1. Основные законы геометрической оптики. Полное внутреннее отражение.

Известны четыре основных закона оптических явлений:

• Закон прямолинейного распространения света:

В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Это вытекает из того, что непрозрачные предметы при освещении их источниками малых размеров дают тени с резко очерченными границами. Закон приближенный; при прохождении света через очень малые отверстия наблюдаются отклонения от прямолинейности, тем большие, чем меньше отверстие.

• Закон независимости световых лучей:

Независимость световых лучей заключается в том, что они при пересечении не возмущают друг друга. Пересечения лучей не мешают каждому из них распространяться независимо друг от друга.

При прохождении света через границу двух прозрачных веществ падающий луч разделяется на два – отраженный и преломленный. Направления этих лучей определяются законами отражения и преломления света.

• Закон отражения света:

Отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения. Угол отражения равен углу падения. – i₁’= i₁.

• Закон преломления света:

Преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных веществ: . Величина n₁₂ называется относительным показателем преломления второго вещества по отношению к первому.

, где i_пред – предельный угол

При углах падения, заключенных в пределах от i_пред до π/2, свет во вторую среду не проникает, интенсивность отраженного луча равна интенсивности падающего. Это явление называется полным внутренним отражением.

2. Тонкие линзы. Изображение предметов с помощью тонких линз.

Линза представляет собой систему двух сферических преломляющих поверхностей. Линзы делятся на: 1) двояковыпуклые; 2) плосковыпуклые; 3) двояковогнутые; 4) плосковогнутые; 5) выпукло-вогнутые; 6) вогнуто-выпуклые. По оптическим свойствам линзы делятся на собирающие и рассеивающие. Линза с пренебрежимо малым расстоянием d между их вершинами называется тонкой.

Формула тонкой линзы:

, где

n – показатель преломления среды;

n₀ – показатель преломления среды, окружающей линзу;

R₁, R₂ – радиусы кривизны линзы;

s – фиксированное расстояние до предмета;

s’ – расстояние до изображения.

Построение изображения в линзе.

1. Для всякой линзы существует точка, называемая оптическим центром линзы, лежащая на главной оптической оси и обладающая тем свойством, что лучи проходят сквозь нее не преломляясь.;

2. луч, идущий параллельно оптической оси после преломления в линзе проходит через ее фокус;

3. луч, прошедший через фокус, после преломления в линзе идет параллельно ее оптической оси.

Фокус рассеивающей линзе – мнимый, в нем пересекаются продолжения световых лучей. Фокус собирающей линзы – действительный, в нем пересекаются световые лучи.

Если светящийся предмет расположен за первым фокусом, то изображение получается: действительным, увеличенным, обратным (перевернутым)

Если светящийся предмет расположен перед фокусом, то изображение получается: прямым, увеличенным, мнимым.