25.2. Геометриялық оптика негізіне алынған заңдар

Жарықтың түзу сызықты таралу заңы: жарық сәулелері біртекті ортада түзу сызық бойымен таралады. Күннің, айдың тұтылуларын бақылау, көлеңкелердің пайда болуы жарықтың түзу сызықты таралатындығын көрсетеді. Жарықтың түзу сызықты таралу заңы геометриялық оптикада негізгі заң болып табылады. Бірақ бұл заңның сәулелер бөгеуші қалқалардың (экранның) жақын маңайынан өткен жағдайда орындалмайтындығы тәжірибеде байқалды. Мұнда біз физикалық оптикада (1-бөлім) толық қарастырылған дифракция құбылысымен ұшырысамыз. Геометриялық оптикада дифракция құбылысы қарастырылмайды. Бірақ оптикалық аспаптар теориясында әрқашан осы құбылыс есепке алынады, өйткені оптикалық жүйелерде жарық шоқтарының едәуір ықшамдалуынан (диафрагмалануынан) дифракция пайда болуы мүмкін, бұл кескіннің бұзылуын тұғызады. Бұл заңды дифракция құбылыстары есепке алынбайтын жағдайларда ғана қолдануға болады.

Жарық шоқтарының тәуелсіздік заңы: жарықтың бір шоғының әсері басқа шоқтарының әсерлеріне тәуелді емес, яғни жарықтың жеке сәулелері мен шоқтары бір-бірімен түйіскенде, қиылысқанда бір-біріне ықпалын тигізбейді.

Шындығында, кейбір жағдайларда кескіннің нүктелеріндегі жарықталудың қайта үлестірілуін туғызатын интерференция құбылысы орын алады. Интерференция физикалық оптикада қарастырылады. Бірақ кескіннің түзілу теориясында интерференцияның маңызды мәні бар, өйткені ол шашырау дағындағы жарық энергиясының үлестірілуін түсіндіреді; бұл өз кезегінде кескін сапасы жайында қорытынды жасауға мүмкіндік береді.

Демек, бұл заң когерент емес жарық шоқтары үшін дұрыс орындалады.

Жарықтың шағылу заңы: бетке түскен сәуле, одан шағылған сәуле және сол бетке сәуленің түсу нүктесі арқылы жүргізілген нормаль бір жазықтықта жатады; шағылу бұрышы түсу бұрышына тең:

α=α₁ (4.1)

Жарықтың сыну заңы: түскен сәуле, сынған сәуле және түсу нүктесі арқылы екі ортаның шекара бетіне жүргізілген нормаль бір жазықтықта жатады; түсу бұрышы синусының сыну бұрышы синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болады:

, (4.2)

мұндағы n₂₁- екінші ортаның бірінші ортаға қатысты сыну көрсеткіші, ол шекарасынан жарық өтетін орталардың қасиеттеріне тәуелді, α мен β бұрыштарының үлкен – кішілігіне байланысты емес.

Жарықтың осылай тұжырымдалған сыну заңы жарық бір изотроп ортадан екінші изотроп ортаға өткенде ғана орындалады.

26-БИЛЕТ

26.1. Пуассон дағы және оның қалыптасуы

Мөлдір емес кішкене дөңгелек қалқа (диск) жағдайында дифракциялық сурет кезектесіп келетін жарық және қараңғы сақиналар түрінде болады. Суреттің центрінде кез-келген k жағдайында (жұп немесе тақ) жарық дақ байқалады (3.14-сурет).

Дөңгелек қалқадан түсетін көлеңке центріндегі жарық дақ әдебиетте “Пуассон дағы” ретінде белгілі.

Егер диск Френель аумақтарының бірнешеуін ғана жауып тұратын болса, онда геометриялық көлеңке центріндегі интенсивтік диск жоқ кездегімен бірдей дерлік болады. Бұл Френель спиралынан тікелей келіп шығады (3.14-сурет), өйткені егер диск, мәселен, 1,5 Френель аумағын жауып тұрса, онда толқындық бет толық ашық болған кездегі қорытқывекторды екі вектордың қосындысы түрінде өрнектеуге болады:_{қалғаны}. Алғашқы 1,5 аумақ жабық болғандықтан, онда тек А_қалғ қалады- барлық қалған аумақтардан тек А_қалғ қалады. Бұл вектор модулі бойынша векторынан азғана кіші.

Геометриялық көлеңке центріндегі осы жарық дақ Пуассон дағы деп аталады. Өз уақытында Френель әдісін қарастырып, Пуассон дискіден түсетін көлеңке центрінде жарық дақ болуы тиіс деген қорытындыға келген. Бірақ осы қорытындыны өте оғаш санап, ол мұны Френель дамытқан толқындық теорияға қарсы сенімді дәлел ретінде ұсынған. Бірақ осы “оғаш” болжау Араго жүргізген тәжірибеде расталды. Френельдің толқындық теориясы жіңіп шықты.