1) Основные законы геометрической оптики

В геометрической оптике принимается, что свет распространяется в однородной среде прямолинейно.

Углом падения называется угол между направлением падающего луча и перпендикуляром к границе, раздела сред, восставленным в точке падения. Угол между этим перпендикуляром и направлением отраженного луча называется углом отражения; угол между тем же пер­пендикуляром и направлением преломленного луча назы­вается углом преломления. При падении луча на границу раздела двух сред угол отражения равен углу падения. Лучи падающий, отраженный и перпендикуляр к площадке в точке падения лежат в одной плоскости.

В зависимости от свойств границы раздела различают два вида отражения света. Если поверхность раздела имеет неровности, размеры которых значительно меньше длины волны света, то про­исходит правильное (или зеркальное) отражение. В этом случае падающие параллельные лучи света после отраже­ния остаются параллельными. Если неровности расположены на отражающей поверх­ности хаотично и имеют размеры, сравнимые с длиной волны света, то происходит

Полное внутренне отражение

Отношение синуса угла падения к синусу угла прелом­ления есть величина постоянная для данной длины волны. Лучи падающий, преломленный и перпендикуляр к пло­щадке в точке падения лежат в одной плоскости: sin i /sin r =n Величина n называется относительным показателем пре­ломления второй среды; она равна отношению скоростей света в средах: n = v1\v2Показатель преломления относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления среды. Вели­чина п зависит от длины волны.При переходе из среды с большим в среду с меньшим абсолютным показателем преломления луч может полностью отражаться. Это явление называют полным отражением. Угол падения i, начиная с которого вся свето­вая энергия отражается от границы раздела, называется предельным углом полного отражения..

Вну́треннее отраже́ние — отражения волн от границы раздела двух сред при условии, что волна падает из среды, где скорость ее распространения меньше. внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.

2) Зеркала. Построение изображений в зеркалах.

Зеркало — гладкая поверхность, предназначенная для отражения света (или другого излучения). Наиболее известный пример — плоское зеркало. Как оптический инструмент, используются плоские, вогнутые и выпуклые сферические, параболические, гиперболические и эллиптические зеркала.

Зеркала широко используются в оптических приборах — спектрофотометрах, спектрометрах в других оптических приборах: - телескопы, лазеры, зеркальные фотоаппараты,объективы.

Изображение предмета, даваемое плоским зеркалом, формируется за счет лучей, отраженных от зеркальной поверхности. Это изображение является мнимым, так как оно образуется пересечением не самих отраженных лучей, а их продолжений.

Точка S' является мнимым изображением точки S

Вследствие закона отражения света мнимое изображение предмета располагается симметрично относительно зеркальной поверхности. Размер изображения равен размеру самого предмета.

Сферические зеркала бывают вогнутыми и выпуклыми. Если на вогнутое сферическое зеркало падает пучок лучей, параллельный главной оптической оси, то после отражения от зеркала лучи пересекутся в точке, которая называется главным фокусом F зеркала. Расстояние от фокуса до полюса зеркала называют фокусным расстоянием и обозначают той же буквой F. У вогнутого сферического зеркала главный фокус действительный. Он расположен посередине между центром и полюсом зеркала.

O – оптический центр, P – полюс, F – главный фокус зеркала; OP – главная оптическая ось, R – радиус кривизны зеркала.

Главный фокус выпуклого зеркала является мнимым. Если на выпуклое зеркало падает пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после отражения в фокусе пересекутся не сами лучи, а их продолжения.

F –мнимый фокус зеркала, O – оптический центр; OP – главная оптическая ось.

Фокусным расстояниям сферических зеркал приписывается определенный знак: для вогнутого зеркала F=R/2 для выпуклого F=-R/2 где R – радиус кривизны зеркала.

формула сферического зеркала. d – расстояние от предмета до зеркала, f – расстояние от зеркала до изображения. Величины d и f подчиняются определенному правилу знаков:

d > 0 и f > 0 – для действительных предметов и изображений;

d < 0 и f < 0 – для мнимых предметов и изображений.

- линейное увеличение сферического зеркала Γ(отношение линейных размеров изображения h' и предмета h). Величине h' удобно приписывать определенный знак в зависимости от того, является изображение прямым (h' > 0) или перевернутым (h' < 0). Величина h всегда считается положительной.