3. Линзалар, оның түрлері, негізгі параметрлері. Линзада кескін алу

Екі сфералық бетпен шектелген молдір дене линза деп аталады. Жеке жағдайларда бір беті жазық болуы мүмкін, практикалық маңызы бар көптеген жағдайларда линзаны шектеуші беттердің екеуі де сфералық бет болып келеді.Егер линзаны шектеуші беттердің қисықтық радиустарды R және R олардың қалыңдықтарынан анағұрлым аз болса, онда ол жұқа линза деп аталады. Линзаны шектеуші сфералық беттердің қисықтық C және C центрлері арқылы өтетін түзу линзаны оптикалық бас осі деп аталады.

Жұқа линзадағы оптикалық бас осътің екі жақ бетпен қиылысу нүктелері О мен О линзаның оптикалық центрі деп аталатын О нүктесінде түйіседі деп есептеуге болады. Линзаның оптикалық центрі арқылы өтетін, бірақ оптикалық қосымша осьтер деп аталады. Оптикалық осьтердің кез-келгенінің бойымен таралатын жарық сәулесі линзадан сынбай өтеді.

Праксиал жарық шоғының оптикалық бас оське параллель таралатын сәулелері осы осьте жатқан және линзаның фокусы деп аталатын нүктеде қиылысады. Линзаның фокусы арқылы оптикалық бас оське перпендикуляр түсірілген MN жазықтық фокустық жазықтық деп аталады.

Л инзаның оптикалық центрінен оның фокусына дейінгі OF=f қашықтық линзаның фокус аралығы деп аталады:

Жұқа линзаның формуласы параксиал сәулелер үшін дұрыс

Егер линзаның фокус аралығы оң болса, , онда линза оң (жинағыш ) деп, фокус аралығы болса, онда теріс (шашыратқыш) деп аталады.

Ауадағы шыны линзалар үшін қос дөңес, жазық дөңес жинағыш линзалар болып табылады.

Шашыратқыш шыны линзалар:қос ойыс, жазық ойыс, және дөңес ойыс линзалар болып табылады. Жинағыш линзалардың фокусы шын, ал шашыратқыш линзалардыкі – жалған болады.

Параксиал сәулелер үшін жұқа линза формуласының тағы бір түрі:

немесе ,

мұндағы , , линзаның фокус аралығы, плюс таңбасы-жинағыш линза үшін, минус таңбасы шашыратқыш линза үшін. (5.5) шамасы линзаның оптикалық күші деп аталады. Жинағыш линза үшін , шашыратқыш линза үшін . D оптикалық күші f=1 м болғанда бір диоптрияға тең.

Линзалардың түрлері:

1-3 суреттердегі линзалар, жинағыш линзалар қатарына жатады.

1.Екі жақты дөңес линза 2.Жазық дөңес линза 3.Дөңес ойыс линза

4-6 суреттердегі линзалар, шашыратқыш линзалар қатарына жатады.

4.Екіжақты ойыс линза 5.Жазық ойыс линза 6.Дөңес ойыс линза

4.Жарық толқындарының қасиеттері

Жарық –тар мағынада – көрінетін сәуле, яғни жиілігі 7,5 •1014 – 4,0 • 1014Гц аралығындағы адам көзі қабылдайтын электрмагниттік толқын;

кең мағынасында — қабылданатын сәулемен бірге спектрдің ультракүлгін және инфрақызыл аймағындағы сәулелерді де қамтитын оптикалық сәуленің синонимі.

'Жарық жылдамдығы, с' – кез келген электрмагниттік толқындардың (оның ішінде жарықтың да) бос кеңістіктегі (вакуумдағы) таралу жылдамдығы; іргелі физикалық тұрақтылардың бірі. Жарық жылдамдығының шамасы материалдық дененің массасы мен толық энергиясын байланыстырып тұрады. Санақ жүйесі өзгерген кезде координатты, жылдамдықты және уақытты түрлендіру жарық жылдамдығы арқылы өрнектеледі. Жарық жылдамдығын алғаш рет 1676 ж. Юпитер серіктерінің тұтылулары арасындағы уақыт аралығының өзгеруі бойынша дат астрономы Оле Ремер өлшеді (бақылау нәтижесінде с=215000 км/с болды). Жарық көзі ретінде лазерлерді пайдаланып жүргізген өлшеулер нәтижесінде жарық жылдамдығын өлшеу дәлдігі жоғары көтерілді: с=299792,5•0,15 км/с. Қазіргі кезде жарық жылдамдығының вакуумдағы мәні үшін ресми түрде с=299792,458•1,2 м/с қабылданған.Жарық қысымы – жарықтың шағылдыратын немесе жұтатын денеге түсіретін қысымы. Күн маңынан ұшып өткен кезде құйрықты жұлдыздың (кометаның) құйрығының қисаюына жарық қысымының әсері болатындығын 1619 ж. алғаш рет неміс ғалымы Иоганн Кеплер болжаған. 1873 ж. ағылшын физигі Джеймс Максвелл электрмагниттік теорияға сүйене отырып, жарық қысымының шамасын анықтады. 1899 ж. орыс физигі Петр Лебедев жарықтың қатты денелерге, кейінірек газдарға (1907 – 10) түсіретін қысымын өлшеді. Жарық қысымын жарықтың электрмагниттік теориясы мен кванттық теориясы негізінде түсіндіруге болады. Жарық қысымы әсерінен Жердің жасанды серіктерінің орбиталары аз да болса толықсиды.

