LECȚIA № 8
Legile (raze) optice geometrice
valuri de lumină. Intensitatea luminii. Flux luminos. Legile opticii geometrice. reflecție internă totală
Optica - o ramură a fizicii care studiaza natura luminii, propagarea și interacțiunea sa cu materia. Secțiunea optică, care studiază natura val, numite optice de undă a luminii. Natura val de lumină este baza unor fenomene precum interferența, difracția, polarizarea. optică secțiune, care nu ia în considerare proprietățile de undă ale luminii, și care se bazează pe conceptul de grindă, numită optică geometrice.
§ 1. Undele luminoase
Conform opiniilor actuale, lumina este un fenomen complex: în unele cazuri, se comportă ca o undă electromagnetică, în cealaltă - ca un flux de particule speciale (fotoni). Această proprietate se numește dualism korpuskulyarnovolnovym (corpuscul - dualitatea particulă - o dualitate). În această parte a prelegerilor va lua în considerare fenomenele de undă de lumină.
val de lumină - este o undă electromagnetică având o lungime de undă în vid în intervalul:
permitivitatea ε a mediului depinde de frecvența
o undă electromagnetică, atunci n = n (ν) sau n = n (λ) - indicele de refracție va depinde de lungimea de undă a luminii (vezi curs № 16, 17.).
Dependența indicelui de refracție pe lungimea de undă (sau frecvența) se numește dispersie.
În unda de lumină ca o undă electromagnetică în orice oscila vectorii E și H. Acești vectori sunt perpendiculare una pe cealaltă și pe direcția
vector v. După cum arată experiența, fiziologice, fotochimice, fotoelectrice și alte tipuri de impacturi cauzate de vibrații ale vectorului electric. Prin urmare, vectorul de lumină - aceasta este vectorul câmpului electric al undei de lumină (electromagnetică).
Pentru modificările monocromatice undelor de lumină în timp și spațiu a vectorului luminos de proiecție pe direcția de-a lungul căreia este
intervalele vor fi descrise de ecuația:
Prin urmare, intensitatea luminii este proporțională cu pătratul amplitudinii undei de lumină și indicele de refracție. Rețineți că, pentru
Vacuum si aer n = 1, și, prin urmare,
E 2 m (a se compara cu (7,9)).
Pentru a caracteriza intensitatea luminii, având în vedere capacitatea sa de a produce valoare de senzație vizuală este introdusă F, numită fluxul luminos. Actiunea luminii asupra ochiului este puternic dependentă de lungimea de undă. cele mai multe
ochiul este sensibil la radiație având o lungime de undă de λ = 555 nm (verde).
Pentru alte valuri de sensibilitate pentru ochi de mai jos și în afara intervalului (400- 760 nm) sensibilitatea ochilor este zero.
Fluxul de lumină numit flux de energie lumina, măsurată prin senzație vizuală. Unitatea fluxului luminos este lumenul (lm). Prin urmare, intensitatea măsurată fie prin unități de energie (W / m 2) sau în unități de lumină (lm / m2).
Intensitatea luminii descrie valoarea numerică a energiei medii transferate de undă a luminii, în unitatea de timp prin unitatea de suprafață a pastilei, perpendicular pe direcția de propagare. Linia de-a lungul căreia energia luminoasă este numită radiație. Secțiunea optică, în care sunt studiate legile de propagare a luminii
radiații bazate pe conceptele de raze de lumină, numit geometrice sau raze optice.
§ 3. Legile de bază ale opticii geometrice
optică geometrică - această analiză aproximativă a propagării luminii în ipoteza că lumina călătoriilor de-a lungul unor linii - raze (optica ray). În această aproximație, neglijarea finitudinii de lungimi de undă ale luminii, presupunând că → 0 valoarea:.
optică geometrică permite, în multe cazuri, suficient de bine pentru a calcula sistemul optic. Dar, în unele cazuri, proiectarea efectivă a sistemelor optice implică luarea în considerare natura de undă a luminii.
Primele trei legi ale opticii geometrice sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri. 1. Legea propagarea rectilinie a luminii.
propagarea rectilinie a luminii legii prevede că
lumina odnorodnoysrede călătorește în linii drepte.
Dacă un mediu neomogen, adică. E. Indexul de refracție variază de la un punct la altul, sau n = n (r). atunci lumina nu se va propaga în linie dreaptă. la
prezența discontinuități ascuțite, cum ar fi găuri într-un ecran opac, limitele acestor ecrane, o deviere de la propagarea rectilinie a luminii.
2. Legea independenței de raze de lumină susține că razele de la peresecheniine perturba reciproc. La intensități ridicate, această lege nu este respectat, există o risipire de lumină de lumină.
3 și 4. Legile reflecției și refracției susțin că la interfața a două medii este o reflexie și refracție a fasciculului de lumină. Razele reflectate și refractate se află într-un singur plan cu incidentul
ray și perpendiculara reconstituit la interfața de la punctul de incidență
Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie.