1.Геометри́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.

Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения γ равен углу падения α.

Полное внутреннее отражение, отражение оптического излучения (света) или электромагнитного излучения другого диапазона (например, радиоволн) при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим преломления показателем (ПП). П. в. о. осуществляется, когда угол падения i превосходит некоторый предельный (называется также критическим) угол iпр. При i > inp преломление во вторую среду прекращается. j не может превышать 90°.iпр задаётся условием siniпр = 1/n, где n — относительный ПП 1-й и 2-й среды.

Предельный угол полного отражения - угол падения света на границу раздела двух сред, соответствующий углу преломления 90 град.

Волоконная оптика, раздел оптики,в котором рассматривается передача света и изображения по светопроводам и волноводам оптического диапазона, в частности по многожильным световодам и пучкам гибких волокон.

В волоконных деталях обычно применяют стеклянное волокно, световедущая жила которого (сердцевина) имеет высокий показатель преломления и окружена стеклом — оболочкой с более низким показателем преломления. Вследствие этого на поверхности раздела сердцевины и оболочки лучи претерпевают полное внутреннее отражение и распространяются только по световедущей жиле. Коэффициент пропускания световодов в видимой области спектра составляет 30—70% при длине 1 м. Для передачи изображения применяются жёсткие многожильные световоды и жгуты с регулярной укладкой волокон

Вопрос 2.

Геометрическая оптика — раздел оптики, изучающий законы распространения света на основании представления о световом луче как линии, вдоль которой распространяется энергия световой волны.

Явление полного внутреннего отражения.

Рассмотрим пример, когда преломление воздуха будет происходить на границе стекло ( ) - воздух ( ). В этом случае > , а угол падения меньше угла преломления , где стекло является первой средой, а воздух - второй. Если - показатель преломления стекла относительно воздуха, то показатель преломления воздуха относительно стекла будет равен . Тогда закон преломления света можно записать следующим образом: - формула преломления (при > ).

При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления. При некотором значении угла падения (этот угол называется предельным углом падения), преломленный луч распространяется вдоль границы раздела двух сред, то есть угол преломления в этом случае равен 90 Однако, как правило, заметить распространение преломленного луча вдоль границы раздела практически невозможно, так как интенсивность светового луча становится близкой нулю. Если световой луч падает на границу раздела сред под углом > , то он вообще не проникает во вторую среду, а вся световая энергия падающего луча передается лучу отраженному. Это явление называется полным внутренним отражением. Необходимым условием, для полного внутреннего отражения, является ход луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную ( > ).

Волоконной оптикой называют раздел оптики, в котором рассматривают передачу света и изображения по светопроводам. Основана на явлении полного внутреннего отражения. Свет, попадая внутрь прозрачного волокна, окруженного веществом с меньшим показателем преломления, многократно отражается и распространяется вдоль этого волокна.

3.Рефрактометры, приборы для измерения преломления показателей (пп) веществ (твёрдых, жидких и газообразных).

Основная часть - 2 прямоугольные призмы 1 и 2, сделанные из одного и того же сорта стекла. Между ними помещают каплю жидкости, показатель преломления которой требуется определить. Луч света от источника 3 направляют на боковую грань верхней призмы и приломившись падает на грань АВ. Эта поверхность матовая, поэтому свет рассеивается, и, пройдя через жидкость, падает на грань CD нижней призмы под углами от 0 до 90. Пространство внутри этого угла будет освещённым, а вокруг него - тёмным. Положение границы раздела света и тени определяется предельным углом преломления, зависящим от показателя преломления жидкости.

Если исследуемая жидкость имеет большой показатель преломления (мутная, окрашенная), то во избежание потерь энергии при прохождении света через исследуемую жидкость измерения проводят в отражённом свете. Луч света от источника проходит через матовую боковую грань СМ нижней призмы 2. При этом свет рассеивается и падает на грань CD, под углами от 0 до 90.

Общее строение рефрактометра:

В рефрактометре используется источник 3 белого света. Вследствие дисперсии при прохождении светом призм 1 и 2 граница света и тени оказывается окрашенной. Во избежание этого перед объективом зрительной трубы помещают компенсатор 4. Он состоит из двух одинаковых призм, обладающих различным показателем преломления. Призмы подбирают так, чтобы монохроматический луч с длиной волны 589,3 мкм не испытывал после прохождения компенсатора отклонения. Перемещая призмы компенсатора с помощью специальной рукоятки, добиваются того, чтобы граница света и темноты стала возможно более резкой.

Лучи света, пройдя компенсатор, падают в объектив 6 зрительной трубы. Изображение границы раздела свет - тень рассматриваются в окуляр 7 зрительной трубы. Одновременно в окуляр рассматривается шкала 8. Так как предельный угол преломления и предельный угол полного отражения зависят от показателя преломления жидкости, то на шкале рефрактометра сразу нанесены значения этого показателя преломления.

Оптическая система рефрактометра содержит также поворотную призму 5. Она позволяет расположить ось зрительной трубы перпендикулярно призмам 1 и 2, что делает наблюдение более удобным.

В общей фокальной плоскости объектива и окуляра зрительной трубы помещают стеклянную пластинку, на которую нанесена визирная линия (или крест, образованный тонкими нитями). Перемещением зрительной трубы добиваются совпадения визирной линии с границей свет - тень и по шкале определяют показатель преломления исследуемой жидкости. В некоторых современных рефрактометрах зрительная труба укрепляется неподвижно, а система измерительных призм может поворачиваться.