СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

С ВЕТ И ЕГО ИСТОЧНИКИ Свет – это излучение, воспринимаемое глазом. Поэтому свет называют видимым излучением. Источник света – тело, от которого исходит световая волна.

Источники света делятся на две группы: Естественные искусственные

Световой луч – это линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света. Если между глазом и каким-нибудь источником света поместить непрозрачный предмет, то источник света мы не увидим. Объясняется это тем, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Об этом писал ещё основатель геометрии Евклид.

Тень – это область пространства, в которую не попадает свет от источника.

Полутень – это область, в которую попадает свет от части источника света.

О ТРАЖЕНИЕ СВЕТА Когда мы слышим это слово "отражение", прежде всего, нам вспоминается зеркало.

Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к отражающей поверхности, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения. Эти два вывода представляют собой закон отражения.

П ЛОСКОЕ ЗЕРКАЛО Плоское зеркало – это плоская поверхность, зеркально отражающая свет.

Мнимое изображение в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, на каком находится сам предмет. Размеры изображения предмета в плоском зеркале равны размерам предмета.

П РЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА Когда свет достигает раздела двух сред, часть его отражается, другая же часть проходит сквозь границу, преломляясь при этом, то есть, изменяя направление дальнейшего распространения.

При переходе из воздуха в воду угол преломления оказывается меньшим, чем угол падения. И наоборот: при переходе из воды в воздух угол преломления оказывается больше угла падения.

Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. При переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную угол преломления больше угла падения. При переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную угол преломления меньше угла падения.

Линза – это прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями.

Линзы бывают двух видов: Выпуклые Вогнутые

- двояковыпуклые – двояковогнутые - плоско - выпуклые – плоско – вогнутые - вогнуто – выпуклые – выпукло – вогнутые С ОБИРАЮЩИЕ Р АССЕИВАЮЩИЕ

Главная оптическая ось линзы – это прямая (аb), проведенная через центры сферических поверхностей. Оптический центр линзы – это точка О, лежащая на оптической оси, через которую любой луч проходит не изменяя своего направления. a b O Характеристики линз

Фокус действительный Фокус мнимый У каждой линзы два фокуса – по одному с каждой стороны. F F Лучи светового пучка, распространяющиеся параллельно главной оптической оси, после преломления пересекаются в т.F, лежащей на одной оси и называемой фокусом линзы.

a b O F F F F Расстояние от оптического центра линзы до фокуса линзы, называют фокусным расстоянием - F

Т ЕРМИНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ.

Построение изображения в линзах.

Ф ОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ ПЛОСКО - ВЫПУКЛОЙ ЛИНЗЫ В ВАКУУМЕ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ РАДИУСОМ КРИВИЗНЫ ЕЕ ПОВЕРХНОСТИ И АБСОЛЮТНЫМ ПОКАЗАТЕЛЕМ ПРЕЛОМЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА ЛИНЗЫ. Фокусное расстояние двояковыпуклой линзы Фокусное расстояние вогнуто- выпуклой линзы Оптическая сила – величина, обратная фокусному расстоянию линзы СИ: [D]=1/м=дптр (диоптрия)

1 – луч, параллельный главной оптической оси, преломляясь проходит через главный фокус 2 – луч, проходящий через главный фокус, после преломления в линзе идет параллельно главной оптической оси 3 – луч, идущий через оптический центр, не преломляется

1. Точечный источник света, находящийся на главной оптической оси. * S 1 K 2 3 F' 2' * S'S'

Увеличение линзы – отношение высоты изображения к высоте предмета. При прямом изображении предмета в линзе увеличение положительно (Г>0), а при перевернутом – отрицательно (Г<0). При увеличенном изображении предмета в линзе модуль увеличения больше единицы (|Г|>1), а при уменьшенном – меньше единицы (|Г|<1) Г=H/h

2. П РЕДМЕТ НАХОДИТСЯ ЗА ДВОЙНЫМ ФОКУСОМ ЛИНЗЫ ( D >2F) h A B A'A' B'B' Изображение: действительное (f>0), уменьшенное, перевернутое H<h Г<0, |Г|<1 H

3. П РЕДМЕТ НАХОДИТСЯ МЕЖДУ ДВОЙНЫМ ФОКУСОМ И ФОКУСОМ ЛИНЗЫ (2F> D >F) h A B A'A' B'B' Изображение: действительное (f>0), увеличенное, перевернутое H>h Г 1 H

3. П РЕДМЕТ НАХОДИТСЯ НА ФОКУСНОМ РАССТОЯНИИ ОТ ЛИНЗЫ ( D =F) A B Изображение: отсутствует (лучи параллельны друг другу)

