Calea optică a unei unde luminoase. Legile de bază ale opticii geometrice. Legea refracției luminii

1. Lungimea traseului optic este produsul dintre lungimea geometrică d a drumului unei unde luminoase într-un mediu dat și indicele de refracție absolut al acestui mediu n.

2. Diferența de fază a două unde coerente dintr-o sursă, dintre care una parcurge lungimea căii într-un mediu cu un indice de refracție absolut, iar cealaltă - lungimea căii într-un mediu cu un indice de refracție absolut:

unde , , λ este lungimea de undă a luminii în vid.

3. Dacă lungimile căii optice a două fascicule sunt egale, atunci astfel de căi sunt numite tautocrone (fără a introduce o diferență de fază). În sistemele optice care produc imagini stigmatice ale unei surse de lumină, condiția de tautocronicitate este îndeplinită de toate căile razelor care ies din același punct al sursei și converg în punctul corespunzător al imaginii.

4. Mărimea se numește diferența optică în calea a două raze. Diferența de cursă este legată de diferența de fază:

Dacă două raze de lumină au puncte de început și de sfârșit comune, atunci diferența dintre lungimile căii optice ale acestor raze se numește diferența de cale optică

Condiții pentru maxime și minime în timpul interferenței.

Dacă oscilațiile vibratoarelor A și B sunt în fază și au amplitudini egale, atunci este evident că deplasarea rezultată în punctul C depinde de diferența de cale a celor două unde.

Conditii maxime:

Dacă diferența în calea acestor unde este egală cu un număr întreg de unde (adică un număr par de semi-unde)

Δd = kλ, unde k = 0, 1, 2, ..., atunci se formează un maxim de interferență în punctul de suprapunere a acestor unde.

Stare maxima:

Amplitudinea oscilației rezultate A = 2x 0 .

Conditie minima:

Dacă diferența în calea acestor unde este egală cu un număr impar de semi-unde, atunci aceasta înseamnă că undele de la vibratoarele A și B vor ajunge în punctul C în antifază și se vor anula reciproc: amplitudinea oscilației rezultate. A = 0.

Stare minima:

Dacă Δd nu este egal cu un număr întreg de semi-unde, atunci 0< А < 2х 0 .

Fenomenul defracției luminii și condițiile de observare a acesteia.

Inițial, fenomenul de difracție a fost interpretat ca o undă care se îndoaie în jurul unui obstacol, adică pătrunderea unei unde în regiunea unei umbre geometrice. Din punct de vedere stiinta moderna Definiția difracției ca îndoirea luminii în jurul unui obstacol este considerată insuficientă (prea îngustă) și nu în totalitate adecvată. Astfel, difracția este asociată cu o gamă foarte largă de fenomene care apar în timpul propagării undelor (dacă se ține cont de limitarea lor spațială) în medii neomogene.

Difracția undelor se poate manifesta:

în transformarea structurii spaţiale a undelor. În unele cazuri, o astfel de transformare poate fi considerată ca valuri „întorcându-se în jurul” obstacolelor, în alte cazuri - ca o extindere a unghiului de propagare a fasciculelor de undă sau deviația lor într-o anumită direcție;

în descompunerea undelor în funcție de spectrul lor de frecvență;

în transformarea polarizării undelor;

în schimbarea structurii de fază a undelor.

Cea mai bine studiată este difracția undelor electromagnetice (în special, optice) și acustice, precum și undele gravitațional-capilare (undele de pe suprafața unui lichid).

Unul dintre cazurile speciale importante de difracție este difracția unei unde sferice pe unele obstacole (de exemplu, pe un cadru de lentilă). Această difracție se numește difracție Fresnel.

Principiul Huygens-Fresnel.

Conform principiului Huygens-Fresnel undă de lumină excitată de o sursă S poate fi reprezentat ca rezultat al unei suprapuneri de unde secundare coerente. Fiecare element al suprafeței undei S(Fig.) servește ca sursă a unei unde sferice secundare, a cărei amplitudine este proporțională cu dimensiunea elementului dS.

