Геометрическая оптика Лекционный материал на 07.04-08.04 для групп ИФ-91, ИФ-92

внутреннее отражение
Линза
Формула тонкой линзы
Оптические приборы. Глаз как

оптическая система

однородной среде свет распространяется прямолинейно.

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.

покрытого с обратной стороны тонким слоем хорошо отражающего металла, поэтому практически

весь падающий на зеркало свет отражается в одном направлении.
Любые другие гладкие поверхности (полированные, лакированные, спокойная водная поверхность) тоже могут дать зеркальное отражение.
Если гладкая поверхность еще и прозрачная, то лишь небольшая часть света отразится, и изображение не будет столь ярким.
Если поверхность зеркала изогнутая, то изображение будет искаженным ("кривое зеркало").

есть там, где предмета на самом деле нет.
Вследствие закона

отражения света мнимое изображение предмета располагается симметрично относительно зеркальной поверхности.
Размер изображения равен размеру самого предмета.
Плоские зеркала очень широко используются в быту, а также в приборах, в которых нужно изменить направление хода лучей, например в перископе

перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения

луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред:

луча будет различным:
Падающий и преломленный свет взаимно обратимы: если

падающий луч будет пущен по направлению преломленного луча, то луч преломленный пойдет по направлению падающего.
Показатель преломления света
называется абсолютным показателем преломления этой среды.
Здесь μ и ε - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемость среды.

света в данной среде      
от характеристик падающего света (от света

спектра)      
от физического состояния среды в которой распространяется свет (температуры вещества, плотности среды, наличия в среде упругих натяжений)
Относительным показателем преломления  n второй среды относительно первой называется отношение скоростей света n1 и n2 соответственно, в первой и второй средах:
где n1 и n2 - абсолютные показатели преломления первой и второй сред.
Если абсолютный показатель преломления первой среды меньше абсолютного показателя преломления второй среды, то первая среда имеет меньшую оптическую плотность, нежели вторая.

в оптически менее плотную n2 

можно наблюдать явление полного отражения, то есть исчезновение преломленного луча.
Это явление наблюдается при углах падения, превышающих некоторый критический угол αпр, который называется предельным углом полного внутреннего отражения
sin αпр = 1 / n
где n = n1 > 1 – абсолютный показатель преломления первой среды

Полное внутреннее отражение света на границе вода–воздух;
S – точечный источник света.

Распространение света в волоконном световоде. При сильном изгибе волокна закон полного внутреннего отражения нарушается, и свет частично выходит из волокна через боковую поверхность.

самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей,

то линзу называют тонкой.

давать изображения предметов.
Изображения бывают
прямыми и перевернутыми,
действительными и

мнимыми,
увеличенными и уменьшенными.

оптической оси, то после прохождения через линзу лучи (или их

продолжения) соберутся в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы.

Преломление параллельного пучка лучей в собирающей (a) и рассеивающей (b) линзах.

симметрично на главной оптической оси относительно линзы.
У собирающих линз

фокусы действительные, у рассеивающих – мнимые.
Пучки лучей, параллельных одной из побочных оптических осей, после прохождения через линзу также фокусируются в точку F', которая расположена при пересечении побочной оси с фокальной плоскостью Ф, то есть плоскостью, перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главный фокус (рис. 3.3.2).
Расстояние между оптическим центром линзы O и главным фокусом F называется фокусным расстоянием. Оно обозначаетcя той же буквой F.

F - Фокусное расстояние

своего направления;
Параллельные лучи, проходящие через линзу, сходятся в фокальной плоскости.
У

рассеивающих линз, наоборот, задний фокус расположен спереди линзы, а передний позади.

центр линзы – он не преломляется (оптическая ось);
Проведем луч, параллельный

главной оптической оси – он, преломляясь в линзе, должен пройти через фокус;
При пересечении двух лучей получим изображение точки В

A

B

B1

главного фокусного расстояния, то лучи выйдут из линзы расходящимся пучком,

нигде не пересекаясь.
Изображение при этом получается
мнимое,
прямое
увеличенное, т. е. в данном случае линза работает как лупа.

главного фокуса линзы, то лучи, пройдя через линзу, пойдут параллельно,

и изображение может получиться лишь в бесконечности.

и двойным фокусным расстоянием, то изображение будет получено за двойным

фокусным расстоянием и будет
действительным,
перевёрнутым
увеличенным.

расстоянии от линзы, то полученное изображение находится по другую сторону

линзы на двойном фокусном расстоянии от неё. Изображение получается
действительным,
перевёрнутым
равным по величине предмету.

находится на расстоянии, превышающем двойное фокусное расстояние линзы, то изображение

его будет
действительным,
перевёрнутым
уменьшенным
и расположится за главным фокусом на отрезке между ним и двойным фокусным расстоянием.

от линзы расстоянии, то его изображение получается в заднем фокусе

линзы F’
действительным,
перевёрнутым
уменьшенным до подобия точки.

