Алгоритм решения задач по геометрической оптике

При решении задач по оптике требуется правильно сделанный рисунок в соответствии с математическими выражениями.

Задачи геометрической оптики можно разделить на четыре основные группы: 1) задачи на отражение в плоском зеркале или системе зеркал; 2) задачи на преломление света на плоской границе раздела двух сред;

3) задачи на преобразование световых лучей в тонких линзах; 4) задачи на оптические системы, состоящие из нескольких линз или линз и зеркал. Для всех задач можно предложить общую последовательность решения:

1) тщательно сделать чертеж, обязательно с помощью линейки, выполняя общие требования — действительные лучи изображать сплошными линиями с указанием направления, продолжения лучей — пунктирными линиями;

2) записать математические соотношения соответствующих оптических законов или формулы, определяющие оптические величины;

3) записать вспомогательные соотношения, вытекающие из геометрических построений;

4) решить полученную систему уравнений относительно искомой величины, сделать анализ полученного результата.

При построении падающих и преломленных лучей на плоской границе раздела двух сред надо учитывать, что при переходе луча из оптически менее плотной в оптически более плотную угол преломления меньше угла падения, а при обратном направлении — угол преломления больше угла падения. Если при переходе луча из среды оптически более плотной угол падения равен предельному углу полного отражения, то преломленный луч направлен вдоль границы раздела.

Для построения изображения предмета необходимо построить изображение его характерных точек. Для построения изображения точки достаточно построить ход двух лучей, исходящих из этой точки, при этом ее изображение будет находиться на пересечении преобразованных лучей (действительное изображение) или их продолжений (мнимое). Изображение в плоском зеркале всегда мнимое. При построении изображений в тонкой линзе используются в основном свойства лучей: а) параллельных главной оптической оси; б) параллельных побочной оптической оси; в) проходящих через оптический центр.

ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИЧЕСКОЙ (ВОЛНОВОЙ) ОПТИКИ

Формула	Пояснения
	абсолютный показатель преломления среды, где с – скорость света в вакууме; v – скорость света в данной среде; - частота световой волны; - длины световой волны в вакууме и в данной среде соответственно
	оптическая длина пути светового луча, где n – показатель преломления среды; l – геометрическая длина пути луча
	оптическая разность хода двух световых лучей, где L2, L1 – оптические длины путей этих лучей
	условие интерференционного максимума, где  - длина световой волны в вакууме; k = 0, 1, 2, …
	условие интерференционного минимума
	условие положения главных максимумов освещенности на экране при дифракции на дифракционной решетке нормально падающего света, где d = a + b – период (постоянная) решетки; n – порядок спектра;  - угол, под которым наблюдается главный максимум