Amplitudinea acestei unde secundare scade cu distanta  r de la sursa undei secundare până la punctul de observare conform legii 1/r. Prin urmare, din fiecare secțiune dS suprafața valului până la punctul de observare R vine o vibrație elementară:

Unde ( ωt + α 0) – faza de oscilație la locul suprafeței undei S, k− numărul de undă, r− distanta fata de elementul de suprafata dS la obiect P, în care are loc oscilația. Factor un 0 determinată de amplitudinea vibrației luminii în punctul în care este aplicat elementul dS. Coeficient K depinde de unghi φ între normal la site dSși direcția spre obiect R. La φ = 0 acest coeficient este maxim, iar la φ/2 El egal cu zero.
Oscilația rezultată într-un punct  R reprezintă o suprapunere a vibraţiilor (1) luate pentru întreaga suprafaţă S:

Această formulă este o expresie analitică a principiului Huygens-Fresnel. 

Din (4) rezultă că rezultatul adunării a două raze de lumină coerente depinde atât de diferența de cale, cât și de lungimea de undă a luminii. Lungimea de undă în vid este determinată de mărimea , unde Cu=310 8 m/s este viteza luminii în vid și – frecvența vibrațiilor luminii. Viteza luminii v în orice mediu transparent optic este întotdeauna mai mică decât viteza luminii în vid și raportul
numit densitatea optică mediu. Această valoare este numeric egală cu indicele absolut de refracție al mediului.

Frecvența vibrațiilor luminii determină culoare undă luminoasă. Când treceți dintr-un mediu în altul, culoarea nu se schimbă. Aceasta înseamnă că frecvența vibrațiilor luminii în toate mediile este aceeași. Dar apoi, când lumina trece, de exemplu, dintr-un vid într-un mediu cu indice de refracție n lungimea de undă trebuie să se schimbe
, care poate fi convertit astfel:

,

unde  0 este lungimea de undă în vid. Adică, atunci când lumina trece dintr-un vid într-un mediu optic mai dens, lungimea de undă a luminii este scade V n dată. Pe calea geometrică
într-un mediu cu densitate optică n se va potrivi

valuri (5)

Magnitudinea
numit lungimea căii optice lumina in materie:

Lungimea traseului optic
lumina dintr-o substanță este produsul lungimii traseului geometric în acest mediu și a densității optice a mediului:

.

Cu alte cuvinte (vezi relația (5)):

Lungimea căii optice a luminii într-o substanță este numeric egală cu lungimea căii în vid, pe care se potrivește același număr de unde luminoase ca și pe lungimea geometrică a substanței.

Deoarece rezultatul interferenţei depinde de schimbare de fazăîntre undele luminoase interferente, atunci este necesar să se evalueze rezultatul interferenței optic diferența de drum între două raze

,

care conţine acelaşi număr de valuri indiferent asupra densității optice a mediului.

2.1.3.Interferența în pelicule subțiri

Împărțirea fasciculelor de lumină în „jumătăți” și apariția unui model de interferență este, de asemenea, posibilă în condiții naturale. Un „dispozitiv” natural pentru împărțirea fasciculelor de lumină în „jumătăți” sunt, de exemplu, peliculele subțiri. Figura 5 prezintă o peliculă subțire transparentă cu o grosime , față de care într-un unghi Un fascicul de raze de lumină paralele cade (o undă electromagnetică plană). Fasciculul 1 este parțial reflectat de pe suprafața superioară a filmului (fascicul 1) și parțial refractat în film

ki la unghiul de refracție . Fasciculul refractat este parțial reflectat de pe suprafața inferioară și iese din peliculă paralel cu fasciculul 1 (fascicul 2). Dacă aceste raze sunt îndreptate către o lentilă colectoare L, apoi pe ecranul E (în planul focal al lentilei) vor interfera. Rezultatul interferenței va depinde de optic diferența în calea acestor raze față de punctul de „diviziune”.
până la punctul de întâlnire
. Din figură este clar că geometric diferența de cale a acestor raze este egală cu diferența geom . =ABC-AD.

