Лаб.Работа1. Построение оптического изображения

ЗАДАНИЕ: Геометрическими построениями определить положение изображе­ния, полученного с помощью линзы. Описать свойства полученного изображения: увеличенное или уменьшенное, прямое или перевернутое, действительное или мнимое.

1.   Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: d > 2F.

2.   Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: d = 2F.

3.   Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: F < d < 2F.

4.   Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: d = F.

5.   Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед собирающей линзой, так что расстояние от предмета до линзы: d < F.

6.   Построить изображение отрезка - предмета AB, расположенного перед рассеивающей линзой.

Наука о законах распространения света — оптика — в зависимости от круга рассматриваемых явлений делится на физическую, имеющую дело с волновой природой света, игеометрическую, рассматривающую свет как поток частиц, распространяющихся по прямой линии.

• Физическая оптикаможет объяснять:интерференцию,поляризацию,дифракцию,дисперсию.

• Геометрическая оптика рассматривает явления, основанные на простейших представлениях о световых лучах, в ней приняты понятиялучисветящаяся точка, объясняется образованиеоптических изображений, возможно вычислитьаберрацииоптических систем и разработать методы их исправления.

В теории оптических приборов и вопросов распространениясвета значение имеютволновые представления, а в вопросахпоглощения и фотохимического воздействиясвета приходится считаться преимущественно сквантовым характером света.

Геометрическая оптика.

Принципиальной основой для сближения геометрии с учением о свете явилась прямолинейность распространения света (что доказывает, например, явление тени или козырек от солнца, который бы не помог, если бы лучи огибали препятствие).

Светящейся точкой называется источник света, размером которого из-за малости можно пренебречь.Лучомназывается направление, в котором распространяется свет. Это допустимо в случае, когда длина световой волны намного меньше размеров неоднородностей. Законы геометрической оптики позволяют создать упрощённую и в большинстве случаев достаточно точную теорию оптических систем.

Геометрическая оптика основана на трех опытно установленных положениях:

- в однородной среде свет распространяется прямолинейно;

- на границе двух сред, если граница представляет собой идеально гладкую поверхность, луч может претерпеть отражение, преломление и поглощение;

- световые волны распространяются независимо.

В общем случае световой поток, падающий на образец, делят на три компоненты :

Ф0 = Ф (отражение)+Ф (поглощение) +Фτ (пропускание) = Ф₀+ Ф₀ + τФ₀ (1)

где = ,=, τ=, соответственно, коэффициенты отражения, поглощения и пропускания.

При направленном пропускании, когда рассеянием можно пренебречь, называется прозрачностью средыτ. Очевидно, что ₀+ ₀ + τ₀=1. Все коэффициенты зависят от длины волны.

Рис.2 Закон отражения света.

Луч света в однородной среде прямолинеен до тех пор, пока он не дойдет до границы двух сред. На границе двух сред луч меняет свое направление. Часть света (а в ряде случаев и весь свет) возвращается в первую среду. Это явление называетсяотражением света. Одновременно свет частично проходит во вторую среду, меняя при этом направление своего распространения -преломляется. Показатель преломления: это константа, не связанная с углом падения светового луча, указывающая на показатель преломления преломляющей среды по сравнению со средой, из которой исходит луч n=sin i/sin r.

Зеркальное и диффузное отражение.

В зависимости от свойств границы раздела между двумя средами отражение может иметь различный характер. Если граница имеет вид поверхности, размеры неровностей которой меньше длины световой волны, то она называется зеркальной. Лучи света, падающие на такую поверхность узким параллельным пучком, идут после отражения также по близким направлениям. Такое направленное отражение называютзеркальным.

Если же размеры неровностей больше длины волны света, то после отражения лучи света идут по всевозможным направлениям. Такое отражение называют рассеяннымилидиффузным.

Рассеяние света -изменение характеристик потока излучения(изменение направления распространения света,поляризация света), при его взаимодействии с веществом.Часто Р. с. воспринимается как несобственное свечение среды. Именно благодаря диффузному отражению (рассеянию) света мы можем видеть предметы, которые сами не излучают свет. В малой степени рассеяние света имеет место при его отражении даже от самой гладкой поверхности, например, от обычного зеркала. Тела, не вызывающие диффузного рассеяния невидимы, как невидим чистый без пыли воздух, чистые зеркала.