Оптика и основы СТО Геометрическая оптика Законы геометрической оптики. Отражение света

1. Раздел 6. Оптика и основы СТО Геометрическая оптика Законы геометрической оптики. Отражение света.

2.

Скорость света в физике - это фундаментальная
физическая постоянная, равная 299 792 458 метров в
секунду в вакууме.
Используется для определения эталонного метра и
играет ключевую роль в теории относительности.

3.

Скорость света — это величина, характеризующая
быстроту перемещения света.
Свет распространяется в разных средах по-
разному. В вакууме и в воздухе скорость света почти
не различается, а вот в других средах она меньше.
Это зависит от оптической плотности среды — чем
она больше, тем меньше скорость распространения
света.

4.

Геометрическая оптика — раздел оптики,
изучающий законы распространения света в
прозрачных средах, отражения света от зеркальноотражающих поверхностей и принципы построения
изображений при прохождении света в оптических
системах без учёта его волновых свойств.

5.

Световой луч ― это линия распространения света.
Геометрическая оптика рассматривает свет как
световые лучи, при этом игнорируются волновые и
корпускулярные свойства света.

6.

В основе геометрической оптики лежат четыре
основных закона:
1)
Закон независимости световых лучей.
2)
Закон прямолинейного распространения света.
3)
Закон отражения света.
4)
Закон преломления света.

7. Закон независимости световых лучей

Если световые лучи пересекаются, то они не
оказывают никакого влияния друг на друга. Каждый
луч освещает пространство так, как если бы других
лучей вообще не было.

8. Закон прямолинейного распространения света

Свет в однородной среде распространяется
прямолинейно (по прямым линиям). Доказательством
закона служит образование тени и полутени.
Этот закон нарушается, если свет проходит сквозь
отверстия, сравнимые по размеру с длиной световой волны.

9. Закон отражения света

Когда свет встречается с зеркальной (отражающей)
поверхностью, происходит отражение, то есть
изменение направления распространения светового
луча.
Закон гласит, что луч падающий, отраженный и
перпендикуляр в точке падения лежат в одной
плоскости.
Угол падения светового луча равен углу его
отражения.

10.

Углы α и γ ― это углы между световым лучом и
нормалью к отражающей поверхности n.

11.

Углом падения называется угол между падающим
лучом и перпендикуляром к поверхности.
Углом отражения называется угол между
отражённым лучом и перпендикуляром к поверхности.

12. Закон преломления света

На границе раздела сред наряду с отражением
происходит и преломление, то есть луч разделяется
на отражённый и преломлённый.

13. Отражение света

Отражение света — это возвращение световых волн
в исходную прозрачную среду при падении на
границу раздела двух сред.
Существуют следующие виды отражения света:
1. Зеркальное отражение
2. Диффузное (рассеянное) отражение

14. Зеркальное отражение

Происходит от поверхности, обладающей зеркальными
свойствами. Когда свет попадает на зеркальную
поверхность, он отражается от неё под прямым углом,
сохраняя при этом свою первоначальную энергию и
направление.

15.

Интенсивность отражённого света
(характеризуемая коэффициентом отражения)
зависит от угла падения и поляризации
падающего пучка лучей, а также от соотношения
показателей преломления n2 и n1 2-й и 1-й сред.

16.

Количественно эту зависимость выражают
формулы Френеля. Из них, в частности, следует,
что при падении света по нормали к поверхности
раздела сред коэффициент отражения не зависит от
поляризации падающего пучка и равен:

17. Диффузное (рассеянное) отражение

При отражении света от шероховатых поверхностей или материалов с
низкой степенью отражения лучи расходятся в разные стороны.
Поэтому нет зеркального изображения.
В случае диффузного отражения поверхность видна при любом
положении глаза, так как в него попадают лучи. Благодаря рассеянному
отражению человек видит предметы, которые сами не излучают свет.

18.

Рассеянное отражение наблюдается в случае
нешлифованных или шероховатых поверхностей, таких
как бумага, картон, наждачная бумага, грубые листы и
т.д. Происходит от множества мелких частиц на
поверхности материала, создавая рассеянный свет.
Диффузно отражают поверхности с хаотическими
неровностями с размером свыше длины волны.
Используется для создания атмосферы в помещениях,
таких как библиотеки, музеи и галереи. Такое отражение
создаёт ощущение мягкости и теплоты.

19. Явление обратного отражения

Если поверхность абсолютно
плоская и зеркальная, то можно
наблюдать процесс обратного
отражения. Это явление, когда
волны полностью возвращаются
после попадания на зеркальное
основание к источнику их
излучения по параллельной прямой.
Если взять зеркало и направить на
него освещение прямо
перпендикулярно, оно вернется
точно обратно.

20.

Наглядно этот феномен можно наблюдать, если
разместить два зеркала перпендикулярно друг к другу.
Под каким бы наклоном не направить освещение,
спектр будет возвращаться обратно параллельно
первоначальному излучению.
Также обратное отражение может наблюдаться,
например, в оптических линиях. В этом случае
образуется обратный световой поток, который
распространяется по волокну в направлении
излучателя.

21.

Домашнее задание:
С 172-178 прочитать материал по изученной теме.