Fénytörés a lencse
Ebben a részben azt vizsgáljuk jogszabályok sugárzás felszívódása és eloszlása a fény. A fénynek kettős természete: ez nyilvánul meg, mint részecskefolyam - fotonok (fénykvantumok), és hasonlók. elektromágneses sugárzás (elektromágneses hullámok). Ezt a tulajdonságot nevezzük korpuszkuláris - hullám dualizmus fény. Bizonyos jelenségek kifejezettebb volt hullám tulajdonságait a fény (interferencia, diffrakció, polarizáció), másokban - korpuszkuláris (fényelektromos hatás, hősugárzás, a Compton-effektus). Számos optikai jelenségek eddig nem sikerült megmagyarázni, hogy a hullám, és a korpuszkuláris (kvantum) pozíciók.
Törvények reflexió és fénytörés
Mivel ismert, hogy az OP-illetö homogén közegben távú fény-ras-vehető nyaetsya egyenes vonalúan állandó v sebességgel. érték
Ez az úgynevezett abszolút törésmutatója a közeg.
Ahol c = 3 # 8729, 10 8 m / s - a fénysebesség vákuumban.
Mikor a fényt a beeső a felület között a két közeg van egy reflexió és fénytörés a gerenda (1. ábra). A beesési szög a fénysugár egyenlő a visszaverődési szöge, R. F.
Ezt az állapotot hívják a törvény az elmélkedés.
A sugár incidens, visszavert és megtört, és a rendes ponton előfordulása egy síkban fekszik. és
ahol n1 és n2 - abszolút törésmutatója az első és a második média; N21 - relatív refrakciós index a második közeg képest az első; # 946; - a szög fénytörés a fénysugár.
Az utolsó kifejezés a törvény a fénytörés.
Amint a (1.3) a beeső fény a közegből, optikailag kevésbé sűrű közeg nagyobb optikai sűrűség (n1
A beesési szög megfelelő ebben az esetben az úgynevezett határérték (# 945 stb.); Amikor fény esik szögben határértéknél nagyobb megtört sugár a második szerdán minden nem megy is, tükrözve a felületet vissza az első közeg. Ezt a jelenséget nevezik teljes belső visszaverődés.
Példa. A síkkal párhuzamos üveglap egy törésmutatója 1,5, és a vastagsága d = 5 cm esik a lézersugár szögben # 945; = 30 °, és párhuzamos az eredeti sugár. Határozzuk meg az L távolság között kisétált sugarak.
MEGOLDÁS. gerendák mozog a ábrán látható lap. 3. A törvény a fénytörés, mi az a szög, # 946; :
Ebből következik, hogy a szög # 946; = 19º30”.
Közötti L távolságot a gerendák megtalálható a # 8710; Bed:
L = BD # 8729; cos # 945;.
BD szakasz határozza meg figyelembe véve # 8710; BSD:
BD = 2VK = 2d tg # 946;.
L = 2d # 8729; tg # 946; # 8729; cos # 945; = 2d # 8729; TG 19º30 ' # 8729; cos 30 ° = 2 # 8729; 5 # 8729 0, 3541 # 8729; 0,8665 = 0,3063 (cm).
A fénytörés a lencse
A lencsék tárgyak átlátszó anyagok, korlátozott mindkét oldalán a fénytörő felületek, általában gömb alakú. A lencsék mindkét oldalán domború, kétszer homorú, sík, sík, stb Ebben a sík felület lehet tekinteni, mint egy végtelenül nagy sugarú gömb alakú görbülete.
A fókusz egy pont, ahol, miután a fénytörő lencse metszik sugarak incidens a lencse párhuzamos az optikai tengellyel. A távolság a fókusz F központja a lencse az úgynevezett gyújtótávolság a lencse.
Egy vékony héjú lencsét helyezzük homogén közegben, a kapcsolatban
ahol a és b - a távolságok a lencse és a tárgy és a lencse a képet; R1 és R2 jelentése - görbületi sugara a határoló felületek; F - gyújtótávolság a lencse; D = 1 / F - optikai teljesítménye a lencse (SI rendszerben mérjük dioptria, D). Minden mért távolság mentén sugármenettel vett egy „+” ellen a fény útját - a „-” jel.
