ОК-16

Оптика

Раздел физики, изучающий световые явления, выясняющий природу света, устанавливающий свойства света, закономерности его излучения, распространения и взаимодействия с веществом, называется оптикой.

Оптика подразделяется на следующие разделы; фотометрия, геометрическая оптика, физическая оптика.

Основы фотометрии

Свет — это электромагнитное излучение, воспринимаемое глазом.

.

Световой поток

Для оценки световой энергии по зрительному восприятию используют понятие светового потока. Энергию светового излучения можно оценить визуально (глазом) или фотоэлементом.

Световой поток характеризует (по зрительному ощущению) световую энергию W, переносимую через какую-либо поверхность за время t.

Световой поток — это мощность, оцениваемая визуально.

Точечный источник света

Равномерно излучает свет по всем направлениям. Размеры его много меньше расстояния, на котором оценивается его действие.

Телесный угол

.

Угол, существующий вокруг точки и опирающийся на всю площадь сферы (), называют полным телесным углом:

Если , то 1 ср.

Сила света

— энергетическая характеристика источника света.

Единица силы света в СИ — кандела (кд).

Единица светового потока

.

Выражается в люменах.

Полный световой поток

, так как ср.

Освещенность (Е)

Скалярная физическая величина, измеряемая отношением светового потока к площади S равномерно освещенной поверхности:

.

Единица освещенности

В СИ выражается в люксах.

Для измерения освещенности используется люксомер.

Законы освещенности

1.  Освещенность поверхности лучами, падающими перпендикулярно, пропорциональна силе света I и обратно пропорциональна квадрату расстояния r² от источника до освещенной поверхности:

E = I/r².

2.  Освещенность поверхности пропорциональна косинусу угла падения луча на эту поверхность.

3. .

Сравнение силы света двух источников

Для практического определения силы света источника используют фотометр, схема которого показана на рисунке.

Если E₁ = E₂ то при расстояниях r₁ и r₂

, .

Яркость

Характеризует световой поток, который излучается единицей площади в перпендикулярном направлении в пределах единичного телесного угла:

,

так как , , где S_п — светящаяся поверхность. Единица яркости в СИ — нит: 1 нт = 1 кд/м².

ОК-17

Геометрическая оптика

Геометрическая оптика изучает законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче.

Прямолинейное распространение света происходит в однородной среде.

Световой луч — линия, указывающая направление распространения световой энергии.

Прямолинейностью распространения света объясняется образование тени и полутени.

При малых размерах источника (светящаяся точка) получается только тень.

При больших размерах источника света создаются нерезкие тени (тень и полутень).

Скорость света

Астрономический метод измерения скорости света

Метод Ремера (1676). Когда Земля очень близко подошла к Юпитеру (на расстояние L₁), промежуток времени между двумя появлениями спутника U₀ оказался 42 ч 28 мин; когда же Земля удалилась от Юпитера на расстояние L₂, этот промежуток времени увеличился на 22 мин. Объяснение Ремера: увеличение промежутка времени идет за счет того, что свет проходит дополнительное расстояние Δl = L₂ – L₁. Он определил, что скорость света: = 300 000 км/с.