«Природа света. Скорость света и методы её определения»

« Нет ничего темнее света» древний афоризм

.

• Оптика ( оптикос-зрительные восприятия) – это раздел физики, изучающий законы излучения света, распространения света и взаимодействия с веществом

Оптика

Закон прямолинейного

распространения света

Закон независимости

световых пучков

Закон

отражения

Закон

преломления

Показатель

преломления

В 1660 году Ферма сформулировал принцип, который является обобщением законов геометрической оптики. В простейшей формулировке принцип звучит так : в пространстве между двумя точками свет распространяется по тому пути, вдоль которого время его прохождения минимально.

Полное

отражение

3

Корпускулярная теория света

Волновая теория света

И.Ньютон

Современная

Свет – исходящий из источника поток частиц.

Х.Гюйгенс

1.излучение

2.поглощение.

Свет – это электромагнитная волна, распространяющаяся в эфире

М.Планк,

А.Эйнштейн

Френель-интерференция

Юнг- дифракция

Малюс - поляризация

Свет проявляет себя и как волна и как

поток частиц

(фотонов)

Скорость света – фундаментальная константа,определяющая особенности физического мира

• С=299792,462 км/с

Источники света.

• Поскольку свет- это излучение, то ему присуще все особенности этого вида теплопередачи. Это значит, что перенос энергии может осуществляться в вакууме, а энергия излучения частично поглощается телами, на которые она падает. Вследствие этого тела нагреваются. Тела, от которых исходит свет, являются источниками света. Источники света подразделяются на естественные и искусственные.

Разделение источников света.

• Естественные источники света – это Солнце, звёзды, атмосферные разряды, а также святящееся объекты животного и растительного мира. Это могут быть светлячки, гнилушки и др.
• Искусственные источники света, в зависимости от того, какой процесс лежит в основе получения излучения, разделяют на тепловые и люминесцирующие.
• К тепловым относят электрические лампочки, пламя газовой горелки, свечи и др.
• Люминесцирующими источниками являются люминесцентные и газо-световые лампы.

Точечные источники.

• Мы видим не только источники света, но и тела, которые не являются источниками света, - книгу, ручку, дома, деревья и др. Эти предметы мы видим только тогда, когда они освещены. Излучение, идущее от источника света, попав на предмет, меняет своё направление и попадает в глаз.
• На практике все источники света имеют размеры. При изучении световых явлений мы будем пользоваться понятием точечный источник света.
• Если размеры святящегося тела на много меньше расстояния, на котором мы оцениваем его действие, то светящееся тело называется точечным источником.
• Громадные звёзды, во много раз превосходящие Солнце, воспринимаются нами как точечные источники света, так как находятся на колоссальном расстоянии от Земли.

Принцип Гюйгенса

Каждая точка среды, до которой дошла волна, сама становится источником вторичных волн.

Фронт первичной волны – это огибающая фронтов вторичных волн.

точечный источник

Закон независимости световых пучков

• Лучи света, пересекаясь, не взаимодействуют, то есть распространение световых лучей происходит независимо друг от друга

Этот закон неявно содержится в принципе Ферма : свет идет по пути, соответствующему минимуму времени, независимо от того, пересекают данный световой пучок другие лучи или нет

Например, когда мы читаем книгу, свет, идущий от окна и пронизывающий пространство между книгой и глазами, не мешает нам воспринимать свет, отраженный от букв.

Закон прямолинейного распространения света

• В однородной среде световые лучи представляют собой прямые линии

Используя принцип Ферма, можно получить закон прямолинейного распространения света. Свет из одной точки в другую распространяется по кратчайшему расстоянию. В однородной среде это будет прямая

Явление прямолинейного распространения света было обнаружено еще в глубокой древности. Закон прямолинейного распространения излагался в сочинениях Эвклида.

Прямолинейностью распространения света в однородной среде объясняется образование тени.

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

Образование тени и полутени

Тень образуется, если размер источника меньше размера препятствия.

Полутень образуется, если размер источника больше размера препятствия.

Образование тени и полутени

Закон отражения света

• Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости

• Угол отражения равен углу падения

Углом падения луча называют угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным к поверхности в точке падения луча.

12

Явление отражения света

Угол падения

Угол отражения

отраженный луч

падающий луч

В зависимости от свойств отражающей поверхности различают зеркальное и рассеянное отражение.

Если у отражающей поверхности размеры неровностей меньше длины световой волны, то она называется зеркальной. Поверхности, по своим свойствам близкие к зеркальным – поверхность гладкого стекла или хорошо отполированная металлическая поверхность.

Узкие пучки света, падающие параллельно друг другу на нее, после отражения идут также параллельно.

Если размеры неровностей соизмеримы с длиной волны или превышают ее, и расположены беспорядочно, то падающий на поверхность пучок света рассеивается. Такое отражение называется рассеянным.

Благодаря рассеянному отражению мы можем видеть предметы, которые сами не излучают свет

Отражение света

Закон отражения света: луч падающий на поверхность, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точке падения лежат в одной плоскости; угол отражения равен углу падения.

А 1

В 1

А 2

В 2

D

С

М

N

В

А

Отражение света

Зеркальное отражение

(гладкая поверхность)

Рассеянное отражение

(шероховатая поверхность)

Плоское зеркало

Преломление света

Преломление света

Закон преломления света: луч падающий на поверхность, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения лежат в одной плоскости; отношения синуса угла падения к синусу угла отражения есть величина постоянная для данных двух сред.

В 1

А 1

С

N

М

В

А

D

В 2

А 2

Преломление света

Прохождение луча света через призму

Если вещество призмы более плотное чем окружающая среда, то луч света, пройдя сквозь призму отклоняется к ее основанию.

n 1

- преломляющий угол призмы

n 2

n 1 2

Полное отражение

Явление полного отражения наблюдается при переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную.

n 2 1

N

М

n 1

- предельный угол полного отражения

Полное отражение

Полное отражение

n 2 1

N

М

n 1