Оптика Изучение раздела «Оптика» с помощью программы PowerPoint пакета Microsoft Office. Выполнила работу Карпаева А.И год

Определение оптики. Оптикой называется раздел физики, в котором изучаются явления и закономерности, связанные с возникновением, распространением и взаимодействием с веществом световых электромагнитных волн. Оптика делится на группы: а)геометрическая оптика; б)волновая оптика; в)квантовая оптика и др.

СКОРОСТЬ СВЕТА Скорость света впервые удалось измерить датскому ученому О. Рёмеру в 1676 г. Рёмер был астрономом, и его успех объясняется именно тем, что проходимые светом расстояния, которые он использовал для изменений, были очень велики. Это расстояния между планетами Солнечной системы. Рёмер наблюдал затмения спутников Юпитера-самой большой планеты Солнечной системы. Юпитер в отличие от Земли имеет шестнадцать спутников. Промежуток времени между двумя вспышками спутника Ио оказался равным 42 ч 28 мин. Ремер вследствие малой точности измерений и неточного знания радиуса орбиты Земли получил для скорости света значение км/с. В действительности скорость света оказалась чрезвычайно большой, примерно км/с.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА Геометрической оптикой называется раздел оптики в котором изучаются законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче.В геометрической (лучевой) оптике рассматривают законы распространения света в прозрачных среда на основе представлений о свете как о совокупности световых лучей – линий, вдоль которых распространяется энергия световых электромагнитных волн. В геометрической оптике не учитываются волновые свойства света и связанные с ними дифракционные явления.

ЗАКОН ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА. Угол отражения равен углу падения. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр, восставленный в точке падения к отражающей поверхности, лежат в одной плоскости. α

ЗАКОН ПРЕЛОМЛЕНИЯ Преломление – изменение направления распространения волны при происхождении из одной среды в другую. Закон преломления. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростей света в этих средах: sin α / sin β = n 1 / n 2. Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости.

α β Воздух Стекло n1n1 n2n2

Как устроен фотоаппарат? Камера обскура (корпус аппарата) Линзовый объектив Диафрагма Затвор Светочувствительная плёнка Рычаг перемотки плёнки

Ход лучей света в фотоаппарате

Устройство глаза Роговица Зрачок Хрусталик Стекловидное тело Сетчатка Зрительный нерв

Дефекты зрения Близорукость Дальнозоркость

Лупа Инструмент для рассматривания мелких предметов Мнимое изображение предмета располагается на расстоянии наилучшего зрения.

Ход лучей света в глазу, аккомодация Большое расстояние или малый угол зрения Небольшое расстояние или большой угол зрения

Подзорные трубы, телескоп Труба Кеплера Труба Галилея Зеркальный телескоп Ньютона

Исправление дефектов зрения Корректирующие линзы Для близоруких : рассеивающие Для дальнозорких : собирающие

Микроскоп Глаз Окуляр Первое действительное изображение Второе мнимое изображение Объектив

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА Волновая оптика называется раздел учения о свете, в котором световые волны рассматриваются как электромагнитные волны, занимающие определенный интервал на шкале электромагнитных волн. В волновой оптике рассматриваются классические законы излучения, распространения и взаимодействия световых волн с веществом.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Интерференция – явление наложения волн, вследствие которого наблюдается устойчивое во времени усиление или ослабление результирующих колебаний в различных точках пространства. Максимальная результирующая интенсивность при интерференции когерентных колебаний в определенной точке пространства получается при их запаздывании друг относительно друга на время, кратное периоду этих колебаний: Δt max = mT. Минимальная результирующая интенсивность при интерференции когерентных колебаний в определенной точке пространства получается при их запаздывании друг относительно друга на время, равное нечетному числу полупериодов этих колебаний: Δt min = (2m + 1)T/2. m = …-3,-2,-1,0,1,2,3….

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА Дифракция – явление нарушения целостности фронта волны, вызванное резкими неоднородностями среды. Принцип Гюйгенса: Каждая точка фронта волны является источником вторичных волн, распространяющихся во все стороны в среде; Огибающая этих волн определяет положение фронта волны в следующий момент времени. Зона Френеля – множество когерентных источников вторичных волн, максимальная разность хода между которыми (для определенного направления распространения) равна λ/2.

Спектр излучения Солнца Длина волны фиолетового цвета примерно 0.4 мкм Длина волны темно- красного света – 0.8 мкм Опыты Ньютона по разложению света в спектр

КВАНТОВАЯ ОПТИКА Квантовая оптикой называется раздел учения о свете, в котором изучается дискретный характер излучения, распространения и взаимодействия света с веществом. В квантовой оптике свет рассматривается как поток особых частиц – фотонов, не обладающих массой покоя и движущихся со скоростью c, равной скорости света в вакууме. Фотоны возникают (излучаются) при переходах атомов, молекул, ионов и атомных ядер из возбужденных энергетических состояний в состояния с меньшей энергией. Квантовые и волновые свойства света взаимно дополняют друг друга и отражают взаимосвязанные закономерности распространения света и его взаимодействия с веществом.

ФОТОЭФФЕКТ Фотоэффект – явление вырывания электронов из твердых и жидких веществ под действием света. Законы фотоэффекта: 1. Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света, падающего на катод. 2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональная частоте света и не зависит от его интенсивности. 3. Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен.

Устройство фотоплёнки Пленка подверглась облучению. Есть скрытое изображение. Пленка проявлена. Есть видимое негативное изображение.

Цифровая фотокамера Внешний вид и внутреннее устройство. Стрелкой показана светочувствительная матрица ПЗС. Прибор с зарядовой связью.

Цветное зрение Смешение разных цветов.