- •Основные энергетические и световые величины. Фотометрия
- •Световые величины.Энергитические характеристики
- •Временная и пространственная когерентность
- •Методы наблюдения интерференции в оптике.
- •Двухлучевые интерферометры.
- •Интерферометр Майкельсона:
- •Дифракция света.
- •Зоны Френеля.
- •Зонная пластинка.
- •Дифракция на щели.
- •Дифракционная решетка.
- •Дифракция рентгеновских лучей.
- •Дифракция на ультразвуковых стоячих волнах.
- •Принцип Ферма. Законы отражения и преломления.
- •Отражение и преломление света на плоской границе раздела. Призмы. Световоды.
- •Призма.
- •Отражение и преломление света на сферической поверхности раздела.
- •Тонкие линзы. Формула линзы. Оптическая сила линзы.
- •Увеличение.
- •Для микроскопа
- •Поляризация света.
- •Круговая поляризация
- •Поляризаторы и анализаторы
- •Формулы Френеля
- •Физический смысл закона Брюстера.
- •Двойное лучепреломление.
- •Нахождение обыкновенных и необыкновенных лучей в одноосных кристаллах.
- •Искусственная анизотропия (двойное лучепреломление).
- •Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
- •Поляризационные приборы.
- •Электронная теория дисперсии (классическая).
- •Силы, действующие на эл.
- •Фазовая и групповая скорость.
- •Эффект Вавилова- Черенкова.
- •Спектры испускания и поглощения. Спектрометры. Спектральный анализ.
- •Рассеяния света.
- •V и объем и диэлектрическая проницаемость частицы; - среды; l- расстояние до точки наблюдения.
Принцип Ферма. Законы отражения и преломления.
В предельном случае перехода к геометрической оптике (λ→0) распространения волнового фронта может быть найдено простым построением. В каждой точке волнового фронта построим сферу с радиусом ,где - скорость волны, -б/м промежуток времени. Поверхность огибающая эти сферы также есть поверхность равной фазы , так как все точки её будут иметь к моменту те же фазы, что и точки поверхности F к моменту t. Отрезки прямых dn соединяющие точки фронта F
С точкой касания соответствующей сферы и огибающей, представляют собой элементы луча, перпендикулярные к поверхности фронта.
Продолжая построения можно шаг за шагом определить поверхность равной фазы и в то же время найти направление лучей (из отрезков dn). Таким образом, действительный путь распространения света (луч) есть путь, для нахождения которого свету требуется min время по сравнению с любым другим мыслимым путем между теми же точками.
Действительно от А до В вдоль луча свет проходит за время , где т.е.
Всякий другой путь больше и отличается, больше, чем при распространении по нормам. Таким образом, действительно путь распространения света (луч) соответствует min времени распространения (принцип Френеля).
Эта теорема в геометрической оптике представляет аксиому, сформулированную Ферма (1660г.) как общий закон распространения света.
Для однородной среды этот принцип приводит к закону прямолинейного распространения согласно геометрической аксиоме о том, что прямая есть кратчайшее расстояние между двумя точками.
Для случая перехода через границу различных сред этот принцип дает законы отражения и преломления света. Любой путь лежащей вне плоскости падения проходиться светом за большее время, чем путь POQ проведенный в плоскости падения. И в согласии с принципом Ферма путь, требующий минимального времени должен лежать в плоскости падения (т.е плоскости перпендикулярна к границе раздела и проходящая через P и Q).
Таким образом, получим первый закон преломления.
Чтобы из всех путей от Р до Q лежащих в плоскости падения выбрать путь, требующий min времени, исследуем как меняется это время в зависимости от положения точки О.
Путь АО=х; РА= ; QB= ; AB=P; OB=P-x.
Время распространения света по пути POQ будет:
, где скорости света в этих средах.
Или
Условие min времени есть т.е.
или
т.е. или относительный показатель преломления среды 2 относительно среды 1.
Абсолютный показатель .
Для малых углов закон преломления .
При формальной замене получаем закон отражения . Таким образом, любую формулу, выведенную для преломляющих систем можно использовать для описания явлений в отражающих системах.
Понятие: Если пучок лучей имеет одну общую вершину, то его называют гомоцентрическим.
Если после отражения и преломления это пучок превращается в пучок, сходящийся также в точку, то гомоцентричность сохраняется и эта точка сопряжена с L, или является изображением точки L.
Систему,сохраняющую гомоцентричность пучка называют стигматической. В противном случае – астигматической.
Так как в практической оптике обычно ставиться задача получения изображений, точно передающих форму источника, то важнейшим вопросом лучевой оптики является выяснение условий сохранения гомоцентричности пучков.