Лекция № 11

Рефракция

Физическая оптика

Геометрическая оптика изучает световые явления, в ней используют понятия светящейся точки и светового луча.

Светящаяся точка — точка, являющаяся источником энергии.

Световой луч — линия, по которой распространяется свет.

Законы распространения света:

1. Закон прямолинейного распространения света — в однородной среде свет распространяется прямолинейно.

2. Закон независимого распространения лучей — отдельные лучи не влияют друг на друга и распространяются независимо один от другого.

3. Закон отражения света — луч падающий и луч отражённый находятся в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленным в точке падения луча, и угол падения равен углу отражения.

4. Закон преломления света — луч падающий и луч преломлённый лежат в одной плоскости с перпендикуляром, опущенным в точку падения луча. Sin ά / sin β = n₁ / n₂ — отношение угла падения к углу преломления, является величиной постоянной.

Призма трёхгранная преломляющая называется оптической деталью; ограничена тремя непараллельными линиями и плоскостями, на двух из которых происходит преломление лучей. Призма изображается треугольником с вершиной и основанием, луч преломляется в сторону основания.

Линзой называется оптическая деталь, ограниченная преломляющими поверхностями, из которых хотя бы одна является поверхностью вращения. По форме линзы могут быть сферические, цилиндрические, торические, параболические и т. д. По физическим свойствам линзы бывают положительные или собирающие, отрицательные или рассеивающие. По конструкции линзы бывают:

I . — двояковыпуклые линзы

— двояковогнутые линзы

I I. — плосковогнутые

— плосковыпуклые

III. Мениски — вогнуто-выпуклые линзы, имеющие разный радиус кривизны различных поверхностей.

I V. Линза, лишённая фокуса, торакальная — это линза, обе сферические поверхности которой имеют одинаковый радиус кривизны, но одна выпуклая, а другая вогнутая. Изображения такая линза не даёт, она может его увеличивать или уменьшать в зависимости от направления светового пучка. Такое действие линзы называется эйконическим. Они используются в биноклях, телескопах, микроскопах. Действие афокальной линзы обозначается в кратах или процентах. Такое действие присуще и обычным сферическим (очковым) линзам.

Линза осуществляет 4 вида оптического действия:

1. призматическое;

2. стигматическое — прохождение луча света через обычные сферические линзы;

3. астигматическое — цилиндрические линзы;

4. эйконическое.

Прямая линия, проходящая через центры кривизны преломляющих поверхностей, образующих линзу, называется главной оптической линией.

Главный фокус линзы. Проходя через двояковыпуклую линзу, фокус располагается за линзой.

F

Проходя через двояковогнутую линзу, лучи выходят из неё рассеивающимся лучом; если такой пучок попадает в глаз, то будет казаться, что лучи выходят из одной точки — это мнимый фокус рассеивающей линзы.

F

Цилиндрической линзой называется оптическая деталь, ограниченная двумя цилиндрическими поверхностями, одна из которых может быть плоской или сферической. Параллельный пучок лучей после преломления в такой линзе выходит астигматическим пучком. В этом пучке лучи света идут в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и, собираясь, образуют не светящуюся точку, а образуют два изображения в виде прямых отрезков, расположенных под прямым углом друг к другу (фигура креста).

Если в сферическом стекле любой участок, меридиан обладает одинаковой силой, в цилиндрическом — только один меридиан, он называется оптически деятельным меридианом. Меридиан, который перпендикулярен оптически деятельному меридиану, называется оптической осью цилиндра. Направление оси цилиндра в наборе обозначается стрелкой.