Objektív nagyítás k aránya képméretet objektum méret.
Példa. A távolságra = 25 cm-re a bikonvex L lencse az optikai teljesítmény a 10 D = dioptria szállított objektumot AB magasság = 3 cm. Find helyzetét és magasságát A1 B1 tárgy képének. és a nagyítás a lencse k.
MEGOLDÁS. Határozzuk meg a gyújtótávolság a lencse
F = 1 / D = 1/10 = 0,1 (m).
Készítsük el a képet a tárgy AB. Ebből a célból, mind a A és B pontok kell tartani legalább két gerendák. Döntetlen gerendák AB1 és BA1 közepén keresztül a lencse; ha nem változtatnak irányt. Két sugár jön a pont, A és B párhuzamos az optikai tengellyel, át a lencse középpontjában F. Ennek eredményeként az építési látjuk, hogy a kapott kép érvényes, reflux és csökken.
A képlet szerint (1.4), hogy megtalálják a távolság az objektív a kép:
A hasonlóság az AOB és A1 OB1 háromszögek következik, hogy
Nagyítás lencsék k = A1 B1 / AB = 1,82 / 3 = 0,66.
Amikor két koherens hullámok intenzitások I1 és I2 a kapott hullám intenzitása I
ahol # 948; - fáziskülönbség uralkodó hullámok.
A pontok a tér, ahol cos # 948; > 0, akkor a kapott intenzitása nagyobb, mint az összege intenzitások az eredeti hullámok, azaz a. I> I1 + I2. És hol cos # 948; <0, éppen ellenkezőleg - a kapott intenzitás kisebb, mint az összege intenzitások az eredeti hullámok - I Következésképpen, van egy újraelosztását a fényáram energia: egyes helyeken a hullámok erősítik egymást, ott megfigyelhető csúcsok fényerősség, míg más hullámok gyengíthetik egymást, és vannak minimumok fényintenzitás helyen. Ezt a jelenséget nevezzük zavaró fény. PutL optikai fényhullám - a termék a geometriai úthossz s könnyű és közepes n törésmutató: Az optikai útkülönbség két fényhullámok a mennyiség Az optikai út különbsége hullámok utazás # 916; Ez kapcsolódik a fáziskülönbség # 948; arány itt # 955; 0 - hullámhossz vákuumban. Ha az optikai útvonal különbsége hullámok utazási megegyezik a páros számú félhullámából azaz majd amikor átfedés van interferencia maximális. Ha az optikai útvonal különbsége hullámok utazási egyenlő páratlan számú fél hullámhossz majd amikor a hozzáadás zajlik minimális beavatkozása. A távolság a szomszédos maximuma (vagy minimumok) egy szélessége a interferencia csíkok # 916; s. Ha megfigyeljük az interferencia mintázat két koherens fényforrás (Young tapasztalata, Fresnel tükrök, Fresnel biprism, stb), a szélessége a interferencia csíkok képlettel számítottuk ki ahol L - a távolság a fényforrás a megfigyelő képernyőn; d - a távolság a fényforrások; # 955; - hullámhossz. A optikai út különbség fényhullámok által reflexió egy vékony film # 916; = 2d√ n 2 - sin 2 # 945; ± # 955/2 = 2d n cos # 946; ± # 955/2. (1,12) Amennyiben d - rétegvastagság; # 945; és # 946; - a beesési szög és a fénytörés. További útkülönb ± # 955; / 2 fordul elő, mert a veszteség félhullám visszaverődés fény a közeg optikailag sűrűbb. A sugarak Newton fénygyűrűvel a visszavert fény (vagy sötét továbbított) Radii sötét Newton gyűrűk a visszavert fény (vagy áteresztett fény) ahol R - sugara a lencse; m - csengetések számát; N - törésmutatója közeg között a lencse és az üveglap. Példa. Egy sík fólia, amelynek a törésmutatója 1,25, ami a levegő, általában beeső párhuzamos nyaláb monokromatikus fény hullámhosszára # 955;. Amint megjelenik, ez a film a visszavert fény, ha a vastagság d = 10 # 955; ? MEGOLDÁS. Tekintsünk egy fénysugár 1. tartozó beeső fénysugár. Köztudott, hogy a normál beesési megtört fénysugár nem változtatja az irányát. Pontban Egy sugár 1 fény részben visszaverődik az első arca a filmen a fordított irányban (sugár 1 # 900;), részben kinyúlik az eredeti irányban egy B pont, és tükrözi a második felületét a fólia (1 # 900; # 900;). A kényelem, a sugarak 1 # 900; 1 és # 900; # 900; Ez jelenik meg külön, sőt mennek az egyik irányba. Rays 1 # 900; 1 és # 900; # 900; koherens, mert hányadosaként kapott egy gerenda két. és zavarhatja az átfedés. Mivel a félhullámú veszteség lép fel, amikor a fény visszaverődik a felső határa a film, a különbség az optikai gerendák utazni ebben az esetben a meghatározás szerint Mivel a film vastagsága és a beesési szög a sugarak nem változik, az út különbség zavaró gerendák ugyanaz az egész film. Ezért a film egyenletes színű: a feltétellel interferencia minimumok (1,10), sötét lesz, és ha a feltétel magasságra (1,9), akkor lesz festve a színe a beeső monokromatikus sugárzás. Általánosságban elmondható, hogy tudjuk írni szem előtt tartva, hogy még s tükrözi film könnyű, és egy furcsa - sötétben. Keressük az érték az egyenlet (1.16): azaz Kaptunk egy páratlan szám, ami azt jelenti, hogy a film visszavert fény sötét. Példa. A jelenséget a zavaró fény használjuk, hogy meghatározzuk a törésmutatója átlátszó anyagok segítségével nevű eszközt interferencia refraktométer. A 6. ábra egy vázlatos rajz egy ilyen refraktométer. Itt, S - egy keskeny rést, amelyen keresztül nyúlik a hossza a fényhullám # 955; = 589 nm; Az 1. és 2. - a küvetta hossza L = 10 cm mindegyik töltve levegővel, amelynek törésmutatója n = 1,000277; L1 és L2 - lencse; E - képernyő megfigyelésére az interferencia mintázat. Amikor cseréli az egyik küvetták levegő ammónia interferencia mintázat a képernyőn eltolódott N = 17 a sávok viszonylagos a kezdeti minta. Annak megállapításához, a törésmutatója az ammónia. MEGOLDÁS. Vegyünk egy pont a képernyő közepén E. Nyilvánvaló, hogy az optikai útvonal különbség # 916; 1 töltésére mindkét küvetták levegővel nulla. Csúcspontot ért feltételek # 916; 1 = m1 # 955; = 0 azt jelenti, hogy az M1 és a sorrendben a maximuma az A pont is nulla. Amikor töltés egy árokban ammónia optikai útvonal különbség # 916; 2 ezen a ponton ahol m2 - egy új eljárást a maximális, amely egyenlő a feladat helyzetben m2 = m1 + N. Emiatt interferencia minta, és minden pontján a képernyő tolódott N sávok. Ebből az következik, Megjegyzés: a nagy pontosságú mérést a törésmutató ezen a módon. Diffrakciós fény - a hajlító hullámok akadályok mérete összemérhető a hullámhossz, ahol a hullám eltérített annak egyenes vonalú terjedését. Ez a jelenség a hullámok bármilyen jellegű - mechanikus, elektromágneses, stb ... A sugarak a Fresnel zónák gömb alakú hullámok A síkhullámok ahol a és b - a távolság a hullám forrástól az akadályt, és az akadály, hogy a megfigyelési ponton, illetve; m - a zóna számát; # 955; - hullámhossz. Amikor diffrakciós a fényhullámok egy síkban téglalap alakú végtelen hosszú résszélesség auslovie diffrakciós maximumotKapcsolódó cikkek