4. П РЕДМЕТ НАХОДИТСЯ МЕЖДУ ГЛАВНЫМ ФОКУСОМ И ЛИНЗОЙ ( D <F) h A B A'A' B'B' Изображение: мнимое (f<0), увеличенное, прямое H>h Г 1 H

5. Л ИНЕЙНЫЙ ПРЕДМЕТ, РАСПОЛОЖЕННЫЙ ПАРАЛЛЕЛЬНО ГЛАВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ. A B B'B' A'A'

6. Г РАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА И ГЛАВНОГО ФОКУСА ЛИНЗЫ F

С Формула тонкой линзы (для d>2F)

Рассеивающая линза отклоняет параллельно падающие на нее лучи от главной оптической оси. Главный фокус рассеивающей линзы – точка на главной оптической оси, через которую проходят продолжения расходящегося пучка лучей, возникающего после преломления в линзе лучей, параллельных главной оптической оси. Фокус рассеивающей линзы всегда мнимый.

Ф ОРМУЛА СВЯЗИ ФОКУСА РАССЕИВАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ С ЕЕ РАДИУСОМ КРИВИЗНЫ Оптическая сила рассеивающей линзы (D<0)

1 – луч, параллельный главной оптической оси, преломляясь в линзе, выходит как бы из мнимого главного фокуса 2 – луч, идущий через оптический центр, не преломляется 3 – луч, падающий в направлении мнимого главного фокуса, находящегося за линзой после преломления идет параллельно главной оптической оси

Если пучок параллельных лучей падает на тонкую рассеивающую линзу под небольшим углом к главной оптической оси, то продолжения преломленных лучей пересекаются в одной точке F фокальной плоскости линзы – в ее побочном фокусе F'F'

1). Построить фокальную плоскость 1 1'1' F' 2). Построить произвольный луч 1. 3). Построить F'O|| 1, F'O F'F=F' 4). Из точки F построить преломленный луч

1 1 2 А А'А' В В'В' d f H h Изображение всегда: мнимое (f<0), увеличенное, прямое H<h Г>0, |Г|>1

С Формула тонкой рассеивающей линзы

d Размер изображения по отношению к размеру предмета Остальные характеристики изображения d >> 2F 2 d = 2F 3 F<d< 2F 4 d = F 5 d < F 1 Уменьшенное Обратное, действительное равное по раз- меру предмету Обратное, действительное Увеличенное Обратное, действительное НЕТ ИЗОБРАЖЕНИЯ Увеличенное Прямое, мнимое

Реальным линзам свойственны некоторые дефекты. Один из них - сферическая аберрация. Она заключается в том, что выпуклая линза лучи, отстоящие далеко от главной оптической оси, собирает в точке (фокусе), расположенной ближе к линзе, чем близко прилегающие лучи: у вогнутой линзы аналогичная картина. Один из способов борьбы со сферической аберрацией использование только параксиальных пучков, т. е. пучков, близких к главной оптической оси. Для этого линзу диафрагмируют, пропуская через нее более узкий пучок. Но этим уменьшается энергия пучка и освещенность изображения. Второй способ ослабления изображенный за линзой, увидит прямое мнимое увеличенное изображение.

Г ЛАЗ И ЗРЕНИЕ Глаз человека – зрительный анализатор, 95% информации об окружающем нас мире мы получаем через глаза. Наш глаз испытывает огромную нагрузку, в результате чего многие люди страдают глазными болезнями, дефектами зрения. Каждый должен знать как устроен глаз, каковы его функции.

Глаз является оптической системой, он имеет почти сферическую форму. Глаз представляет собой шарообразное тело диаметром около 25 мм и массой 8 г. Радужная оболочка – это кольцевая мышечная диафрагма с небольшим отверстием в центре – зрачком. Он черный потому, что то место, откуда не исходят световые лучи, воспринимается нами черным.

Глаз представляет собой шаровидное тело ( глазное яблоко ), почти полностью покрытое непрозрачной твердой оболочкой ( склерой ). В передней части глаза оболочка переходит в выпуклую и прозрачную роговицу. Склера и роговица обуславливают форму глаза, защищают его и служат местом крепления глазодвигательных мышц. Диаметр всего глазного яблока около мм, масса 7-8 г. Тонкая сосудистая пластинка ( радужная оболочка ) является диафрагмой, ограничивающей проходящий пучок лучей. Через отверстие в радужной оболочке ( зрачок ) свет проникает в глаз. В зависимости от величины падающего светового потока диаметр зрачка может изменяется от 1 до 8 мм.

Оптическая система глаза включает в себя роговицу, хрусталик, стекловидное тело. Главная роль в создании изображения принадлежит хрусталику. Он фокусирует лучи на сетчатке, благодаря чему возникает действительное уменьшенное перевернутое изображение предметов, которое мозг корректирует в прямое. Лучи фокусируются на сетчатке, на задней стенке глаза.