье