Геометрическая оптика. Фотометрия. Фотоэффект

Раздел физики геометрическая оптика изучает излучение, рас­пространение и взаимодействие с веществом большого диапазона электромагнит­ных волн - от миллиметровых радиоволн до жест­ких γ - лучей. К понятию об электромагнит­ной природе света люди подошли только в XIX веке. Первоначально в оптике изучался видимый свет, испускаемый физическими, химическими и биологическими источниками све­та. К физиче­ским источникам относятся раскаленные тела и лю­минесцентные источники "холодного" свече­ния; к химическим - свечение гнилушек, свече­ние белого фосфора; к биологическим - живые организмы, например, светлячок. Все тела в той или иной степени отражают свет и поэтому ви­димы. В оптике используются различные свето­вые пучки — сходя­щиеся или расходя­щиеся. Достаточно узкий световой пучок, слабо сходя­щийся или расходящийся, назовем лучом света (под словом луч следует понимать линию рас­пространения энергии излучения). Устрой­ства, с помощью которых преобразуются лучи, пред­ставляют собой оптическую систему. Источник лучей (собствен­ных или отраженных) называют предметом. Лучи, идущие от предмета к сис­теме, называют входящими, а после преобразова­ния в системе - выходящими.

Изучая окружающий мир, человечество нако­пило большое количество экспериментальных сведений о свете. Отражение и прямолинейность распространения света были известны около двух тысяч лет назад. В начале XVII века были сформулированы законы преломления (Снел­лиус, затем Декарт). Все это и состав­ляет предмет геометрической оптики.

Законы отражения

Среда, во всех точках которой скорость рас­пространения света одинакова, называ­ется оптически однородной средой. Границей двух сред называется поверхность, разделяю­щая две оптически неоднородные среды. Угол α между лучом падающим и перпендикуляром, восста­новленным к границе двух сред в точке падения, называется уг­лом падения. Угол β между лучом отраженным и перпендикуля­ром, вое-становленным к границе раздела двух сред в точке падения, на­зывается углом от­ражения.

I закон: Луч падающий, перпендикуляр, вос­становленный к границе раздела двух сред в точке падения, и луч отраженный лежат в одной плоскости.

II закон: Угол падения равен углу отражения: α = β

Различают отражения зеркальное и диффузное. Зеркальным называется отражение, при котором падающий на поверхность параллельный пучок лучей остается параллельным. Диффузным на­зывается отражение, при котором падающий па­раллельный пу­чок лучей рассеивается.

Законы преломления

На границе двух сред, кроме отражения, наблю­дается прелом­ление света — явление, состоящее в том, что луч частично прохо­дит во вторую среду, изменяя свое первоначальное направле­ние. Этот луч называется преломленным.

Угол у между лучом преломленным и перпенди­куляром к границе раздела двух сред в точке па­дения называется углом преломления.

I закон: Луч падающий, перпендикуляр, вос­становленный к границе раздела двух сред в точке падения, и преломленный луч лежат в одной плоскости.