Апрол. Оптика
 Скачать 490.06 Kb.
|
|
Геометрическая оптика α α β Оптика - раздел физики, изучающий процессы излучения света , его распространения и взаимодействия с веществом. Основные разделы оптики Геометрическая оптика Волновая оптика Квантовая оптика Геометрическая оптика • Геометрическая оптика описывает распространение света термином луч. • Световой луч в геометрической оптике — линия, вдоль которой переносится световая энергия. Волновая оптика • Свет — электромагнитные волны , воспринимаемые человеческим глазом, которые испускают нагретые или находящиеся в возбуждённом состоянии вещества. Квантовая оптика • Электромагнитная энергия света – поток дискретных частиц энергии( фотонов ). • Фотон (от др.-греч. φωτоς, «свет») —квант света - элементарная безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света. • Энергия фотона ε=hν=h c / λ ( ν- частота (Гц), λ(м) -длина волны света, с=3 10 8 м /с –скорость света, h=6.625 10 -34 Дж сек – постоянная Планка) Корпускулярно-волновой дуализм • Корпускулярно-волновой дуализм (двойственность) природы света означает, что свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов. • Этот фундаментальный вывод был сделан физиками в начале XX века и вытекал из предшествующих представлений о свете. В одних явлениях свет обнаруживает свойства волн, а в других - свойства частиц. Волновые и квантовые свойства дополняют друг друга. волновые явления квантовые явления интерференция фотоэффект дифракция давление света поляризация дискретность спектров испускания и поглощения света веществами дисперсия • Свет обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами. При этом чем короче длина электромагнитной волны, тем сильнее проявляются корпускулярные свойства, чем больше длина волны, тем больше проявляются волновые свойства. • В 1924 г. французский физик Луи де Бройль высказал идею, что корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальную природу, т.е. присущ всем двигающимся частицам вещества. m h λ – длина волны де Бройля h – постоянная Планка (6,6310 –34 Дж с) m – масса частицы – скорость частицы Геометрическая оптика –раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств. Законы геометрической оптики 1. Закон прямолинейного распространения света. 2. Закон независимого распространения лучей. 3. Закон обратимости светового луча. 4. Закон отражения света. 5. Закон преломления света. Закон прямолинейного распространения света. • Свет в однородной прозрачной среде распространяется прямолинейно. • Принцип Ферма (принцип наименьшего времени) в геометрической оптике — постулат, предписывающий лучу света двигаться из одной точки в другую по пути, для которого потребуется минимальное время движения. Закон независимого распространения лучей • световые лучи распространяются независимо друг от друга. • То есть предполагается, что лучи не влияют друг на друга, и распространяются так, как будто других лучей, кроме рассматриваемого, не существует. Закон обратимости светового луча • луч света, распространившийся по определённой траектории в одном направлении, повторит свой ход в точности при распространении и в обратном направлении Закон отражения света • падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к отражающей поверхности в точке падения, и эта нормаль делит угол между лучами на две равные части. Зеркальное и диффузное отражение Закон преломления света • Падающий и преломленные лучи лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела сред, в точке падения, причем преломленный луч связан с падающим отношением: n 1 sin 1 = n 2 sin 2 n 1 =c/v 1 и n 2 =c/v 2 n 1 - показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела; 1 - угол падения света - угол между падающим на поверхность лучом и нормалью к поверхности; n 2 - показатель преломления среды, в которую свет попадает, пройдя границу раздела; 2 - угол преломления света - угол между прошедшим через поверхность лучом и нормалью к поверхности. n 1 sin 1 = n 2 sin 2 При переходе света из оптически менее плотной среды в оптически более плотную (n 1 ) предельным углом преломления называют максимальный угол преломления, соответствующий углу падения, равному 90 0 Предельный угол преломления (n 1 2 ) n 1 n 2 0 2 1 1 2 0 0 r Sin n n n n r Sin 90 Sin Полное внутреннее отражение – ПВО (n 1 >n 2 ) n 1 sin 0 = n 2 sin 90 0 sin 0 = n 2 /n 1 n 1 n 2 Рефрактометрия • (от лат. refractus- преломленный и греч. metreo- измеряю), метод исследования веществ, основанный на определении их показателя преломления. Принцип измерения показателя преломления жидкостей • В рефрактометрах показатель преломления определяют путем измерения предельных углов преломления- r 0 или полного внутреннего отражения- i 0 , так как n x =n прзм Sin r 0 – для прозрачных жидкостей n x =n прзм Sin i 0 - для поглощающих жидкостей (n прзм – показатель преломления призмы) Рефрактометр FC n n C 0 n C – показатель преломления раствора n 0 – показатель преломления растворителя F – фактор вещества C – концентрация вещества Зависимость показателя преломления водных растворов некоторых веществ от концентрации: |