Презентація на тему:
Оптика. Явище заломлення

Оптика. Явище заломлення

Оптика- розділ фізики, що розглядає явища, пов'язані з поширенням електромагнітних хвиль переважно видимого і близьких до нього діапазонів (інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання). Оптика описує властивості світла і пояснює пов'язані з ним явища. Методи оптики використовуються в багатьох прикладних дисциплінах, включаючи електротехніку, фізику, медицину.

Явище зміни напрямку поширення фронту електромагнітних хвиль при переході крізь межу двох середовищ називають заломленням. Приклад: заломлення і відбивання на межі “вода-повітря” Якщо спрямувати пучок світла на поверхню води, то на поверхні він розділиться на 2 пучки. Один із них буде відбитим від поверхні води відповідно до закону відбивання, а другий – пройде у воду, змінивши напрямок свого поширення.

Закон Заломлення Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох даних середовищ є величиною сталою. Падаючий і заломлений промені лежать в одній площині з перпендикуляром, опущеним на межу двох середовищ у точку падіння.

Кожна точка поверхні, на яку падає електромагнітна хвиля, стає джерелом нової електромагнітної хвилі внаслідок збудження коливань заряджених частинок речовини. Така хвиля поширюється не тільки як відбита у 1 середовищі, а й як заломлена у 2. Для пояснення причин заломлення електромагнітних хвиль на межі двох середовищ скористаємося принципом Гюйгенса. Розглянемо випадок, коли швидкість хвилі певної довжини “a” в першому середовищі більша ніж у другому.

Для такого співвідношення швидкостей, 2 середовище називають оптично густішим. Плоска хвиля, що падає на поверхню MN розділу двох середовищ під < CAB. Фронт цієї хвилі AC досягає поверхні MN спочатку в точці А, а через інтервал часу фронт хвилі досягає т.В. Доки т.С фронту хвилі переміщується із швидкістю v1 до т.В. в т.А зявляєтся сферична хвиля, фронт якої починає поширюватись у 2 середовищі із швидкістю v2. Оскільки v2

Розглянувши трикутники ACB і ABD. Вони прямокутні із спільною гіпотинузою АВ. Відношення сторін CB і AD = відношенню швидкостей хвилі в кожному середовищі. Катет СВ лежить навпроти

Відношення для кожної пари речовини для даної довжини хвилі є суто індивідуальним. Тому його називають відносним показником заломлення. Якщо електромагнітна хвиля світла падає на межу вакуум-речовина, то показник заломлення називають абсолютним показником заломлення: С-швидкість світла у вакуумі. V-швидкість світла в даній речовині Відносний показник заломлення для двох речовин дорівнює відношенню абсолютних показників заломлення кожної з цих речовин. Абсолютний показник заломлення залежить від частоти хвилі. Залежність показника заломлення від частоти електромагнітної хвилі називають дисперсією.

Застосування явища заломлення Явище заломлення елекромагнітних хвиль використовують для керування пучками електромагнітних хвиль, зокрема світла. З цією метою застосовують прозорі для хвилі певної довжини тіла різної геометричної форми.

Хід променв через плоскопаралельну пластину: d-товщина пластини n2,1>1 – відносний показн. заломл. AD- падаючий промінь(а-кут падін) Заломившись у т. D промінь наблизится до перпендикуляра у т. D. й утворить кут заломлення “γ”, Відповідно до закону заломлення: У т.О промінь знову заломится, але оскільки він виходить в оптично менш густе середовище , то відхилится від перпендикуляра й утворить кут заломлення “γ2”. Відповідно до закону заломлення: При проходженні пучка хвиль крізь плоскопаралельну пластинку напрямок його поширення не зміниться. Пучок зміщюєтся від лінії падіння на деяку відстань d=ВА, яка залежить від кута падіння пучка на пластинку та її показника заломлення.

Хід променів через трикутну призму: Тут електромагнітна хвиля не тільки зміщується, а й змінює напрямок поширення. На малюнку зображено поперечний переріз прозорої трикутної призми C1AB1, на бічну грань якої C1A падає пучок світла під кутом і1. Після заломлення на межі поділу повітря-скло цей пучок змінює напрямок поширення, наближаючись до перпендикуляра й утворює кут заломлення r1. Потрапивши на грань AB1 після проходження крізь призму, промінь ще раз заломлюєтся і виходить із призми під кутом r2. З побудови видно, що після проходження крізь призму промінь змінює до т. F., значення якого залежить від значення кута C1AB1 призми і показника заломлення речовини, з якої вона виготовлена.

