1.3.Элементы волновой оптики Дисперсия

Пусть на призму падает пучок естественного света, каждая составляющая естественного света, в зависимости от длины волны преломляется под своим определенным углом. Красный преломляется под наименьшим углом. Чем меньше длина волны, тем больше угол отклонения.

Рисунок 71.

Зависимость показателя преломления для различных составляющих видимого спектра от длины волны.

Зависимость показателя преломления от длины волны называется дисперсией.

Среды, обладающие дисперсией называются дисперсирующими.

Нормальная дисперсия наблюдается у прозрачных сред, аномальными обладают отраженные среды.

Линзы – прозрачные тела, ограниченные двумя криволинейными поверхностями, либо одной криволинейной, а одной плоской. Линзы бывают: выпуклыми, двояко выпуклыми (собирающими) (рис.72 а) и вогнутыми, двояко вогнутыми (рассеивающими) (рис. 72 б).

Рассмотрим ход лучей через выпуклую линзу и определим параметры линзы.

Главной оптической осью называется ось проходящая через оптический центр линзы.

а). б).

Рисунок 72.

Фокусное расстояние – это расстояние от оптического центра до точки, в которой собираются все пучки.

Построим изображение предмета через линзы.

Получим перевернутое увеличенное изображение.

a – расстояние от предмета до оптического центра линзы.

b – расстояние от оптического центра до изображения.

Тонкая линза – линза, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с радиусом кривизны поверхности линзы.

Формула тонкой линзы:

Обратное фокусное расстояние.

- оптическая сила линзы, измеряется в диоптриях (дптр).

Линейное увеличение линзы показывает во сколько раз изображение больше, чем предмет.

Если предмет находится между оптическим центром линзы и фокусом, то линза представляет собой лупу.

Интерференция.

Сложение когерентных волн. Когерентные волны – волны с одинаковой длиной волны и постоянной во времени фаз.

Если в среде несколько источников питания, то исходящие от них волны распространяются независимо друг от друга и после взаимного пересечения расходятся.

В местах пересечения волн колебания среды, вызванные каждой из волн складываются друг с другом. Результат сложения (результирующая волна) зависит от соотношения фаз, периодов, и амплитуд складывающихся волн. Интерес представляет случай сложения двух или нескольких волн имеющих постоянную разность фаз и одинаковые чистоты. Такие волны называются когерентными.

Результатом интерференции является ослабление или усиление результирующей волны.

Дифракция.

Дифракция – это огибание световой вол Дифракция света явление непрямолинейности распространения света вблизи преграды (огибание лучом преграды), а получающаяся при этом картина называется дифракционной. Дифракция отчетливо обнаруживается, если размеры препятствий соизмеримы с длиной световой волны (порядка 1 мкм). Дифракция подтверждает волновые свойства света и объясняется на основе принципа Гюйгенса-Френеля. На преградах образуются вторичные источники когерентных световых волн, а вследствие их интерференции – максимумы и минимумы.

С вет от источника S попадает на экран А через отверстие ав в непрозрачном экране В (рис.73).

Рисунок 73.

Из-за когерентности волны 1 и 2, 3 и 4 будут интерферировать. В зависимости от разности хода лучей на экране А в точках с и d возникнут максимумы или минимумы.

Дифракция ограничивает разрешающую способность оптических приборов – способность получать раздельно изображения мелких предметов расположенных близко друг от друга.