Закон кулона и область его применения. Электростатика раздел, изучающий статические (неподвижные) заряды и связанные с ними электрические поля
 Скачать 1.66 Mb.
|
34)Предмет оптики. Геометрическая оптика.Оптика — раздел физики, в котором изучаются оптическое излучение (свет), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества. Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны и поэтому оптика — часть общего учения об электромагнитном поле. Длины волн оптического излучения заключены в диапазоне с условными границами от единиц нанометров до десятых долей миллиметра (диапазон частот 3×1017 – 3×1011 Гц). К оптическому излучению помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения (обычно называемого светом) относятся инфракрасное излучение и УФ-излучение. Оптический диапазон длин волн l охватывает около 20 октав и, следовательно, ограничен с одной стороны рентгеновскими лучами, а с другой — микроволновым диапазоном радиоизлучения. Такое ограничение условно и в значительной степени определяется общностью технических средств и методов исследования явлений в указанном диапазоне. Для оптических методов исследования характерно формирование направленных потоков оптического излучения с помощью оптических систем, формирование оптических изображений предметов с помощью приборов, линейные размеры которых много больше длины волны l излучения. В оптическом диапазоне отчетливо проявляются одновременно и волновые и корпускулярные свойства электромагнитного излучения. Волновые свойства оптического излучения позволяют дать объяснение явлениям дифракции, интерференции, поляризации. В то же время процессы фотоэлектрической эмиссии, тепловое излучение невозможно понять, не привлекая представлений об оптическом излучении как о потоке частиц-фотонов. Свойство которое характеризует свет в одних случаях, как электромагнитную волну, а в других – как поток особых частиц, называется корпускулярно-волновым дуализмом. Виды оптического излучения классифицируются по следующим признакам:
По традиций оптику принято подразделять на геометрическую, физическую, физиологическую. Геометрическая оптика не рассматривает вопрос о природе света, а исходит из эмпирических законов его распространения. Здесь используется представление о световых лучах, которые преломляются и отражаются на границах сред с разными оптическими свойствами и прямолинейных в оптически однородной среде. Методы геометрической оптики позволяют изучать условия формирования оптического изображения объекта как совокупность изображений отдельных его точек и объяснить многие явления, связанные с прохождением оптического излучения в различных средах, в том числе неоднородных (например, искривление лучей в земной атмосфере вследствие непостоянства ее показателя преломления — миражи, радуга). Наибольшее значение геометрическая оптика с частичным привлечением волновой оптики имеет для расчета и конструирования оптических приборов, от очковых линз до сложных объективов и огромных астрономических инструментов. Благодаря развитию и вычислительной математики и применению современной вычислительной техники такие расчеты достигли высокого совершенства, и сформировалось отдельное направление, получившее название вычислительной оптики Формула тонкой линзы  Формула тонкой линзы связывает d (расстояние от предмета до оптического центра линзы), f (расстояние от оптического центра до изображения) с фокусным расстоянием F Треугольник АВО подобен треугольнику OB1A1. Из подобия следует, что  Треугольник OCF подобен треугольнику FB1A1. Из подобия следует, что   При падении световой волны на плоскую границу раздела двух оптически прозрачных диэлектриков волна испытывает отражение от границы раздела (волна возвращается в ту среду, из которой падала) и преломление (уходит во вторую среду). Таким образом, на границе раздела двух сред выполняются законы отражения и преломления света (рис. 3.1).  Рис. 3.1. Явление полного внутреннего отражения При
Явление полного внутреннего отражения заключается в том, что преломленная волна отсутствует. Это возможно только тогда, когда . Пусть , тогда из (1) , или . Но так как углы и меняются в пределах от 0 до , то . И угол всегда! Другими словами, преломленная волна всегда существует. Пусть , тогда из (1) , или , или . Тогда при некотором значении примет значение и из (1) получим:
Это и есть закон полного внутреннего отражения. Он означает, что для всех углов падения , больших , свет во вторую среду не преломится, а полностью отразится. Преломление света – это изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред. Преломление света происходит по следующему закону: Падающий и преломленный лучи и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред: , где α — угол падения, β — угол преломления, n — постоянная величина, не зависящая от угла падения. При изменении угла падения изменяется и угол преломления. Чем больше угол падения, тем больше угол преломления. Если свет идет из среды оптически менее плотной в более плотную среду, то угол преломления всегда меньше угла падения: β < α. Луч света, направленный перпендикулярно к границе раздела двух сред, проходит из одной среды в другую без преломления. Показатель преломления света делится на :
|
. Зависит от химического состава среды, ее состояния (температуры, давления и т.п.) и частоты света (см. дисперсия света). 
. Показатель преломления равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному показателю преломления перовой среды 
.