Потери света в призмах

При прохождении лучей через отражательные призмы происходит потеря света. Эти потери можно разбить на три основные группы:

– потери света на отражение от преломляющих поверхностей;

– потери света на поглощение и рассеивание внутри стекол;

– потери света на поглощение в отражающих – зеркальных поверхностях.

Потери света на отражение. Световой поток, падающий на преломляющие поверхности призмы, частично отражается от них. При этом у кроновой поверхности теряется около 4% от падающего потока (призмы, как правило, изготовляются из крона), значит, световой поток I, прошедший через все призмы, рассчитывается по формуле:

I = 0,96^k I₀,

где k – число кроновых преломляющих поверхностей; I₀ – начальный световой поток.

Потери света на поглощение и рассеивание внутри стекла происходит из-за неполной его прозрачности, посторонних включений, пузырности. Эти потери принято считать равными 1% на 1 см пути в стекле, поэтому в данном случае:

I =0,99^d I₀.

где d – длинна хода в стекле, в см.

Потери света на поглощение отражающим металлическим слоем происходит в тех призмах, у которых отражающие грани серебрятся. Для серебра потери на отражение составляют около 4% и тогда

I = 0,96^s I₀,

где S – число отражающих (серебряных) поверхностей в призмах.

Коэффициент пропускания в призмах  определяется:

.

Коэффициент пропускания можно увеличить за счёт просветления отражающих поверхностей призм.

Действие отражающих поверхностей призмы, на которых происходит полное внутреннее отражение, не учитывается, так как потери света на них ничтожно малы.

Приложение 3

Основные законы и понятия геометрической оптики

Раздел физики, посвященный изучению природы света, законов его распространения и взаимодействия с веществом называется физической оптикой.

Оптическое излучение (излучение с длинами волн от 1нм до 1мм (УФ, видимая (380-780нм) и ИК области спектра) представляет собой единство двух процессов – волнового и квантового. Такие явления, как интерференция, дифракция и поляризация, могут быть объяснены волновой природой света, а фотоэффект (люминесценция, атомные и молекулярные спектры) – квантовой теорией.

При распространении света происходит его усиление в одних точках пространства и ослабление в других в результате наложения двух или нескольких волн (интерференция), а также отклонение его от прямолинейного пути, когда на его пути встречаются препятствия соизмеримые с длиной волны (дифракция).

Однако, многие оптические явления, в частности действие большого числа оптических приборов, можно рассматривать исходя из представления о световых лучах как направлениях распространения энергии, которые является нормалями к волновой поверхности. Т.о. световой луч, есть абстрактное математическое понятие, а геометрическая оптика является частным случаем физической оптики (D>> и 0).

Геометрическая оптика – раздел физической оптики, в котором рассматривается распространение света без учета его волновых свойств и электромагнитной природы.

В приближении геометрической оптики предполагают, что длиной волны света можно пренебречь, и под лучом понимают узкую световую трубку. Такое представление упрощает рассмотрение ряда явлений, но является приближенным, поскольку луч (в таком понимании) расплывается в пространстве.

Основные выводы геометрической оптики создают необходимый математический аппарат для проектирования и расчета оптических систем.

1. Закон прямолинейного распространения света: распространение света между двумя точками в однородной (n = const) и изотропной среде осуществляется по прямой линии.

На основе закона объясняют явления солнечных и лунных затмений, геодезические и астрономические измерения, образование теней и полутеней.

Закон неприменим для лучей, проходящих через малое отверстие, край диафрагмы или любой задерживающий экран, где проявляется явление дифракции, а также, если среда является неоднородной.

2. Закон независимости распространения света: отдельные лучи и пучки, встречаясь, друг с другом и пересекаясь, не оказывают взаимного влияния. Явление интерференции не учитывают.

Закон справедлив для лучей, выходящих из различных центров излучения; не применим для лазерного излучения.

3 . Закон преломления: на границе прозрачных сред луч, падающий и преломленный, вместе с нормалью к поверхности в точке падения луча лежат в одной плоскости, а отношение синуса угла падения лучей к синусу угла преломления для двух данных оптических сред есть величина постоянная рис. 1.1).

1.1

Это отношение называется относительным показателем преломления двух сред.

Оптическая среда – это прозрачная среда с точно известным значением показателя преломления и средней дисперсии. Среда с большим показателем преломления называется средой оптически более плотной, а с меньшим – оптически менее плотной.

Все оптические среды характеризуются абсолютным показателем преломления или просто показателем преломления n, представляющим собой отношение синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе луча из вакуума в данную среду.

Показатель преломления вакуума равен единице, а показатель преломления воздуха мало отличается от единицы n_в=1,00027.