Лекция на тему "Геометрическая оптика"

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

• Геометрическая оптика- раздел оптики, в котором законы распространения света рассматриваются на основе представления о световых лучах.
• Световой луч- линия вдоль которой распространяется энергия световых электромагнитных волн.

Законы геометрической оптики

Закон прямолинейного распространения света.

В однородной среде или в вакууме свет распространяется прямолинейно, т. е. луч света представляет собой прямую линию .

Закон отражения.

Отражённый луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведённым к границе раздела двух сред в точке падения; угол отражения равен углу падения ( α = β )

Законы геометрической оптики

Закон преломления .

Луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведённый к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синусов углов падения и преломления есть величина постоянная для данных сред (относительный показатель преломления) :

Показатель преломления равен отношению скоростей света в данных средах: n21 = V1 / V2 = n2 / n1

Показатель преломления среды относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления и показывает, во сколько раз скорость света в данной среде меньше скорости света в вакууме: n = C / V

n 2 ), то преломленный луч удаляется от нормали и угол преломления γ больше, чем угол падения α . При некотором угле падения ( α = α пр ) угол преломления равен π /2. Угол α пр = arcsin n 2 /n 1 называется предельным углом . При углах падения α . α пр весь падающий свет полностью отражается " width="640"

Полное отражение

Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления n 1 ( оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n 2 ( оптически менее плотную) ( n 1 n 2 ), то преломленный луч удаляется от нормали и угол преломления γ больше, чем угол падения α . При некотором угле падения ( α = α пр ) угол преломления равен π /2.

Угол α пр = arcsin n 2 /n 1 называется предельным углом .

При углах падения α . α пр весь падающий свет полностью отражается

ЛИНЗЫ

• Линза- прозрачное тело , ограниченное двумя сферическими поверхностями.
• Линза называется тонкой , если её толщина мала по сравнению с радиусами кривизны поверхностей.

ЛИНЗЫ

• Собирающая линза- такая линза , после прохождения через которую параллельные лучи сходятся в одной точке.
• Рассеивающая линза- такая линза , после прохождения через которую параллельные лучи расходятся так, что их продолжения собираются в одной точке перед линзой.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЛИНЗЫ

• Главная оптическая ось- прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы
• Оптический центр- точка пересечения главной оптической оси с линзой
• Побочная оптическая ось- любая прямая, проходящая через оптический центр
• Фокус- точка, в которой после преломления собираются все лучи, падающие на линзу параллельно главной оптической оси
• Фокусное расстояние- расстояние от линзы до её фокуса
• Фокальная плоскость- плоскость, проведенная через фокус перпендикулярно к главной оптической оси

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ

Луч, проходящий через оптический центр линзы не преломляется

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ

• Луч, параллельный главной оптической оси проходит через фокус

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ

• Луч, проходящий через фокус, после преломления пойдёт параллельно главной оптической оси

0 для собирающей линзы, Ff0 для действительного изображения, fd0 , если на линзу падает расходящийся пучок света, d" width="640"

ФОРМУЛА ЛИНЗЫ

где d- расстояние от линзы до источника,

f- расстояние от линзы до изображения ,

F- фокусное расстояние линзы

F0 для собирающей линзы, F

f0 для действительного изображения,

f

d0 , если на линзу падает расходящийся пучок света,

d

УВЕЛИЧЕНИЕ ЛИНЗЫ

Г=