Оптика

1.

Оптика

2.

Что такое оптика?
Оптика – с греч. οπτική – «взгляд», в
дальнейшем: наука о зрительном
восприятии.

3.

Источники света

4.

Диапазоны излучения

5.

Разделы оптики
Оптика
Геометрическая
Волновая

6.

Закон прямолинейного
распространения света
Однородная среда – это среда, свойства которой
одинаковы во всех точках.
В прозрачных однородных средах
свет распространяется по прямым
линиям.
прямые линии – лучи света.
«свет распространяется» означает то, что
передаётся энергия от источника света.

7.

Закон прямолинейного
распространения света

8.

Типы пучков света
Пучок света
Расходящийс Сходящийся Параллельны
й
я

9.

Образование тени и полутени
Точечный источник света –
источник, размеры которого
много меньше расстояния
до освещаемого тела.
Протяжённый
источник
света даёт как область
тени,
так
и
область
полутени.

10.

Закон отражения света
Плоскость падения – плоскость, которую образуют
падающий на зеркало луч и перпендикуляр к
поверхности зеркала в точке падения луча.
Угол падения – угол между падающим лучом и
перпендикуляром к плоскости зеркала.

11.

Закон отражения света
Отражённый от зеркальной
поверхности луч лежит в плоскости
падения, причём угол падения равен
углу отражения.

12.

В реальности – диффузное отражение
Параллельный
пучок после
отражения
рассеивается по
всевозможным
направлениям.

13.

Построение изображения в зеркалах
S’ – точка пересечения продолжений световых лучей от
источника - мнимое изображение от источника света.
Изображение точечного источника в
зеркале – точка, симметричная источнику
относительно плоскости зеркала.

14.

Построение изображения в зеркалах
Мнимое изображение любого предмета в
плоском зеркале, расположенном напротив
предмета, является:
1. прямым;
2. равным по размерам предмету;
3. стигматичным (т.е. каждой точке предмета
соответствует
изображения.
только
одна
точка

15.

Закон преломления света на плоской границе
двух однородных прозрачных сред
Преломление света – изменение направления
распространения света при прохождении границы
раздела двух прозрачных сред.
Угол преломления – угол β между перпендикуляром к
границе раздела сред и преломлённым лучом.

16.

Закон преломления света на плоской границе
двух однородных прозрачных сред
Луч падающий, луч преломлённый и
перпендикуляр к границе раздела сред в точке
падения луча лежат в одной плоскости.
Отношение синуса угла падения к синусу угла
преломления для данной пары сред не зависит от
угла падения.

17.

Закон преломления света на плоской границе
двух однородных прозрачных сред
Оптически более плотная
среда – среда, имеющая
больший показатель
преломления.
Чем более плотная
среда (выше
показатель
преломления), тем
ближе к нормали
проходит луч.

18.

Показатель преломления
Показатель преломления – это безразмерная величина,
которая показывает, во сколько раз скорость света в
веществе меньше, чем скорость света в вакууме:

19.

Почему дно водоёма кажется ближе?

20.

Явление полного внутреннего
отражения
Предельный угол полного внутреннего
отражения α0 – угол падения, которому
соответствует угол преломления 90°.

21.

Дисперсия света
Дисперсия света – зависимость показателя
преломления вещества от цвета светового луча.
Наиболее сильно отклоняются фиолетовые
лучи.

22.

Радуга = дисперсия света + ПВО

23.

24.

Интернет передаётся по оптоволокнам.
Здесь используется явление ПВО!

25.

Интернет передаётся по оптоволокнам.
Здесь используется явление ПВО!
Поперечное сечение оптоволокна
по диаметру
сравнимо с толщиной человеческого волоса.

26.

Решение задач

27.

Решение задач

28.

Решение задач

29.

Линзы

30.

Что такое линза?
Линза – это
прозрачное тело,
хотя бы одна из
поверхностей
которого не
является плоской.

31.

Типы линз
Линза
Собирающая
Рассеивающая

32.

Тонкая линза
Тонкая линза – это линза, у которой радиусы
кривизны R1 и R2, ограничивающие её
поверхность, много больше толщины линзы
MN.

33.

Схематическое изображение тонкой
линзы
Собирающая линза
Рассеивающая
линза

34.

Основные элементы тонкой линзы

35.

Собирающая линза

36.

Ход лучей в собирающей линзе
1. Луч, идущий через оптический центр линзы,
не испытывает преломления.

37.

Ход лучей в собирающей линзе
2. Луч, параллельный главной оптической
оси, после преломления проходит через
главный фокус (F).

38.

Ход лучей в собирающей линзе
3. Луч, проходящий через главный фокус
(F), после преломления идет параллельно
главной оптической оси.

39.

Ход лучей в собирающей линзе
4. Луч, идущий параллельно побочной
оптической оси, проходит через побочный
фокус (P).

40.

Рассеивающая линза

41.

Ход лучей в рассеивающей линзе
1. Луч, идущий через оптический центр линзы,
не испытывает преломления.

42.

Ход лучей в рассеивающей линзе
2. Рассеивающая линза преобразует пучок
света, параллельный главной оптической
оси, в расходящийся пучок, как бы
выходящий из главного фокуса

43.

Ход лучей в рассеивающей линзе
3. Если параллельный пучок падает на
линзу наклонно, то продолжения лучей
расходящегося пучка соберутся в побочном
фокусе P.

44.

Построение изображений
в тонкой линзе

45.

Характеристики изображения в
собирающей линзе
Предмет
Изображение
d
f
Тип
Ориентация
Размер
d > 2F
F < d < 2F
Действительное
Перевёрнутое
Уменьшенное
d = 2F
f = 2F
Действительное
Перевёрнутое
Того же
размера
F<d<
2F
f > 2F
Действительное
Перевёрнутое
Увеличенное
d=F
f = ±∞
-
-
-
d<F
F < 0; |f| <
d
Мнимое
Прямое
Увеличенное

46.

Характеристики изображения в
рассеивающей линзе
Для любого расположения
предмета изображение мнимое,
прямое, уменьшенное.

47.

Формула тонкой линзы
F – фокусное расстояние линзы
d – расстояние от предмета до
линзы
f – расстояние от линзы до
изображения
Все величины измеряются в
метрах.
Правило знаков:
+F - линза собирающая, -F - линза рассеивающая;
+d - предмет действительный, -d - предмет мнимый;
+f - изображение предмета действительное, -f
изображение предмета мнимое.
-

48.

Оптическая сила линзы
F – фокусное расстояние линзы, [м]
D – оптическая сила линзы, [дптр]

49.

Увеличение линзы
H – линейный размер
изображения
h – линейный размер предмета
d – расстояние от предмета до
линзы
f – расстояние от линзы до
изображения
Все величины измеряются в
метрах, поэтому Г – безразмерная
величина.
Изображение уменьшенное <=> Г < 1;
Изображение увеличенное <=> Г > 1;
Изображение равное по размеру <=> Г = 1.

50.

Решение задач

51.

Решение задач