Viteza luminii în aer este aproape egală cu viteza luminii în vid. Prin urmare, densitatea optică a aerului poate fi luată ca unitate. Dacă densitatea optică a materialului film n, apoi lungimea căii optice a razei refractate din film ABCn. În plus, atunci când fasciculul 1 este reflectat dintr-un mediu optic mai dens, faza undei se schimbă în sens opus, adică jumătate de undă este pierdută (sau invers, câștigată). Astfel, diferența de cale optică a acestor raze ar trebui să fie scrisă sub formă

angro . = ABCnAD  /  . (6)

Din figură este clar că ABC = 2d/cos r, A

AD = ACpăcat i = 2dtg rpăcat i.

Dacă punem densitatea optică a aerului n V=1, apoi cunoscut din curs şcolarlegea lui Snell dă pentru indicele de refracţie (densitatea optică a peliculei) dependenţa


. (6a)

Înlocuind toate acestea în (6), după transformări obținem următoarea relație pentru diferența de cale optică a razelor interferente:

Deoarece Când fasciculul 1 este reflectat din film, faza undei se schimbă în sens opus, apoi condițiile (4) pentru interferența maximă și minimă sunt inversate:

- stare max

- stare min. (8)

Se poate arăta că atunci când trecand lumina printr-o peliculă subțire produce, de asemenea, un model de interferență. În acest caz, nu va exista nicio pierdere a unei jumătăți de val și sunt îndeplinite condițiile (4).

Astfel, condițiile maxŞi min la interferența razelor reflectate dintr-o peliculă subțire, sunt determinate de relația (7) dintre patru parametri -
Rezultă că:

1) în lumină „complexă” (nemonocromatică), filmul va fi vopsit cu culoarea a cărei lungime de undă satisface conditia max;

2) modificarea înclinării razelor ( ), puteți modifica condițiile max, făcând filmul fie întunecat sau deschis, iar prin iluminarea filmului cu un fascicul divergent de raze luminoase, puteți obține dungi« panta egala", corespunzător condiției max după unghiul de incidență ;

3) dacă filmul are grosimi diferite în locuri diferite ( ), atunci va fi vizibil benzi de grosime egală, în care sunt îndeplinite condițiile max prin grosime ;

4) în anumite condiții (condiții min când razele sunt incidente vertical pe film), lumina reflectată de suprafețele filmului se va anula reciproc și reflexii nu va fi niciuna din film.

LISTA MINIMĂ DE ÎNTREBĂRI DE EXAMEN LA FIZICĂ (SECȚIUNEA „OPTICĂ, ELEMENTE DE FIZICĂ ATOMICE ȘI NUCLEARĂ”) PENTRU CORESPONDENȚI

1. Radiația luminoasă și caracteristicile sale

Lumina este un obiect material cu natură duală (dualitate undă-particulă). În unele fenomene, lumina se comportă ca unde electromagnetice(procesul de oscilații ale câmpurilor electrice și magnetice care se răspândesc în spațiu), în altele - ca un flux de particule speciale - fotoni sau cuante de lumină.

ÎN unde electromagnetice vector de tensiune câmp electric E, câmp magnetic H și viteza de propagare a undei V sunt reciproc perpendiculare și formează un sistem de dreapta.

Vectorii E și H oscilează în aceeași fază. Condiția pentru val este:

Când o undă luminoasă interacționează cu materia, componenta electrică a undei joacă cel mai mare rol (componenta magnetică din mediile nemagnetice are un efect mai slab), prin urmare vectorul E (intensitatea câmpului electric al undei) se numește vector luminos iar amplitudinea sa este notată cu A.

O caracteristică a transferului de energie al unei unde luminoase este intensitatea I - aceasta este cantitatea de energie transferată pe unitate de timp de către o undă luminoasă printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe direcția de propagare a undei. Linia de-a lungul căreia se deplasează energia valurilor se numește rază.

2. Reflexia si refractia unei unde plane la limita a 2 dielectrici. Legile reflexiei și refracției luminii.

Legea reflexiei luminii: raza incidenta, raza reflectata si normala la interfata

mass-media în punctul de impact se află în același plan. Unghiul de incidență egal cu unghiul reflexii (α = β). Mai mult, razele incidente și reflectate se află pe părți opuse normalului.

Legea refracției luminii: fasciculul incident, fasciculul refractat și normala la interfața în punctul de incidență se află în același plan. Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție este o valoare constantă pentru aceste două medii și se numește indice de refracție relativ sau indice de refracție al celui de-al doilea mediu față de primul.

sin α / sin γ = n21 = n2 / n1

unde n 21 este indicele de refracție relativ al celui de-al doilea mediu față de primul,

n 1, n 2 - indici absoluti de refractie primul și al doilea mediu (adică, indicii de refracție ai mediului în raport cu vid).

Se numește un mediu cu un indice de refracție mai mare optic mai dens. Când un fascicul cade dintr-un mediu mai puțin dens din punct de vedere optic într-un mediu mai dens din punct de vedere optic (n2 > n1)

unghiul de incidență este mai mare decât unghiul de refracție α>γ (ca în figură).

Când fasciculul cade de la un mediu optic mai dens la un mediu optic mai puțin dens (n ​​1 > n 2 ) unghiul de incidență este mai mic decât unghiul de refracție α< γ . La un anumit unghi de incidență

raza refracta va aluneca spre suprafata (γ = 90о). Pentru unghiuri mai mari decât acest unghi, raza incidentă este reflectată complet de la suprafață ( fenomen de reflexie internă totală).

Relativ n21

iar indicii absoluti de refracție ai mediilor n1 și n2 pot fi

exprima, de asemenea, în ceea ce privește viteza luminii în media

n 21 =

n 1 =

Unde c este viteza luminii în vid.

3. Coerență. Interferența undelor luminoase. Model de interferență din două surse.

Coerența este penetrarea coordonată a două sau mai multe procese oscilatorii. Undele coerente atunci când sunt adăugate creează un model de interferență. Interferența este procesul de adăugare a undelor coerente, care constă în redistribuirea energiei unei unde luminoase în spațiu, care se observă sub formă de dungi întunecate și luminoase.

Motivul lipsei de observare a interferenței în viață este incoerența surselor de lumină naturală. Radiația din astfel de surse este formată dintr-o combinație de radiații de la atomi individuali, fiecare dintre care emite un „snip” de undă armonică, numită tren, în aproximativ 10-8 s.

Unde coerente din surse reale pot fi obținute prin separând valul unei surseîn două sau mai multe, apoi, permițându-le să treacă prin diferite căi optice, reuniți-le într-un punct de pe ecran. Un exemplu este experiența lui Jung.

Lungimea traseului optic al undei luminoase

L = nl,

unde l este lungimea traseului geometric al unei unde luminoase într-un mediu cu indice de refracție n.

Diferența de cale optică între două unde luminoase

∆ = L 1 −L 2 .

Condiție pentru amplificarea luminii (maxima) în timpul interferenței

∆ = ± k λ, unde k=0, 1, 2, 3, λ - lungimea de undă a luminii.

Condiție de atenuare a luminii (minime)

∆ = ± (2 k + 1) λ 2, unde k=0, 1, 2, 3……

Distanța dintre două franjuri de interferență create de două surse de lumină coerente pe un ecran situat paralel cu două surse de lumină coerente

∆y = d L λ ,

unde L este distanța de la sursele de lumină la ecran, d este distanța dintre surse

(d<

4. Interferența în pelicule subțiri. Fâșii de grosime egală, înclinare egală, inelul lui Newton.

Diferența optică în calea undelor luminoase care apare atunci când lumina monocromatică este reflectată dintr-o peliculă subțire

∆ = 2 dn 2 −sin 2 i ± λ 2 sau ∆ = 2 dn cos r ± λ 2

unde d este grosimea filmului; n este indicele de refracție al filmului; i - unghiul de incidenta; r este unghiul de refracție a luminii în film.

Dacă fixăm unghiul de incidență i și luăm o peliculă de grosime variabilă, atunci pentru anumite zone cu grosime d franjuri de interferență egale

grosime. Aceste dungi pot fi obținute prin strălucirea unui fascicul de lumină paralel pe o placă cu grosimi diferite în locuri diferite.

Dacă un fascicul divergent de raze este îndreptat către o placă plan-paralelă (d = const) (adică un fascicul care va oferi diferite unghiuri de incidență i), atunci când razele incidente la anumite unghiuri identice sunt suprapuse, vor fi observate franjuri de interferență , care se numesc dungi de panta egala

Un exemplu clasic de benzi de grosime egală sunt inelele lui Newton. Ele se formează dacă un fascicul de lumină monocromatic este îndreptat către o lentilă plan-convexă situată pe o placă de sticlă. Inelele lui Newton sunt franjuri de interferență din regiuni de grosime egală a spațiului de aer dintre lentilă și placă.

Raza luminii Inelele lui Newton în lumina reflectată

unde k =1, 2, 3…… - numărul inelului; R - raza de curbură. Raza inelelor întunecate ale lui Newton în lumina reflectată

r k = kR λ, unde k = 0, 1, 2, 3…….

5. Acoperirea opticii

Acoperirea opticii constă în aplicarea unui film subțire transparent pe suprafața părții de sticlă, care, datorită interferenței, elimină reflexia luminii incidente, mărind astfel deschiderea dispozitivului. Indicele de refracție

filmul antireflex n trebuie să fie mai mic decât indicele de refracție al părții de sticlă

n despre . Grosimea acestei pelicule antireflex se constată din condiția de atenuare a luminii în timpul interferenței conform formulei

d min = 4 λ n

6. Difracția luminii. Principiul Huygens-Fresnel. Difracția Fresnel. Metoda zonei Fresnel. Diagrama vectorială a zonelor Fresnel. Difracția Fresnel pe cele mai simple obstacole (gaura rotundă).

Difracția luminii este un ansamblu de fenomene constând în redistribuirea fluxului luminos în timpul trecerii unei unde luminoase în medii cu neomogenități ascuțite. În sens restrâns, difracția este îndoirea undelor în jurul obstacolelor. Difracția luminii duce la încălcarea legilor opticii geometrice, în special a legilor propagării rectilinie a luminii.

Nu există nicio diferență fundamentală între difracție și interferență, deoarece ambele fenomene duc la o redistribuire a energiei undelor luminoase în spațiu.

Se face o distincție între difracția Fraunhofer și difracția Fresnel.

Difracția Fraunhofer– difracția în raze paralele. Observat atunci când ecranul sau punctul de vizualizare este situat departe de obstacol.

Difracția Fresnel- Aceasta este difracția în raze convergente. Observat la o distanță apropiată de un obstacol.

Fenomenul de difracție este explicat calitativ Principiul lui Huygens: Fiecare punct de pe frontul de undă devine o sursă de unde sferice secundare, iar noul front de undă reprezintă anvelopa acestor unde secundare.

Fresnel a completat principiul lui Huygens cu ideea de coerență și interferență a acestor unde secundare, ceea ce a făcut posibilă calcularea intensității undei pentru diferite direcții.

Principiu Huygens-Fresnel: Fiecare punct de pe frontul de undă devine o sursă de unde sferice secundare coerente și se formează un nou front de undă ca urmare a interferenței acestor unde.

Fresnel a propus împărțirea suprafețelor de unde simetrice în zone speciale, ale căror distanțe de la limitele la punctul de observare diferă cu λ/2. Zonele adiacente acţionează în antifază, adică. se scad amplitudinile generate de zonele adiacente la punctul de observare. Pentru a găsi amplitudinea unei unde luminoase, metoda zonei Fresnel folosește adăugarea algebrică a amplitudinilor create în acest punct de zonele Fresnel.

Raza limitei exterioare a zonei Fresnel inelare a m-a pentru o suprafață de undă sferică

r m = m a ab + b λ ,

unde a este distanța de la sursa de lumină la suprafața undei, b este distanța de la suprafața undei la punctul de observare.

