Оптика. Геометрическая, волновая, квантовая оптика

1.

ОПТИКА
1. Геометрическая оптика
2. Волновая оптика
3. Квантовая оптика

2. Геометрическая оптика

1.
Энергетические и световые характеристики
2. Законы геометрической оптики. Показатель
преломления среды
3. Явление полного внутреннего отражения
4. Линзы. Формула тонкой линзы
5. Зеркала. Формула сферического зеркала
6.
Оптические призмы

3.

Оптика – раздел физики, в котором
изучаются световые электромагнитные волны,
законы их распространения в различных средах и
законы их взаимодействия с веществом.
Геометрическая (лучевая) оптика – раздел оптики,
в котором законы распространения световых
электромагнитных волн рассматриваются на основе
представлений о световых лучах, т.е. геометрических линий
вдоль которых распространяется поток энергии.

4.

Свойства световых лучей
Обратимость
световых лучей:
обратный луч, будучи
пущенным
противоположно
первоначальному,
пройдет через ту же
самую череду состояний

5.

Показатель преломления среды
Показатель преломления – физическая
величина, численно характеризующая
оптические свойства среды и показывающая во
сколько раз скорость света в одной среде
отличается от скорости света в другой среде

6.

Показатель преломления среды
Показатель
преломления
Абсолютный
Относительный

7.

Показатель преломления среды
Абсолютный показатель
преломления
численно равен отношению скорости
света в вакууме к скорости света в среде
n
c

8.

Показатель преломления среды
Относительный показатель
преломления
численно равен отношению скорости
света в одной среде к скорости света в
другой среде
n 2 1
n21
n1 2

9.

Законы геометрической оптики
Закон
независимости
световых пучков:
эффект,
производимый
отдельным пучком,
не зависит от
того, действуют
ли одновременно
другие пучки или
они устранены

10.

Законы геометрической оптики
Закон
прямолинейного
распространения
света:
свет в оптически
однородной среде
распространятся
прямолинейно

11.

Закон отражения света
α
γ
n21

12.

Законы геометрической оптики
Закон отражения
света:
луч падающий, луч
отраженный и
нормаль,
восстановленная в
точку падения на
границе раздела двух
сред, лежат в одной
плоскости, причем
α=γ

13.

Законы геометрической оптики
Виды отражений:

14.

Закон преломления света
α
γ
n21
β

15.

Законы геометрической оптики
Закон
преломления
света:
луч падающий, луч
преломленный и
нормаль,
восстановленная в
точку падения на
границе двух сред,
лежат в одной
плоскости, причем
sin
n21
sin

16.

Явление полного внутреннего
отражения
Если n1 > n2
n1
α
Y
n2
β
n1
αпр
Y
β
n2

17.

Явление полного внутреннего
отражения
явление, при котором падающий луч полностью
отражается (преломленный луч отсутствует, его
интенсивность равна нулю)
n1 > n2
n2
n1
ПР
sin пр 1 / n1

18.

Явление полного внутреннего
отражения
Применение:

19.

Линзы. Формула тонкой линзы
Линзы – прозрачные тела, ограниченные
двумя поверхностями, преломляющими
световые лучи, способные формировать
оптические изображения предметов.

20.

Линзы. Формула тонкой линзы
Виды линз:
Собирающие:
1 — двояковыпуклая
2 — плоско-выпуклая
3 — вогнуто-выпуклая
(положительный мениск)
Рассеивающие:
4 — двояковогнутая
5 — плоско-вогнутая
6 — выпукло-вогнутая
(отрицательный мениск)

21.

Линзы
а – собирающая линза, b – рассеивающая линза

22.

Характеристики линз. Построение
изображения в собирающей линзе
Оптический центр линзы, главная
оптическая ось, фокус, фокусное
расстояние, фокальная плоскость, побочная
оптическая ось.

23.

Собирающая линза. Увеличение линзы.
1 1 1
а b f
Н b
Г
h a

24.

Характеристики изображения
действительное
мнимое
прямое
обратное
увеличенное
равное
уменьшенное

25.

Линзы. Формула тонкой линзы
Оптическая сила линзы D (дптр)
1
nлинзы
1
1
1 1
D (
1)( )
f
nсреды
R1 R2
a b

26.

Линзы. Формула тонкой линзы
Применение линз:

27.

Зеркала. Формула сферического зеркала
Зеркало –
тело, одна из
поверхностей которого
является отражающей
Плоское зеркало

28.

Зеркала. Формула сферического зеркала
Вогнутое сферическое
зеркало
Выпуклое
сферическое зеркало

29.

Зеркала. Формула сферического зеркала
R
F
2
1 1 1 2
a b f R

30.

Зеркала. Формула сферического зеркала
Фокусное расстояние вогнутых зеркал берется со
знаком плюс,
а выпуклых - со знаком минус. Числовые значения
действительных величин со знаком плюс, мнимых – с
минусом.

31.

Оптические призмы
Треугольные призмы
используются в оптических
приборах. Луч света в призме
преломляется дважды - на
первой и второй гранях. Угол
между этими гранями называют
преломляющим углом призмы

32.

Оптические призмы
Призмы полного
внутреннего отражения
(а, б-поворотные, воборотная) и световод
Предельный угол полного отражения для стекла меньше 45 ,
поэтому призмы, основанием которых является равнобедренный
прямоугольный треугольник, применяются для изменения
направления или обращения пучка света, например, в перископах
и биноклях

33.

Оптические призмы

34.

Глаз - светочувствительная оптическая система
За роговицей 1 на некотором расстоянии расположена радужная оболочка 2.
Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость. В
радужной оболочке имеется отверстие - зрачок. В зависимости от
интенсивности падающего света диаметр зрачка рефлекторно меняется
приблизительно от 2 до 8 мм. За зрачком помещается хрусталик 3 прозрачное слоистое тело, похожее на линзу.
Остальную часть глаза до задней стенки (глазного дна) занимает прозрачное
полужидкое стекловидное тело 4. Глазное дно покрыто сетчаткой,
представляющей собой разветвления зрительного нерва с нервными
окончаниями в виде палочек и колбочек, являющихся
светочувствительными элементами.
Совокупность водянистой влаги, хрусталика и стекловидного тела
представляет собой оптическую систему глаза, имеющую фокус внутри
стекловидного тела.