5. Жарық интерференциясы – жарық толқындарының қабаттасуы нәтижесінде бірін-бірі күшейтуі немесе әлсіретуі. Егер екі толқынның өркештері мен өркештері, сайлары мен сайлары дәл келсе, онда олар бірін-бірі күшейтеді; ал біреуінің өркештері екіншісінің сайларына дәл келсе бірін-бірі әлсіретеді. Жарық интерференциясы кезінде қабаттасқан жарық шоғының қарқындылығы бастапқы шоқтың қарқындылығына тең болмайды. Механикалық толқындар да интерференцияланады. Жарық интерференциясына қатысты кейбір құбылыстарды Исаак Ньютон бақылаған. Бірақ ол өзінің корпускулалық теориясы тұрғысынан бұл құбылысты түсіндіре алмады. 19-ғасырдың басында ағылшын ғалымы Томас Юнг және француз физигі Огюстен Френель жарық интерференциясын толқындық құбылыс ретінде түсіндірді. Кез келген жарық толқындары қабаттасқанда интерференция құбылысы байқалмайды. Тек когерентті толқындар ғана интерференцияланады. Жарық интерференциясының көмегімен жарық толқындарының ұзындығы өлшенеді, спектр сызықтарының нәзік түзілісі зерттеледі, заттың тығыздығы мен сыну көрсеткіші тәрізді қасиеттері анықталады.

6. Интерферометр — жарықтың интерференция сипаттамасы негізінде жұмыс істейтін оптикалық аспап.[1]Интерферометрлер шекті мөлшерлерді, мөлшерлерді және үлгілі тетіктерді аттестациялауға арналған аспаптар. Интерферометрлер жұмыс істеу принципі жарықтың интерференция құбылысына негізделген. Интерферометрлер ең жоғары дәлдікпен өлшейтін аспаптарға жатады. Жарықтың лазерлік көздерімен қосыла отырып, тблқынның 10-13 мкм өзгерісін тіркеуге мүмкіндігі бар. Өндірістік Интерферометрлер окулярлы, экранды немесе цифрлық есептеу құрылғылар болады. Интерферометрлер вертикалды (мод 264) және горизонталды (мод 273) тұрлері болады. Түйіспелі интерферометрлер бөлу құны әр тұрлі 0,05 ... 0,2 мкм болып келед

7. Жарық дифракциясы – жарық толқындарының мөлшері сол толқындардың ұзындығымен қарайлас тосқауылды (тар саңылау, жіңішке сым, т.б.) орап өту құбылысы. Жарық дифракциясы болу үшін жарық түскен дененің айқын шекарасы болуы тиіс. Дифракция жарыққа ғана тән емес, басқа да толқындық процестерде де байқалады (мысалы, механикалық толқындардың жолында кездескен тосқауылды орап өтуі, т.б.). Жарық дифракциясы кезінде жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңы, яғни геометриялық оптиканың негізгі заңдары бұзылады. Жарық толқындарының ұзындығы өте қысқа болғандықтан, қалыпты жағдайда жарық дифракциясы байқалмайды. Жарық дифракциясы – жарықтың толқындық қасиетін дәлелдейтін негізгі құбылыстардың бірі. Бұл құбылысты 17-ғасырда италиялық физик және астроном Франческо Гримальди ашты, ал оны француз физигі Огюстен Жан Френель түсіндірді.

8. Дифракциялық тор. Егер жарық бір санылауда емес қатарласқан бірнеше санылаудаң өткізілсе онда байқалатын дифракциялық жолақтар енсіз және жарығырақ болады.Олай болса бірдей өзара паралель орналасқан санылаулар жиынтығы дифракциялық тор д.а. Тордың мөлдір санылауларының ені АВ=СD=EF=a тең де мөлдір емес аралықтары BC=DE=b тең . Ал a және b қосындысы, яғни a+b=d дефракциялық тордын тұрақтысы д\а.

9. Кеңістіктік тордағы дифракция. рентген сәулелерінің дифракциясын түсіндірудің оңайлау әдісін 1913 жылы ағылшын кристаллогрофтары У.Х. Брегг пен У.Л.Брегг және совет физигі Ю.В. Вульф ұсынды. Бұл әдісті түіндіру үшін куб тәрізді кристалдық тор алайық. Осындай кристалдың атомдары кеңістікте қатарласып дұрыс орналасады, кубтың қабырғасы бойынша алынған көршілес қатарлардың ара қашықтығы d болсын.Енді осы кристалдын табиғи жақтарына паралел етип ойша бірнеше жазықтықтар жүргізейк олардын бір-бірінен қашықтығы да d-ға тең болады сонда осындай атомдық жазықтықтардын арқайсысындағы атомдарының саны бірдей болады. Атомдық жазықтықтар бірнеше параллель сызықтар турінде кескінделгенде ондағы қара нуктелер атомдар болып есептелінеді. Енді кристалл бетіне толқын узындығы λ монохромат рентген сәулелері ϕбурыш жасап туссін де атомдық жазықтықтардағы атомдардан шағылып шашырасын. Шағылған сәулелер де өзара параллель болып тарайды және атомдық жазықтықпен бурынғыша ϕ бурышын жасайды.