Diagrama vectorială a zonei Fresnel este o spirală. Utilizarea unei diagrame vectoriale facilitează găsirea amplitudinii oscilației rezultate

intensitatea câmpului electric al undei A (și, în consecință, intensitatea I ~A 2 ) în centrul modelului de difracție atunci când o undă luminoasă este difracționată pe diferite obstacole. Vectorul rezultat A din toate zonele Fresnel este vectorul care leagă începutul și sfârșitul spiralei.

În timpul difracției Fresnel, o pată întunecată (intensitate minimă) va fi observată la o gaură rotundă din centrul modelului de difracție dacă un număr par de zone Fresnel se potrivește în gaură. Maximul (pata de lumină) se observă dacă un număr impar de zone sunt plasate în gaură.

7. Difracția Fraunhofer printr-o fantă.

Unghiul ϕ de deviere a razelor (unghiul de difracție), corespunzător maximului (bandă luminoasă) în timpul difracției printr-o fantă îngustă, se determină din condiția

b sin ϕ = (2 k + 1) λ 2, unde k= 1, 2, 3,...,

Unghiul ϕ de deviere a razelor, corespunzător minimului (bandă întunecată) în timpul difracției printr-o fantă îngustă, este determinat din condiția

b sin ϕ = k λ , unde k= 1, 2, 3,...,

unde b este lățimea fantei; k este numărul ordinal al maximului.

Dependența intensității I de unghiul de difracție ϕ pentru o fantă are forma

8. Difracția Fraunhofer printr-un rețele de difracție.

Unidimensional rețeaua de difracție este un sistem de zone localizate periodic transparente si opace la lumina.

Zona transparentă este o fante de lățime b. Zonele opace sunt fante cu lățimea a. Mărimea a+b=d se numește perioada (constantei) rețelei de difracție. O rețea de difracție împarte unda luminoasă incidentă pe ea în N unde coerente (N este numărul total de ținte din rețea). Modelul de difracție este rezultatul suprapunerii modelelor de difracție din toate fantele individuale.

ÎN se observă direcţiile în care undele din fante se întăresc reciprocmaxime majore.

ÎN În direcțiile în care niciuna dintre fante nu trimite lumină (se observă minime pentru fante), se formează minime absolute.

ÎN se observă direcțiile în care undele din fante învecinate se „stinge” reciproc

minime secundare.

Între minimele secundare sunt slabe maxime secundare.

Dependența intensității I de unghiul de difracție ϕ pentru o rețea de difracție are forma

− 7 λ

− 5 λ − 4 λ −

4 λ 5 λ

d d λ

− b

Unghiul ϕ de deviere a razei corespunzător maxim principal(bandă luminoasă) atunci când lumina este difracție pe un rețele de difracție, determinată din condiție

d sin ϕ = ± m λ , unde m= 0, 1, 2, 3,...,

unde d este perioada rețelei de difracție, m este numărul ordinal al maximului (ordinea spectrului).

9. Difracția prin structuri spațiale. Formula Wulff-Bragg.

Formula Wulff-Bragg descrie difracția razelor X prin

cristale cu un aranjament periodic de atomi în trei dimensiuni

Lungimea traseului optic

Lungimea traseului opticîntre punctele A și B ale unui mediu transparent este distanța pe care lumina (radiația optică) s-ar propaga în vid în timpul trecerii sale de la A la B. Lungimea căii optice într-un mediu omogen este produsul distanței parcurse de lumină în un mediu cu indice de refracție n prin indice de refracție:

Pentru un mediu neomogen, este necesar să se împartă lungimea geometrică în intervale atât de mici încât indicele de refracție să poată fi considerat constant pe acest interval:

Lungimea totală a căii optice este găsită prin integrare:


Fundația Wikimedia.

2010.

    Vedeți ce înseamnă „lungimea căii optice” în alte dicționare: Produsul dintre lungimea traiectoriei unui fascicul de lumină și indicele de refracție al mediului (calea pe care lumina ar parcurge-o în același timp, propagăndu-se în vid) ...