линзы.
Если расстояние от предмета до линзы обозначить через d,

а расстояние от линзы до изображения через f, то формулу тонкой линзы можно записать в виде:
Величину D, обратную фокусному расстоянию. называют оптической силой линзы.
Единица измерения оптической силы является 1 диоптрия (дптр).
Диоптрия – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м: 1 дптр = м–1

изображения h' и предмета h
Радиус кривизны выпуклой поверхности считается положительным,

вогнутой – отрицательным.
Оптическая сила D системы из двух линз:

труба Галилея




Фотоаппарат

передняя прозрачная часть
Радужная оболочка
окрашенная пигментом
Хрусталик -
эластичное линзоподобное тело
Особая

мышца
может изменять форму хрусталика, изменяя его оптическую силу

Сетчатая оболочка

Зрительный нерв
с нервными окончаниями – палочками и колбочками (светочувствительными элементы)

переводе взгляда с удаленных предметов на близкие изменяется
диаметр зрачка

форма хрусталика
соотношение палочек и колбочек на сетчатке
глубина глазного яблока

будут казаться ему розы? Объясните наблюдаемое явление. Дайте развернутое, логически

связанное обоснование.

Черными, т.к. зеленое стекло не пропускает лучи красного цвета

лучей 1 и 2 изменился на 1′ и 2′. За

ширмой находится

плоское зеркало
плоскопараллельная стеклянная
рассеивающая
собирающая линза

свете фар его автомобиля лужа на неосвещенной дороге? Ответ поясните.

1. Лужа кажется темным пятном на фоне более светлой дороги.
2. И лужу, и дорогу освещают только фары автомобиля. От гладкой поверхности воды свет отражается зеркально, то есть вперед, и не попадает в глаза водителю. Поэтому лужа будет казаться темным пятном. От шероховатой поверхности дороги свет рассеивается и частично попадает в глаза водителю.

по отношению к линзе расположен на расстоянии
меньшем фокусного расстояния
равном фокусному

расстоянию
большем двойного фокусного расстояния
большем фокусного и меньшем двойного фокусного расстояния

изображения объекта S не существует

1
рисунок 2
рисунок 3
рисунок 4

), показанных на рисунке, является изображением точки S в зеркале?
Точка

1.
Точка 2.
Точка 3.
Точка 4.

), показанных на рисунке, является изображением точки S в собирающей

линзе?

Точка 1.
Точка 2.
Точка 3.
Точка 4.

луча через плоскопараллельную пластину. Показатель преломления материала пластины на основе

этих данных равен

0,67
1,33
1,5
2,0

обусловлено
1) преломлением света
2) отражением света
3) поляризацией света
4) дисперсией света

не видна вообще

дает на пленке изображение
действительное прямое
мнимое прямое
действительное перевернутое
мнимое перевернутое

между которыми находится воздух (воздушная линза), опустили в воду (см.

рис.). Как действует эта линза?

как собирающая линза
как рассеивающая линза
она не изменяет хода луча
может действовать и как собирающая, и как рассеивающая линза

на границе раздела "воздух-стекло". Показатель преломления стекла равен отношению

мм. При фотографировании предмета, удаленного от фотоаппарата на 40 см,

изображение предмета получается четким, если плоскость фотопленки находится от объектива на расстоянии

бόльшем, чем 2F
равном 2F
между F и 2F
равном F

30°. Каким будет угол между падающим и отраженным лучами, если

повернуть зеркало на 10° так, как показано на рисунке?

80°
60°
40°
20°

AB в тонкой линзе с фокусным расстоянием F?
1
2
3
4

S1 этого источника в зеркале показано на рисунке

тонкой собирающей линзой?
в точке 1
в точке 2
в точке

3
на бесконечно большом расстоянии от линзы

реальных заданий ЕГЭ 2010, Физика [Текст]: учебное пособие для выпускников.

ср. учеб. заведений / А.В. Берков, В.А. Грибов. – ООО "Издательство Астрель", 2009. – 160 с.
Геометрическая оптика. Образовательный сайт /http://geomoptics.narod.ru/Index.htm
Дисперсия света. Словари и энциклопедии на Академике / http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/15536
Касьянов, В.А. Физика, 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / В.А. Касьянов. – ООО "Дрофа", 2004. – 116 с.
КЛАСС!ная физика для любознательных. ПЛОСКОЕ ЗЕРКАЛО / http://class-fizika.narod.ru/8_38serk.htm
Мякишев, Г.Я. и др. Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / учебник для общеобразовательных школ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев . –" Просвещение ", 2009. – 166 с.
Открытая физика [текст, рисунки]/ http://www.physics.ru
Подготовка к ЕГЭ /http://egephizika
Пособие по физике «Геометрическая оптика» / http://optika8.narod.ru/7.Ploskoe_zerkalo.htm
Просветление оптики. Материал из Википедии — свободной энциклопедии / http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8
Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика //[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view/sections/92/docs/