Оптика. Предмет оптики

1.

Оптика

2. Предмет оптики

• Оптика – раздел физики, изучающий свойства и
физическую природу света, а также взаимодействие
излучения с веществом.
• Свет – электромагнитная волна
Спектр электромагнитных волн
λ
ν (Гц)
ε = hν
радиоволны
оптика
рентген
гамма
Км - мм
2 мм – 10 нм
10 -10-2 нм
< 0.01 нм
< 1011
1,5 1011 – 3
1016
3 1016 – 3 1019
> 3 1019
10-3 – 100 эВ
20 эВ – 0,1
Мэв
> 0,1 MэВ

3. Оптический диапазон: 2 мм – 10 нм (~ 17 октав)

Инфракрасное излучение: 2 мм – 760 нм
Видимый свет: 400 – 760 нм
Ультрафиолет: 400 – 10 нм
Энергия кванта видимого света ε = hc/λ
ε(эВ) = 1.23/λ(мкм) = 1.6 – 3 эВ
• Почему мы видим свет с λ ~ 0,5 мкм?

4. Принцип Ферма – принцип наименьшего времени

• Свет при распространении из одной
точки в другую выбирает путь, которому
соответствует наименьшее время
распространения.
• Свет выбирает самый короткий
оптический путь s = ∫ndℓ

5. Принцип Ферма и закон зеркального отражения.

• При зеркальном
отражении путь ACB кратчайший
A
C
B

6.

Свет в однородном гравитационном поле
распространяется прямолинейно и равномерно.

7.

Свет в однородной среде распространяется
прямолинейно и равномерно
На рисунках фотография лазерного луча распространяющегося
вдоль границы между пресной и соленой водой.

8.

9.

О =30
S1
OS=10см
15о
15о
S
o
O
S1S2 - ?
15о
15о
S2
OS= OS1= OS2= S1S2 =10см

10.

n
S1
360
0
-1
90о
S
S2

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17. Уголковый отражатель. Зеркало, не меняющее лево на право.

18. Кошачий глаз (кОтОфот)

Вот так
выглядит кот в
свете фото
вспышки или в
свете
автомобильных
фар

19. Камера обскура (тёмная комната)

20.

21.

22.

23.

24.

Закон преломления волн
А1
В1
C
M
В
А
N
D
А2
СВ 1t AB sin (1)
AD 2t AВ sin
(2)
В2
1 sin
const
2 sin

25.

d
h
H
d
tg sin (1)
h
d
tg sin (2)
H
(1):(2)
H sinα
=
=n
h sinβ
H
h=
n

26.

Построение
изображений в
линзе

27.

Построение изображений в линзе
F'
F
F

28.

Построение изображений в линзе
F
F'

29.

Построение изображений в линзе
S'
S
F
О

30.

Построение изображений в линзе
S
S'
О
F

31.

F
F'

32.

Построение изображений в линзе
F S
S'
F'

33.

Построение изображений в линзе
F'
F
F

34.

Оптическая сила линзы (D)
F1
О
F2
О
1
D
F
1
D дптр
м

35.

Глубина резкости
F
экран
F

36.

Глубина резкости
А
А'
В
С
В'
С'
А'
А
С
В
В'
С'

37.

Скорость света
=2·108 м/с
С=3·108 м/с
Стекло
n=1,5
с 3 10
8 м
2 10
n
1,5
с
8

38.

Природа света
17 век
Исаак Ньютон
корпускулярная теория (свет – поток частиц)
Христиан Гюйгенс
волновая теория (свет – волна)
19 век
Джеймс Кларк Максвелл
– электромагнитная природа света
20 век
Макс Планк
– квантовая природа света

39.

Скорость света (1676 Оле Рёмер)
Тз = 1 год
Тю = 11,9 лет
Δd=dз
Земля
Юпитер
d 2 a .e. 2 1, 5 10 м
11
t 22 м ин 22 60 с
d 3 1011
8 м
с
2,15 10
t
1320
с
Ио

40.

Скорость света (1849 Ипполит Физо)
источник
зубчатое колесо
N=720, 1=12,67 c-1
полупрозрачная
пластина
зеркало
L=8633м
2L
8 м
с
4 LN 4 8633 720 12,67 3,15 10
с
t
1
T
t
2 N 2 N

41.

Опыт Майкельсона, 1927 г.
С=299 792 458 ±1,2 м/с
Скорость света в вакууме не зависит от скорости
движения источника света или наблюдателя и одинакова
во всех инерциальных системах отсчета!
СЕГЭ
8
=3·10
м/с

42.

Лабораторная работа
Измерение показателя преломления
стекла

43.

nпр sin АЕ
sin CD
С
D
n
АЕ CD
АЕ
CD
В
n nпр
n
n nпр n
От вет : n ... ...
Е
А