    Dicţionar enciclopedic mare Între punctele A și B ale unui mediu transparent, distanța pe care lumina (radiația optică) s-ar răspândi în vid în același timp în care este nevoie pentru a călători de la A la B în mediu. Deoarece viteza luminii în orice mediu este mai mică decât viteza sa în vid, O. d ...

    Cea mai scurtă distanță parcursă de frontul de undă al radiației unui transmițător de la fereastra de ieșire la fereastra de intrare a receptorului. Sursa: NPB 82 99 EdwART. Dicționar de termeni și definiții pentru echipamente de securitate și protecție împotriva incendiilor, 2010 ... Dicţionar de situaţii de urgenţă

    lungimea căii optice- (s) Suma produselor distanțelor parcurse de radiația monocromatică în diverse medii și indicii de refracție corespunzători acestor medii. [GOST 7601 78] Subiecte: optică, instrumente optice și măsurători Termeni optici generali... ... Ghidul tehnic al traducătorului

    Produsul lungimii căii unui fascicul de lumină și indicele de refracție al mediului (calea pe care lumina ar parcurge-o în același timp, propagăndu-se în vid). * * * LUNGIME CALEI OPTICE LUNGIME CALEI OPTICE, produsul lungimii căii a fasciculului luminos prin... ... Dicţionar enciclopedic

    lungimea căii optice- optinis kelio ilgis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. lungimea căii optice vok. optische Weglänge, f rus. lungimea căii optice, f pranc. longueur de trajet optique, f … Fizikos terminų žodynas

    Calea optică, între punctele A și B ale mediului transparent; distanța pe care lumina (radiația optică) s-ar răspândi în vid în timpul trecerii sale de la A la B. Deoarece viteza luminii în orice mediu este mai mică decât viteza sa în ... ... Marea Enciclopedie Sovietică

    Produsul dintre lungimea traiectoriei unui fascicul de lumină și indicele de refracție al mediului (calea pe care lumina ar parcurge-o în același timp, propagăndu-se în vid) ... Știința naturii. Dicţionar enciclopedic

    Conceptul de geom. iar optica undelor, este exprimată prin suma produselor distanțelor! străbătută de radiaţii în diferite medii, la indicii de refracție corespunzători ai mediilor. O.D.P este egală cu distanța pe care lumina ar parcurge în același timp, răspândindu-se în... ... Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

    Lungimea traseului dintre punctele A și B ale unui mediu transparent este distanța pe care lumina (radiația optică) s-ar răspândi în vid în același timp necesar pentru a călători de la A la B în mediu. Deoarece viteza luminii în orice mediu este mai mică decât viteza ei în vid... Între punctele A și B ale unui mediu transparent, distanța pe care lumina (radiația optică) s-ar răspândi în vid în același timp în care este nevoie pentru a călători de la A la B în mediu. Deoarece viteza luminii în orice mediu este mai mică decât viteza sa în vid, O. d ...

Chiar înainte de stabilirea naturii luminii, se știau următoarele: legile opticii geometrice(nu a fost luată în considerare problema naturii luminii).

  • 1. Legea independenței razelor de lumină: efectul produs de o singură rază nu depinde de faptul dacă alte raze acționează simultan sau sunt eliminate.
  • 2. Legea propagării rectilinie a luminii: lumina se propagă rectiliniu într-un mediu transparent omogen.

Orez. 21.1.

  • 3. Legea reflexiei luminii: raza reflectată se află în același plan cu raza incidentă și perpendiculara trasă pe interfața dintre cele două medii în punctul de incidență; unghiul de reflexie /|" este egal cu unghiul de incidență /, (Fig. 21.1): i[ = i x.
  • 4. Legea refracției luminii (legea lui Snell, 1621): rază incidentă, rază refractă și perpendiculară

la interfața dintre două medii, desenate în punctul de incidență al fasciculului, se află în același plan; când lumina este refractată la interfața dintre două medii izotrope cu indici de refracție p xŞi n 2 condiția este îndeplinită

Reflexie internă totală- aceasta este reflectarea unui fascicul de lumină de la interfața dintre două medii transparente în cazul căderii acestuia dintr-un mediu optic mai dens într-un mediu optic mai puțin dens la un unghi /, > / pr, pentru care egalitatea este valabilă

unde „21 este indicele de refracție relativ (cazul l, > n 2).

Se numește cel mai mic unghi de incidență / la care toată lumina incidentă este reflectată complet în mediu / unghi limită reflexie totală.

Fenomenul de reflexie totală este utilizat în ghiduri de lumină și prisme de reflexie totală (de exemplu, în binoclu).

Lungimea traseului opticLîntre puncte Lee W mediu transparent este distanța pe care lumina (radiația optică) s-ar răspândi în vid în același timp necesar pentru a călători de la O la ÎNîn mediu. Deoarece viteza luminii în orice mediu este mai mică decât viteza sa în vid, atunci Lîntotdeauna mai mare decât distanța reală parcursă. Într-un mediu eterogen

Unde n- indicele de refracție al mediului; ds- element infinitezimal al traiectoriei razei.

Într-un mediu omogen, în care lungimea traseului geometric al luminii este egală cu s, lungimea căii optice va fi definită ca

Orez. 21.2. Exemplu de căi luminoase tautocronice (SMNS" > SABS")

Ultimele trei legi ale opticii geometrice pot fi obținute din principiul lui Fermat(c. 1660): în orice mediu, lumina se deplasează pe calea pentru care are nevoie timp minim. În cazul în care acest timp este același pentru toată lumea moduri posibile, toate căile luminoase dintre două puncte sunt numite tautocronice(Fig. 21.2).

Condiția tautocronismului este îndeplinită, de exemplu, de toate căile razelor care trec prin lentilă și produc o imagine S" sursa de lumina S. Lumina parcurge trasee de lungime geometrică inegale în același timp (Fig. 21.2). Exact ce se emite din punct S raze simultan și prin cele mai mici timp posibil aduna la un punct S", vă permite să obțineți o imagine a sursei S.

Sisteme optice este un ansamblu de părți optice (lentile, prisme, plăci plan-paralele, oglinzi etc.) combinate pentru a obține o imagine optică sau pentru a transforma fluxul luminos provenit de la o sursă de lumină.

Se disting următoarele: tipuri de sisteme opticeîn funcție de poziția obiectului și a imaginii acestuia: microscop (obiectul este situat la o distanță finită, imaginea este la infinit), telescop (atât obiectul, cât și imaginea lui sunt la infinit), lentilă (obiectul este situat la infinit). , iar imaginea se află la o distanță finită), sistem de proiecție (obiectul și imaginea sa sunt situate la o distanță finită de sistemul optic). Sisteme optice sunt utilizate în echipamentele tehnologice de localizare optică, comunicații optice etc.

Microscoape optice vă permit să examinați obiecte ale căror dimensiuni sunt mai mici decât rezoluția minimă a ochilor de 0,1 mm. Utilizarea microscoapelor face posibilă distingerea structurilor cu o distanță între elemente de până la 0,2 microni. În funcție de sarcinile de rezolvat, microscoapele pot fi educaționale, de cercetare, universale etc. De exemplu, de regulă, studiile metalografice ale probelor de metal încep folosind metoda microscopiei cu lumină (Fig. 21.3). În micrografia tipică prezentată a aliajului (Fig. 21.3, O) se poate observa că suprafaţa foliilor din aliaj de aluminiu-cupru este


Orez. 21.3.O- structura granulară a suprafeței foliei din aliajul A1-0,5 at.% Cu (Shepelevich și colab., 1999); b- secțiunea transversală de-a lungul grosimii foliei din aliajul de Al-3,0 at.% Cu (Shepelevich și colab., 1999) (partea netedă - partea foliei în contact cu substratul în timpul solidificării) deține zone mai mici și boabe mai mari (vezi subtema 30.1 ). Analiza structurii granulare a secțiunii subțiri secţiune transversală grosimea probelor arată că microstructura aliajelor sistemului aluminiu - cupru variază de-a lungul grosimii foliilor (Fig. 21.3, b).