Геометрическая оптика. Прямолинейное распространение света

1.

Геометрическая
оптика
Лекцию подготовил Волчков С.Н.

2.

План лекции:
1. Оптика и свет.
2. Закон прямолинейного распространения
света.
3. Закон отражения света.
4. Закон преломления света.
5. Плоское зеркало.
6. Сферическое зеркало.

3.

Оптика – это учение о свете и его
взаимодействии с веществом.
Светом называется электромагнитное
излучение с длиной волны от 400 до 760 нм.

4.

Геометрической оптикой называется раздел оптики, в котором
изучаются законы распространения света в прозрачных средах
на основе представления о световом луче.

5.

Под световым лучом
понимают линию, указывающую направление распространения
световой энергии.

6.

К числу основных законов геометрической
оптики относятся:
1. Закон прямолинейного распространения
света.
2. Закон отражения света.
3. Закон преломления света.
4. Закон независимости световых пучков.

7.

В оптически однородной среде свет
распространяется
прямолинейно.

8.

Если отражающая поверхность имеет вид
поверхности,
размеры
неровностей
которой гораздо меньше длины световой
волны, то она называется зеркальной.
Если размеры неровностей соизмеримы с
длиной волны, то такая поверхность
называется шероховатой.
От шероховатой поверхности происходит
рассеянное (диффузное) отражение.

9.

10.

Плоским зеркалом называют плоскую
поверхность, зеркально отражающую
свет.

11.

Изображение точечного источника света
(предмета) в плоском зеркале и сам
источник
(предмет)
симметричны
относительно плоскости зеркала.
Линейные размеры изображения Н
протяженного предмета в плоском
зеркале
всегда
равны
линейным
размерам самого предмета.

12.

Изображение точечного предмета в
плоском зеркале расположено в точке
пересечения продолжений отраженных
от зеркала лучей.
Такое изображение называется мнимым.

13.

14.

15.

Принцип Ферма: Свет, идущий из
одной точки пространства в другую,
всегда распространяется по пути,
требующему минимального времени.
S
S
А

16.

17.

18.

19.

20.

Зеркально отражающую поверхность
называют сферическим зеркалом, если
она представляет собой часть шаровой
поверхности.

21.

Центр шаровой поверхности, служащей сферическим зеркалом, называют оптическим центром зеркала, а вершину
шарового сегмента –
полюсом.
Радиус зеркала R – это расстояние между его
оптическим центром и полюсом.

22.

1 1 1
d f F
Формула сферического зеркала
d – расстояние от светящейся точки до зеркала
f – расстояние от изображения точки до зеркала
F – фокусное расстояние сферического зеркала
R
F
2
Фокусное расстояние
сферического зеркала

23.

1 1 1
d f F
изображение и фокус зеркала
действительные
1 1 1
d f F
изображение мнимое, фокус
действительный
1 1
1
d f
F
изображение и фокус мнимые
У вогнутого зеркала фокус – действительный.
У выпуклого зеркала фокус – мнимый.

24.

Величину, обратную фокусному
расстоянию, называют оптической силой сферического зеркала:
1 2
D
F R
Единица оптической силы в СИ называется
диоптрией (дптр): 1 дптр = 1 м-1
Диоптрия равна оптической силе сферического
зеркала, фокусное расстояние которого равно 1 м.
Оптическая сила вогнутого зеркала считается
положительной, выпуклого – отрицательной.

25.

26.

27.

Для построения изображения какой-либо точки А
предмета наиболее удобны следующие лучи:
1. Луч АОС, проходящий через оптический центр
зеркала; отраженный луч СОА идет по той же
прямой.
2. Луч АFК, идущий
отраженный
луч
оптической оси.
через фокус
параллелен
зеркала;
главной
3. Луч АР, падающий на зеркало в его полюсе;
отраженный луч симметричен с падающим
относительно главной оптической оси.
4. Луч АЕ, параллельный главной оптической
оси; отраженный луч EF проходит через фокус
зеркала.

28.

А
E
F
P
А1
К
С
О

29.

А1
А
О
F
P

30.

31.

32.

А
А1
О
F

33.

D
С
S
О
F
А
S

34.

Отношение линейного размера
изображения Н к линейному
размеру предмета h называется линейным увеличением.
f
Г
d
H f
h d