1. Геометриялық оптиканың негізгі заңдары.

Жарықтың табиғаты толық анықталғанға дейін төменде келтірілген заңдар белгілі болған:

Жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңы – жарық сәулелері оптикалық біртекті ортада түзу сызық бойымен таралады.

Жарық сәулесі – бойынан жарық әнергиясы тасымалданатын сызық.

Біртекті ортада жарық сәулелері түзу сызықтар сияқты болады.

Жарық шоқтарының тәуелсіздік заңы – жарықтың бір шоғыныңың тудыратын әсері басқа шоқтардың әсерлеріне тәуелді емес, яғни жарық шоқтары бір - біріне ықпалын тигізбейді.

Шағылу заңы – тегіс бетке түскен сәуле, шағылған сәуле және екі ортаның бөліну шекарасындағы түсу нүктесі арқылы жүргізілген нормаль бір жазықтықта жатады; шағылу бұрышы түсу бұрышына тең:

Сыну заңы – түскен сәуле, сынған сәуле және екі ортаның бөліну шекарасындағы түсу нүктесі арқылы жүргізілген нормаль бір жазықтықта жатады, түсу бұрышының синусының сыну бұрышы синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болып табылады, мұндағы n₂₁ – екінші ортаның бірінші ортаға қарағандағы салыстырмалы сыну көрсеткіші. Ол екі ортаның абсолют сыну көрсеткіштерінің қатынасына тең.

Сәйкесінше, сыну заңы былай өрнектеледі:

Ортаның абсолют сыну көрсеткіші дегеніміз әлектромагниттік толқындардың вакуумдағы жылдамдығының олардың ортадағы фазалық жылдамдығына қатынасына тең болатын физикалық шама n.

болғандықтан, онда , мұндағы және - сәйкесінше ортаның әлектрлік және магниттік өтімділіктері.

2. Толық шағылу.

Е гер жарық n₁ сыну көрсеткіші көбірек ортадан (оптикалық тығыздығы жоғары) n₂ сыну көрсеткіші азырақ (оптикалық тығыздығы төмен) ортаға таралатын болса (n₁>n₂) (мысалы, шыныдан ауаға немесе судан ауаға), онда

Осының нәтижесінде сыну бұрышы түсу бұрышынан үлкен болады. Түсу бұрышын үлкейте отырып, қандай да бір шекті бұрышта сыну бұрышы тең болады. Түсу бұрыштары болғанда түскен жарықтың бәрі толығымен шағылады.

Түсу бұрыштарының мәндері тең болғанда, сәуле сынбай толығымен бірінші ортаға шағылады. Бұл жағдайда шағылған және түскен сәулелердің қарқындылығы бірдей болады.

Бұл құбылыс жарықтың толық ішкі шағылуы деп аталады.

Шекті бұрыш төменде келтірілген қатынас арқылы анықталады;

Егер л

Толық шағылу құбылысы призмаларда және световодтарда қолданылады.

3. Линзалар.

Е кі жағы қисықсызықты бетпен шектелген мөлдір дене линза деп аталады (дербес жағдайда екі беттің біреуі жазық болады). Сыртқы пішініне қарай линзалар

1) екі жағы дөңес (дөңес);

2) бір жағы дөңес, екінші жағы жазық (дөңес жазық);

3) екі жағы ойыс (ойыс);

4) бір жағы ойыс, екінші жағы жазық (ойыс жазық);

5 ) бір жағы дөңес, екінші жағы ойыс (дөңес ойыс) болып бөлінеді.

л инзаның қалыңдығы екі бетінің R₁ және R₂ қисықтық радиустарынан әлдеқайда аз болса, онда мұндай линза жұқа линза деп аталады. Оптикалық схемаларда линзалар жоғары – төмен бағытталған бағдармен белгіленеді.

Дөңес бет үшін қисықтық радиус R>0; ойыс бет үшін R<0. Линза беттерінің қисықтықтарының центрлерінен өтетін түзу бас оптикалық ось деп аталады.

Бас оптикалық осьте орналасқан және одан сәулелер өткенде сынбайтын қасиеті бар нүкте линзаның оптикалық центрі деп аталады (әдетте оны О деп белгілейді).

Линзаның оптикалық центрінен өтетін бірақ бас оптикалық осьпен сәйкес келмейтін түзулер жорамал оптикалық осьтер деп аталады.

Бас оптикалық оське параллель таралатын жарық шоғының сәулелері қиылысатын F нүкте линзаның фокусы деп аталады. Линзаның фокусы бас оптикалық ось бойында жатады.

Линзаның фокусы арқылы өтетін және бас оптикалық оське перпендикуляр орналасқан жазықтық фокалдық жазықтық деп аталады.

Линзаның оптикалық центрі O мен фокустың F арасындағы қашықтық фокустық қашықтық f деп аталады:

Жұқа линзаның формуласы:

Мұндағы: a – линзадан нәрсеге дейінгі, b – линзадан кескінге дейін қашықтық. Егер a= , яғни сәулелер линзаға параллель шоқ болып түседі (сурет (a)), онда b= f. Егер b= , яғни кескін шексіздікте орналасады және осының нәтижесінде сәулелер линзадан параллель шоқ болып шығады, онда a= f.

Екі жағынан бірдей ортамен қоршалған линзаның фокустық қашықтықтары тең болады.

- шамасы линзаның оптикалық күші деп аталады. Оның өлшем бірлігі -диоптрия (дптр) – фокустық қашықтығы 1м-ге тең линзаның оптикалық күші.

Оптикалық күші оң линзалар - жинағыш линзалар, ал оптикалық күші теріс линзалар - шашыратқыш линзалар деп аталады.

Жинағыш линзаға қарағанда, шашыратушы линзаның фокустары жорамал болады. Бас оптикалық оське параллель таралып шашыратушы линзаға түскен сәулелердің жалған жалғасы (сынғаннан кейін) осы жорамал фокуста жинақталады.