Введение

Физика есть наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения. В настоящее время известны два вида неживой материи: вещество и поле. К первому виду материи – веществу - относятся атомы, молекулы и все состоящие из них тела. Второй вид материи образует электромагнитные, гравитационные и другие поля. Различные виды материи могут превращаться друг в друга. Материя находится в непрерывном движении, которое представляет собой неотъемлемое свойство материи. Физические законы устанавливаются на основе обобщения опытных факторов и выражают объективные закономерности, существующие в природе. Эти законы формулируют в виде количественных соотношений между физическими величинами.

Основным методом исследования в физике является эксперимент. Для объяснения экспериментальных данных привлекаются гипотезы, которые, в случае успешной проверки, превращаются в научные теории и законы. Физическая теория представляет собой систему основных идей, обобщающих опытные данные и отражающих объективные закономерности природы. Физическая теория дает объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения. Поэтому физика как наука оказывает огромное воздействие на развитие техники и общественной жизни.

Роль курса физики в вузе заключается в формировании у бакалавров основ научного мировоззрения и получении базовых знаний для изучения большинства общеинженерных и специальных дисциплин в дальнейшей практической деятельности.

I. Геометрическая оптика

В геометрической оптике рассматриваются законы распространения световых лучей, т.е. линий, вдоль которых распространяется световая энергия.

Экспериментально установлены четыре основных закона геометрической оптики.

1. Закон прямолинейного распространения света. Это закон вытекает непосредственно из принципа Ферма: луч света всегда распространяется в однородном пространстве между двумя точками по тому пути, вдоль которого время его распространения наименьшее.

2. Закон независимости световых лучей: лучи при пересечении не возмущают друг друга и распространяются независимо друг от друга.

3. Закон отражения света: падающий луч, нормаль к границе раздела, и отраженный луч лежат в одной плоскости; угол падения равен углу отражения (i₁ = i₂).

4. Закон преломления света: падающий луч, нормаль к границе раздела, и преломленный луч лежат в одной плоскости;

– относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

n₁₂ = const–для двух данных сред, n₁ и n₂ – абсолютные показатели преломления I и II среды соответственно.

; ,

где с – скорость света в вакууме; и – скорости света в данных средах.

То есть .

Из закона преломления следует: , т.е. обратимость световых лучей.

II. Волновая оптика Когерентность и монохроматичность световых волн

Необходимым условием интерференции волн является их когерентность - согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов. Этому условию удовлетворяют монохроматические волны, т.е. волны одинаковой частоты или длины волны. В природе ни один реальный источник не дает строгого монохроматического света, то волны, излучаемые независимым источником света, всегда некогерентны. Различают временную и пространственную когерентность. Временная когерентность – это согласованность процессов, заключающаяся в том, что разность фаз двух колебаний остается неизменной с течением времени в данной точке пространства. Пространственная когерентность – это согласованность процессов, которая заключается в том, что разность фаз остается постоянной в разных точках волновой поверхности.