- •34. Основные законы геометрической оптики. Принцип Ферма. Полное внутреннее отражение. Призмы.
- •35. Оптические системы. Аберрации оптических систем.
- •36. Интерференция света. Понятие о когерентности.
- •37. Методы наблюдения интерференции в оптике. Интерференция в тонких плёнках. Интерферометры. Применение интерференции.
- •38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля.
- •39. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга.
- •40. Поляризация света.
- •41. Поглощение и рассеяние света.
- •42. Дисперсия света. Фазовая и групповая скорости. Эффект Вавилова-Черенкова.
- •43. Корпускулярно-волновой дуализм.
- •44. Фотоэлектрический эффект. Фотоны. Уравнение Эйнштейна.
- •45. Тепловое излучение. Законы излучения абсолютно черного тела.
- •46. Волновая функция и ее физический смысл. Уравнение Шредингера.
- •47. Опыт Штерна и Герлаха. Спин и магнитный момент электрона. Квантование энергии, момента импульса и проекции момента импульса.
- •48. Электроны в кристалле. Энергетические зоны.
- •49. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева
- •50. Простейшие задачи квантовой механики: квантование энергии частицы в потенциальной яме, линейный гармонический осциллятор. Нулевая энергия.
- •51. Люминесценция. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры.
- •52. Строение атомов. Опыты Резерфорда. Постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.
- •53. Ядерные реакции деления и синтеза. Ядерная энергетика.
- •54. Радиоактивность. Природа превращений. Закон радиоактивного распада.
- •55. Экспериментальные методы ядерной физики. Ускорители заряженных частиц.
- •Линейный индукционный ускоритель
- •Линейный резонансный ускоритель
- •56. Классификация элементарных частиц. Античастицы.
35. Оптические системы. Аберрации оптических систем.
Тонкая линза представляет простейшую оптическую систему.Основные оптические системы: 1) линза, 2) глаз, 3) лупа, 4) микроскоп, 5) телескоп, 6) фотоаппарат, 7)проекционные аппараты.
Линзой называют прозрачную среду, ограниченную 2-мя сферическими поверхностями (или сферич. и плоской пов-тями). Если расстояние между полюсами сферических пов-тей Р1 и Р2 мало по сравнению с радиусом, толинзаназ-ся тонкой. В этом случае полюса сливаются в одну точку С, кот.наз-ся оптическим центром линзы. Различают линзы собирающие (двояковыпуклые, плосковыпуклые, выпукловогнутые) и рассеивающие (двояковогнутые, плосковогнутые, вогнутовыпуклые). Линейным увеличением тонкой линзы наз-ся величина = отношению линейного размера изображения (Н) к линейному размеру предмета (h): ( расстояние от изображения до линзы, расстояние от предмета до линзы). Изображения бывают действительные или мнимые, прямые или обратные, увеличенные или равные или уменьшенные.
Г лаз. Основным источником зрения является глазное яблоко, за зрачком находится хрусталик, а сзади сетчатка. Оптическую роль в глазе выполняет элемент, имеющий форму двояковыпуклой линзы и наз-ся хрусталиком. К краям хрусталика прикреплены мышцы, которые сжимают или растягивают хрусталик, в результате меняются радиусы кривизны сферич. пов-ти хрусталика и соответственно фокусные расстояния. При изменении расстояния d до наблюдаемого объекта, расстояние f от хрусталика до сетчатки остается неизменным, а меняется фокусное расстояние. Недостатки зрения – близорукость и дальнозоркость.
Лупой называют собирающую тонкую линзу с малым фокусным расстоянием (5-10 см).увеличение лупы: , расстояние наилучшего зрения.
Микроскоп. Простейший микроскоп состоит из 2-х линз – объектива и окуляра, закрепленных к трубочке, называемой тубусом. Изображение действительное обратное увеличенное. Увеличение микроскопа: , , где расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, называемое оптический интервал микроскопа, тубусная длина микроскопа, расстояние от объектива до окуляра. В качестве объектива и окуляра используются коротко фокусные линзы, поэтому можно считать, что . Соответственно .
Т елескоп. Это оптический прибор, состоящий из 2-х линз, который используется для наблюдения далеко расположенных объектов.
Телескопическая труба Кеплера-система 2-х линз расположенных так, что задний F передней собирающей линзы совмещается с передним F второй собирающей линзы. .
Труба Галилея – задний фокус 1-й собирающей линзы совмещается с задним фокусом второй рассеивающей линзы.
Фотоаппарат. В фотоаппарате фокусное расстояние объектива не изменяется, поэтому при настраивании на далеко расположенные объекты, вращая объектив аппарата, изменяют расстояние f от объектива до пленки.
Проекционные аппараты.С помощью проекционных аппаратов на экране получаются действительные обратные увеличенные изображения.
Абберации оптических систем.При получении изображений в линзах мы использовали параксиальные пучки, свет считали монохроматическим, а показатель преломления вещества линзы от длины волны света не зависит. В этом случае вводится условие идеальной оптической системы, которой соответствуют три условия Максвелла: 1) пучок света после прохождения системы остается тем же, 2) изображение плоского предмета в идеальной системе остается по форме подобно предмету, 3) изображением плоскости перпендикулярной к оптической оси так же является плоскость перпендикулярная к оптической оси. На практике все три условия не выполняются и возникают соответствующие недостатки оптических систем называемые абберациями (искажениями). Различают абберации монохроматические и хроматические. Монохроматическими абберациями являются сферическая (продольная и поперечная), кома, астегматизм, дисторсия. Сферическая абберация: если световые лучи образуют с главной оптической осью большой угол, то после преломления в линзе они будут пересекать ось не в одной точке, а в разных. При этом образуется расплывчатое пятно. Величина называется продольной сферической ааберацией. Для собирающей линзы она отрицательна, а для рассеивающей положительна. Поэтому данное искажение убирают комбинируя собирающие и рассеивающие линзы. Если в положение поместить экран,то на экране образуется пятно диаметром d, который определяет поперечную абберацию. Астегматизм наклонных пучков: он наблюдается при получении изображения предмета, который посылает лучи под большим углом к оси. В этом случае лучи не могут собраться в одной точке и изображение получается в виде двух взаимно перпендикулярных линий, которые находятся в разных местах. Плоскости проходящие через данные линии наз-сямеридиальной и согитальной, а пересечения их с главной осью образуют меридиальный и согитальный фокусы астигматизма. Мерой астигматизма явл-ся . Дисторсия: если лучи используемые при построении изображения образуют достаточно большие углы с оптической осью, то увеличение системы зависит от угла между пучком и главной осью. В результате неравномерного увеличения возникает дефект называемый дисторсией. Различают подушкообразную и бочкообразную дисторсию.
Хроматические аберрации. Она обусловлена зависимостью фокусного расстояния от длины волны, т.е. от дисперсии вещества линзы . Мерой хромотич. абберации является , т.к. красные лучи преломляются меньше чем фиолетовые. , , т.к. .