Після заломлення біле світло розкладаєтся на окремі кольори. 3 основні: червоний, синій, зелений.

Сферична лінза найпростіший оптичний елемент, виготовлений із прозорого матеріалу, обмежений двома заломлюючими поверхнями, які мають спільну вісь, або взаємно перпендикулярні площини симетрії. Оптичні лінзи зазвичай виготовляються зі скла або пластику. Природною оптичною лінзою є кришталик ока. В залежності від того, сходяться чи розходяться паралельні пучки променів після проходження лінзи, лінзи поділяють на збиральні й розсіювальні. 1.двоопукла лінза 2.плоско-опукла лінза 3.Збиральна лінза 4.двоввігнута лінза 5.плоско-ввігнута лінза 6.Розсіювальна лінза

Характеристики лінзи Вісь симетрії лінзи називається оптичною віссю. Світловий промінь, який розповсюджується уздовж оптичної осі, не заломлюється. Важливими характеристиками лінзи є фокусна віддаль (відстань від центра оптичної системи до її головного фокуса.)і обернена до неї величина, яку називають оптичною силою(характеристика здатності оптичної системи фокусувати світло. Позначається літерою D, вимірюється в діоптріях. ) лінзи. Лінза називається тонкою лінзою, коли її товщина набагато менша за фокусну віддаль. У протилежному випадку, коли товщиною лінзи не можна знехтувати в порівнянні з фокусною віддаллю, лінзу називають товстою. Оптичний центр лінзи – точка, проходячи через яку, промінь світла не змінює свого напряму.

Головний фокус Збиральна лінза має властивість збирати промені, випущені з однієї точки, в іншій точці по другу сторону від лінзи. Якщо на деякій відстані перед лінзою розмістити точку А, то промені, що виходитимуть із цієї точки, проходитимуть через лінзу, заломлюючись до оптичної осі, і збиратимуться в точці А'. Ця точка називається спряженим фокусом до точки А. Якщо віддаляти точку А від лінзи, то точка А' переміщатиметься ближче до лінзи, і навпаки. Якщо точка А знаходитиметься нескінченно далеко від лінзи, то промені від неї будуть паралельними, а точка А' називатиметься головним фокусом лінзи, а відстань до неї — головною фокусною відстанню.

Зображення, утворене лінзою При побудові зображень створених двоопуклою лінзою, проводять три лінії: Із вершини предмета паралельно оптичній осі лінзи до головної площини лінзи, далі, заломлюючись, через задній головний фокус. Із вершини предмета через центр лінзи. Із вершини предмета через передній фокус до головної площини лінзи, а далі паралельно оптичній осі лінзи. Ці три лінії перетинаються в одній точці і дають зображення вершини предмета. Відповідно до формули: Якщо предмет знаходиться далі за подвійну фокусну відстань, то зображення знаходитиметься позаду лінзи між фокусом і подвійним фокусом і буде дійсним, перевернутим і зменшеним. Якщо предмет знаходиться між фокусом і подвійним фокусом перед лінзою, то зображення буде позаду лінзи за подвійним фокусом і буде дійсним, перевернутим і збільшеним. Якщо предмет знаходиться ближче від фокуса перед лінзою, то зображення буде ще ближче перед лінзою і буде уявним, прямим і збільшеним.

Лінзи в житті Лінзи є універсальним оптичним елементом більшості оптичних систем. Традиційне застосування лінз: біноклі, телескопи, оптичні приціли,, мікроскопи і фотовідеотехніка. Поодинокі збираючі лінзи використовуються як збільшувальні стекла. Інша важлива сфера застосування лінз офтальмологія, де за допомогою них виправляють різні недоліки зору - короткозорість, далекозорість, неправильна акомодація, астигматизм і т. д. Лінзи використовують у таких пристосуваннях, як окуляри і контактні лінзи. У радіоастрономії й радарах часто використовуються діелектричні лінзи, що збирають потік радіохвиль у приймальну антену, або фокусуючи на цілі. У конструкції плутонієвих ядерних бомб для перетворення сферичної ударної хвилі застосовувалися лінзові системи, виготовлені з вибухівки з різною швидкістю детонації (тобто з різним коефіцієнтом заломлення).

підготувала Каменчук Тетяна учениця 11-го кл. ЗНЗ№10 2013р.