Оптические методы исследований (микроскопия, фотография), и различные оптические приборы широко используются во многих прикладных дисциплинах, включая электротехнику, физику, медицину .
Вместе с точной механикой оптика является основой оптико-механической промышленности
— раздел физики, рассматривающий:
Оптика
Волновая теория света, берущая начало от Гюйгенса, рассматривает свет как совокупность, поперечных монохроматических электромагнитных волн, а наблюдаемые оптические эффекты как результат сложения (интерференции) этих волн. Представление о свете, как волне, позволяет объяснить явления, связанные с интерференцией и дифракцией, в том числе структуру светового поля (построение изображений и голографию).
Оптика оказалась одним из первых разделов физики, где проявилась ограниченность классических представлений о природе. Была установлена двойственная природа света:
Разделы оптики
Основные законы геометрической оптики
Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.
Закон прямолинейного распространения света нарушается и понятие светового луча утрачивает смысл, если свет проходит через малые отверстия, размеры которых сравнимы с длиной волны.
Углом отражения луча назовем угол между отраженным лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности в точке излома луча (угол β ).
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 β равен углу падения α.
Пучок света, падающий на поверхность, отражается ею также в виде пучка. Такое отражение света называется зеркальным отражением.
Пучок света, падающий на поверхность, отражается ею во всех направлениях. Такое отражение света называют рассеянным отражением или просто рассеянием света.
Закон отражения является справедливым как для случая зеркального, так и для случая рассеянного отражения света.
При падении света на разные поверхности возможны два варианта:
Виды отражения
Среду с меньшим абсолютным показателем преломления называют оптически менее плотной.
1.Не полное внутреннее отражение
На границе раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться так, что часть световой энергии будет распространяться после отражения по новому направлению, а часть пройдет через границу и продолжит распространяться во второй среде.
Внутреннее отражение
Отражении света от различных типов зеркал
Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения φ к синусу угла x преломления есть величина, постоянная для двух данных сред: sinφ/ sinx=v1/ v2=n
Разные вещества, прозрачные для оптических излучений, обладают неодинаковой преломляющей способностью:
Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света υ в среде:
Показатели преломления
Научно-техническое направление, занимающееся разработкой и применением оптических световодов, называется волоконной оптикой.
Применение явления полного внутреннего отражения в оптических устройствах
Свойства света, как волны:
Результат интерференции (усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны.
Различие в цвете связано с различием в длине волны (или частоте световых волн). Световым потокам различного цвета соответствуют волны различной длины.
При этом происходит интерференция световых волн — сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства.
Интерференция
в тонких пленках
Интерференционная картина имела вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона :
Первый эксперимент по наблюдение интерференции света в лабораторных условиях принадлежит И. Ньютону. Он наблюдал интерференционную картину, возникающую при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны .
Французский физик Френель объяснил появление чередующихся светлых и темных колец или полос в области геометрической тени тем, что световые волны, приходящие в результате дифракции из разных точек отверстия в одну точку на экране, интерферируют между собой.
Кольца Ньютона
Дифракция света – это явление огибания волнами препятствий, соизмеримых с длиной световой волны.
Дифракция света
При прохождении через призму белого света на экране, установленном за призмой, наблюдается радужная полоса, состоящая из семи монохроматических составляющих и их полутонов.
Эта полоса называется дисперсионным спектром.
Смена цвета происходит непрерывно, причем смесь всех семи цветов дает белый цвет.
Показатель преломления не зависит от угла падения светового пучка, но он зависит от его цвета - открытие Ньютона.
Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других – красные.
Дисперсия
Поляризация - это ориентированность колебаний световой волны в пространстве. Эти колебания перпендикулярны направлению движения луча света.
Пучок света состоит из множества квантов. Если их колебания различны, такой свет не поляризован, если же все кванты имеют абсолютно одинаковую ориентацию, свет называют полностью поляризованным.
Степень поляризации может быть различной в зависимости от того, какая доля квантов в нем обладает одинаковой ориентацией колебаний.
В середине XIX века Максвелл сделал вывод о том, что свет – это электромагнитные волны.
Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: Нажмите что бы посмотреть