Абсолютный показатель преломления показывает во сколько раз скорость света в вакууме с больше скорости света в веществе V

n = c/v.

Относительный показатель преломления равен отношению абсолютных показателей преломления в двух средах:

n₂₁ = n₂/n₁; n₂₁ = v₁/v₂. где v₁ и v₂ - скорость света в первой и во второй среде соответственно.

№19 Законы отражения

Среда, во всех точках которой скорость распространения света одинакова, называется оптически однородной средой.

Границей двух сред называется поверхность, разделяющая две оптически неоднородные среды.

Угол  между лучом падающим и перпендикуляром, восстановленным к границе двух сред в точке падения, называется углом падения.

Угол  между лучом отраженным и перпендикуляром, восстановленным к границе раздела двух сред в точке падения, называется углом отражения (рис.1.4.1а).

I закон: Луч падающий, перпендикуляр, восстановленный к границе раздела двух сред в точке падения, и луч отраженный лежат в одной плоскости.

II закон: Угол падения равен углу отражения:  = 

Различают отражения зеркальное и диффузное. Зеркальным называется отражение, при котором падающий на поверхность параллельный пучок лучей остается параллельным. Диффузным называется отражение, при котором падающий параллельный пучок лучей рассеивается.

Законы преломления.

На границе двух сред, кроме отражения, наблюдается преломление света - явление, состоящее в том, что луч частично проходит во вторую среду, изменяя свое первоначальное направление. Этот луч называется преломленным.

Угол  между лучом преломленным и перпендикуляром к границе раздела двух сред в точке падения называется углом преломления (рис.1.4.1б).

I закон: Луч падающий, перпендикуляр, восстановленный к границе раздела двух сред в точке падения, и преломленный луч лежат в одной плоскости.

II закон: Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред и называется показателем преломления второй среды относительно первой:

Показатель преломления какой-либо среды относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления (n).

Если угол падения больше угла преломления, то вторая среда называется оптически более плотной, чем первая.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду угол падения  будет меньше угла преломления  (рис. 1.4.2а). Поэтому, при некотором угле падения (_пр) угол преломления окажется равным 90 (рис. 1.4.2б), т.е. преломленный луч будет скользить вдоль границы раздела сред, не входя во вторую среду.

При дальнейшем увеличении  свет будет полностью отражаться в первую среду. Это явление носит название полного внутреннего отражения света. Угол _ПР называется предельным падения.

откуда

№20 Для изменения направления световых лучей в оптических системах широко используют линзы (от латинского слова Lens - чечевица).

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями, и по показателю преломления отличающееся от окружающей среды.

Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу, (SS’) называется главной оптической осью (рис.1.4.3а).

Точка пересечения главной оптической оси с преломляющей плоскостью называется оптическим центром линзы (О).

Любая прямая, проходящая через оптический центр линзы, называется оптической осью (АА) рис.1.4.3 б.

Лучи, параллельные главной оптической оси, после преломления в линзе собираются в одной точке, называемой главным фокусом линзы (F) рис.1.4.4 а. Точка пересечения оптической оси с фокальной плоскостью называется побочным фокусом (F).

Такие линзы называются собирающими. Параллельный пучок лучей после преломления в линзе может рассеиваться, тогда в одной точке, называемой мнимым фокусом, соберутся продолжения этих лучей. Такие линзы называются рассеивающими (рис.1.4.4 б).

. Оптическая сила линзы — величина, обратная к фокусному расстоянию линзы, выраженному в метрах.

№21

В системе СИ — (Дптр) — диоптрии

Одна диоптрия — это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м. Для собирающей линзы, оптическая сила будет положительной, а вот для рассеивающей линзы, она отрицательна.

На практике, для определения фокусного расстояния и оптической силы линзы используют формулу тонкой линзы:

Для нахождения оптической силы линзы, необходимо знать её фокусное расстояние, которое находится по формуле:

Например, если нам дано, что линза имеет фокусное расстояние (F) 50 сантиметров, то ее оптическая сила будет равняться 2. Фокусное расстояние должно быть в метрах.

(Дптр), где

— оптическая сила линзы

— фокусное расстояние линзы

— расстояние от предмета, до линзы

— расстояние от линзы, до изображения

№22 Плоскость, перпендикулярная главной оптической оси и проходящая через главный фокус линзы, называется фокальной плоскостью

В собирающих линзах изображение зависит от положения предмета. Если предмет находится между оптическим центром линзы и главным фокусом, то изображение будет мнимым, прямым и увеличенным (рис.1.4.5а).

Если предмет находится между фокусом и двойным фокусом, изображение - действительное, обратное, увеличенное (рис.1.4.5б).

Если предмет находится между двойным и тройным фокусом и далее, изображение - действительное, обратное, уменьшенное (рис.1.4.5.в).

Рассеивающие линзы всегда дают мнимое, прямое и уменьшенное изображение (рис.1.4.5 г).

№21 Расстояние от оптического центра линзы до главного фокуса называется фокусным расстоянием F. Величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы:

Измеряется оптическая сила линзы в диоптриях (дптр).

Одна диоптрия - это оптическая сила такой линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м. У собирающих линз она положительна, у рассеивающих отрицательна. На практике, для определения фокусного расстояния и оптической силы линзы используют формулу тонкой линзы:

где d - расстояние от предмета до линзы, f - расстояние от линзы до изображения.

№23 Глаз может быть представлен как центрированная оптическая система, образованная роговицей ( Р ), жидкостью передней камеры ( К ) и хрусталиком ( Х ), ограниченная спереди воздушной средой, сзади - стекловидным телом (рис.1.4.8). Главная оптическая ось ( ОО ) проходит через оптические центры роговицы и хрусталика. Кроме того, различают еще зрительную ось глаза ( ЗО ), которая определяет направление наибольшей светочувствительности и проходит через центры хрусталика и желтого пятна (Ж). Угол между главной оптической и зрительной осями составляет около 5’.

Приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов называют аккомодацией.

У взрослого здорового человека при приближении предмета к глазу до расстояния 25 см аккомодация совершается без напряжения и благодаря привычке рассматривать предметы, находящиеся в руках, глаз чаще всего аккомодирует именно на это расстояние, называемое расстоянием наилучшего зрения.

Для характеристики разрешающей способности глаза используют наименьший угол зрения, при котором человеческий глаз еще различает две точки предмета.

В медицине разрешающую способность глаза оценивают остротой зрения. За норму остроты зрения принимается единица, в этом случае наименьший угол зрения равен 1’.

№24 Оптической системе глаза свойственны некоторые специфические недостатки. В нормальном глазу, при отсутствии аккомодации, изображение предмета совпадает с сетчаткой - такой глаз называют эмметропическим, а если это условие не выполняется - аметропическим.

Наиболее распространенными видами аметропии является близорукость (миопия) и дальнозоркость (гиперметропия).

Близорукость - недостаток глаза, состоящий в том, что, при отсутствии аккомодации, изображение предмета лежит впереди сетчатки; в случае дальнозоркости изображение предмета, при отсутствии аккомодации, лежит за сетчаткой. Для коррекции близорукости глаза применяют рассеивающую линзу, дальнозоркости - собирающую.