Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Фізика / Соколович_Ю.А.-Фізика._Навчально-практичний_довідник-Ранок(2010).pdf
Скачиваний:
269
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
5.63 Mб
Скачать

Оптика

Задача 4.

Під впливом сильного нагрівання сталь вкривається яс­ краво­ забарвленою плівкою (кольори мінливості). Пояснити­ причину появи цих кольорів­ .

Розв’язання:

Райдужні смуги в тонких плівках виникають в результаті інтерференції світлових хвиль, відбитих від верхньої і нижньої меж плівки окислів заліза на поверхні сталі. Хвиля, відбита від нижньої межі, відстає за фазою від хвилі, відбитої від верхньої межі. Величина цього відставання залежить від товщини плівки і довжини світлових хвиль у плівці. Унаслідок інтерференції відбувається гасіння одних кольорів спектра і підсилення інших.

2. Геометрична оптика

Геометрична оптика розглядає закони поширення світла в прозорих середовищах тільки на підставі уявлень про світло як сукупність світлових променів.

2.1. Прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі

Світловий промінь — лінія, уздовж якої поширюється

енергія світлових електромагнітних хвиль.

Світловий пучок — це пучок світлових променів

(рис. 311).

В оптично однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Один із доказів цього — утворення тіні та на-

півтіні за перешкодою (рис. 312).

2.2. Закони відбивання світла

1.Падаючий і відбитий промені та перпендикуляр, опущений у точку падіння, лежать в одній площині.

332

2. Геометрична оптика

 

Рис. 311

 

 

Рис. 312

2. Кут відбивання дорівнює­

 

 

куту

падіння

α = β

 

 

(рис. 313).

 

 

 

 

Наслідок: промінь

відбитий

 

 

і падаючий взаємно обернені

.

 

 

Дзеркальне відбивання­

— від­

 

 

бивання від оптично гладкої­

плос-

 

 

кої поверхні (рис. 314).

 

 

 

 

Дифузне відбивання — від-

 

Рис. 313

 

 

бивання

від шорсткої

поверхні;

 

 

промені світлового пучка, який падає, хаотично розсіюють-

ся (рис. 315).

Дійсне зображення точкового джерела світла — це точ-

ка перетину відбитих (або заломлених) променів.

Уявне зображення — точка перетину продовжень відби-

тих (або заломлених) променів від джерела світла.

Зображення у плоскому дзеркалі:

Зображення точки уявне і симетричне.

Зображення тіла уявне і симетричне (зображення суми точок) (рис. 316, а, б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 314

Рис. 315

333

Оптика

а

б

Рис. 316

Уявне зображення сприймається очима людини, але в дійсності не існує.

2.3. Закони заломлення світла. Повне відбивання світла

Закони заломлення світла:

1.Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр, опущений у точку падіння променя, лежать в одній площині (рис. 317).

2.Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлювання світла є величина стала, яка дорівнює

відносному показнику заломлювання двох середовищ

(середовища, куди світло переходить, і середовища, з якого­ падає):

sinsinαγ =n2−1 .

Наслідок: промені заломлений і падаючий взаємно обер-

нені. Показник заломлювання середовища­ відносно ваку-

уму називається абсолютним показником заломлювання

середовища:

n1 = vc1 , n2 = vc2 .

При переході світла із оптично більш густого­ середовища в оптично менш густе кут заломлювання більший за кут падіння.

334

2. Геометрична оптика

Повне відбивання світла

При падінні світла із оптично більш густого середовища на межу поділу з оптично менш густим середовищем, коли кут заломлювання має стати 90°, світло повністю відбивається і вже не заломлюється. Мінімальний кут падіння,

при якому відбувається повне відбивання світла, назива-

ється граничним кутом повного відбивання 0). Повне від-

бивання світла відбувається, коли кут падіння променя, що падає на межу з оптично менш густим середовищем, α0

(рис. 318):

 

sinα0

=n

 

, γ =90° sinα

 

=n

=

1

.

 

sinγ

2−1

 

 

 

 

 

 

0

2−1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−2

 

 

n1

 

 

c

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1

 

 

v1

 

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1

 

 

 

 

 

v

 

n2

 

 

 

c

 

n2 n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

v2

 

v2 v1

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 317

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 318

Для алмазу α0 ≈ 24 °. Діамант — це алмаз, який оброблений­ (огранований) таким чином, щоб для максимально можливої кількості променів світла, що на нього впали, відбулося повне відбивання світла — світова «гра» діаманта.

Причина міражів — у повному відбиванні світла від оптично менш густих шарів нагрітого повітря, які містяться поблизу розігрітої Сонцем поверхні Землі.

Повне відбивання світла використовують у світловоді. Світловод — це пучки прозорих гнучких ниток. Їх викори­ стовують для передавання світла і зображення.

335

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.