37.Закони геометричної оптики.

геометрична оптика - розділ оптики, в якому вивчаються закони поширення в прозорих середовищах світлової енергії на основі уявлень про світловий промінь. Основні законигеометричноїоптики - це закон прямолінійного поширення світла, закони відбивання і заломлення світла.

1 . В однорідних середовищах і за відсутності перешкод світло поширюється прямолінійно. Це твердження називають законом прямолінійного поширення світла. В оптиці користуються поняттямпроменя світла. Це деякий напрям у просторі, вздовж якого поширюється світло. Отже, закон прямолінійності поширення світла можна сформулювати і так: в однорідних середовищах світлові промені прямолінійні.

2, Другий головний закон геометричної оптики - закон заломлення світла: якщо середовище за межею з двох середовищ прозоре для світла, то окрім відбиття можна спостерігати заломлення світла (6.11).Закони заломленняі формулюються так: 1) падаючий промінь, заломлений промінь і перпендикуляр у точці падіння променя лежать в одній площині.

2) відношення синуса кута падіння і синуса кута заломлення є сталою велич для розділюваних 2 середовищ:де₁- швидкість світла в 1 середовищі;₂- во 2;n₂₁-відносний показник заломленнясвітла у 2 середовищі відносно першого.

Якщо першим середовищем є вакуум, то показник заломлення називають абсолютним. Абсолютні показники заломлення визначено для всіх середовищ і занесено до таблиць.

Оскільки i, дес- швидкість світла у вакуумі, то.                  Фізичний зміст показника заломлення визначили лише після того, як закони заломлення були отримані а принципом Гюйгенса. Відносний показник заломлення показує у скільки разів швидкість світла в одному середовищі є більшою за швидкість в другому. Тепер закон заломлення можна записати таким чином:.

Середовище з більшим абсолютним показником заломлення називають оптично більш густішим, а з меншим -оптично менш густим. Якщо світло з оптично менш густого середовища переходить у більш густе, промінь буде "притискатись" до перпендикуляра (a > b).

Якщо ж світло переходить із більш оптично густого середовища в менш густе, то промінь світла буде відхилятись від перпендикуляра (a < b) (рис. 6.12).Закон заломлення світла дозволяє пояснити цікаве і практично важливе явище - повне відбиття світла. Якщо збільшувати кут падіння a, то досягнувши граничного значення кута a (назвемо його кутом повного внутрішнього відбиття),b = 90°. При цьому куті падіння і більших кутах заломлений промінь вже не може проникнути в друге середовище, а відбивається -відбувається повне внутрішнє відбиття світла(рис. 6.13).

Якщо a = a₀, то b = 90? і, sin 90? = 1- граничний кут повного внутрішнього відбиття.

38.Принцип Гюйгенса-Френеля

під дифракцією розуміють явище огибания світлом малих перешкод, тобто відхилення від законів геометричної оптики і отже проникнення світла в область геометричної тіні.

Дифракцію світла Френель пояснив як результат інтерференції вторинних хвиль згідно з принципом Гюйгенса-Френеля. [Гюйгенса-Френеля принцип-це наближений метод розв'язання задач про поширення хвиль, світлових. Згідно з принципом Гюйгенса-Френеля, кожен елемент поверхні, якої досягла в даний момент хвиля, є центром елементарних хвиль, дифрагування яких буде хвильовою поверхнею в наступний момент времені.Ріс.1.Положеніе фронту хвилі, що поширюється може бути в будь-який момент часу представлено обвідної всіх вторинних (елементарних) хвиль, рис.1. Джерелами вторинних хвиль є точки, до яких дійшов фронт первинної хвилі в попередній момент часу. При цьому передбачається, що вторинні хвилі випромінюються лише «вперед», тобто у напрямках, що становлять гострі кути з напрямком зовнішньої нормалі до фронту первинної хвилі. Принцип Гюйгенса дозволяє пояснити закони відбиття і заломлення світла, проте він недостатній для пояснення дифракційної картини.

Зворотні елементарним хвилі до уваги не приймаються.

Френель доповнив принцип Гюйгенса : ввів уявлення когерентності елементарних хвиль і інтерференції хвиль.

Когерентність - перебіг у часі та просторі декількох коливальних хвильових процесів, що виявляються при їх складанні.

Когерентні коливання - різниця фаз постійна або закономірно змінюється в часі і при складанні визначає результуючу амплітуду.

Гарм коливання. Складання

При великому відрізку часу τ випадкове зміна фази може перевищити - Коливання стало неконкретним. Це оцінюють функцією кореляції R (t). У цьому випадку

- Середня частота коливання.