Прямолинейность распространения света

Световые явления

Прямолинейность распространения света
Раздел физики, которая изучает световые явления, называется оптикой. В геометрической оптике используется понятие светового луча и рассматриваются закономерности распространения световых лучей в разных средах и в разных специальных оптических устройствах (например, в линзах и в приборах, в которых применяются линзы).
В однородных средах и при отсутствии препятствий свет распространяется прямолинейно. Это утверждение называют законом прямолинейного распространения света.

В квантовой оптике пользуются понятиям луча света. Это некоторое направление в пространстве, вдоль которого распространяется светло. Следовательно, закон прямолинейности распространения света можно сформулировать и так: в однородных средах световые лучи прямолинейные.

Отражение света. Законы отражения

В зависимости от свойств тел и состояния их поверхности, падающее на них свет может поглощаться, отражаться на их поверхности или попадать внутрь тел.

Отражение бывает зеркальное, а бывает диффузное (то есть рассеивание). Свет отражается зеркально от гладких поверхностей тел (полируемые поверхности твердых тел, поверхность воды).

Угол между падающим на зеркало лучом и перпендикуляром (нормалью) к поверхности зеркала, проведенным в точку падения, называют углом падения; угол ? между отраженным лучом и нормалью называют углом отражения.

Законы отражения

1) Лучи падающий 1 и отбит 2 и перпендикуляр к пределу разделения (нормаль) лежат в одной плоскости.

2) Угол отражения равняется углу падения

Преломление света

Если луч света 1 переходит с одной прозрачной среды в другое, то направление луча 3 во второй среде отличается от направления луча 1.

Изменение напрямую светового луча на грани разделения двух разных сред называется преломлением.

Из рисунка видно, что угол преломления ? отличается от угла падения ?.

В результате преломления светлая ложка в стакане с водой кажется согнутой, а монета на дне чашки - поднятой над дном.

Линза. Основные элементы линзы. Построение изображений. Оптическая сила линзы

Линза - это прозрачное тело, ограниченное из двух сторон (или с одной стороны) участками сферической поверхности. Линзы бывают двояковыпуклые, двувогнутые, плоско-выпуклые, плоско-вогнутые и др.

Точка, проходя через которую луч не изменяет напрямую, - оптический центр линзы.

Оптический центр двояковыпуклых и двухвогнутых линз - их геометрический центр. Любая прямая, проведенная через О, - оптическая ось.

Оптическая ось, которая проходит через центры кривизны ограничивающих линзу поверхностей,- главная оптическая ось.

Выпуклые стеклянные линзы, окруженные воздухом или водой, - собирательные, а вогнуты - рассеивающие. Точка, в которой сходятся преломленные выпуклой линзой световые лучи, которые падают параллельно главной оптической осе, - главный фокус F. Расстояние между F и О - фокусное расстояние линзы F.

Линза называется тонкой, если ее толщина значительно меньше радиусов ограничивающих поверхностей.

Рекомендованные приемы построения изображений в линзах такие.

От противоположных крайних точек A и B предмета провести по два луча:

а) параллельно главной оптической осе. Такие лучи, загибаясь назад, проходят через фокус;

б) через оптический центр. Такие лучи не изменяют направлений. Точки пересечения лучей, которые прошли через линзу (точки и ), - изображение точек A и B предмета.

Если предмет вдалеке от собирательной линзы (где 2F - удвоено фокусное расстояние), изображение будет действительно (с противоположной относительно предмета стороны линзы), уменьшено и обратно (перевернутое).

В случае выпуклых (собирательных) линз изменение расстояния d относительно расстояний 2F и F позволяет варьировать изображение количественно и качественно, то есть можно получать действительное изображение или мнимое; увеличенное, уменьшенное или натуральное; прямое или обратное (перевернутое). Изображение, которое дает вогнутая (рассеивающая) линза, всегда мнится, уменьшенное и прямое.

Величины F, d, f для собирательной линзы связаны между собой формулой тонкой линзы. В случае рассеивающей линзы F и f отрицательные.

Величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы : . дптр (диоптрия); дптр = м-1. Оптическая сила собирательной линзы положительна, а рассеивающей линзы - отрицательная.

Глаз человека как оптический прибор. Дефекты зрения. Очки.

Человеческий глаз - это сложная оптическая система, размещенная в защитной белковой оболочке 1. К ней прилегают сосудистая 2 и сетчатая 3 оболочки.

Сетчатка 3 состоит из маленьких светочувствительных элементов, которые являются окончаниями волокон зрительного нерва 4, соединяющего глаз с мозгом.

В передней части глаза белковая оболочка переходит в прозрачную роговицу 5, а сосудистая оболочка - в радужную оболочку 6, в которой есть отверстие - зрачок. Сзади зрачка находится хрусталик 7 - прозрачное упругое тело в форме двояковыпуклой линзы.

Изображение предмета, образуемое хрусталиком на сетчатке, действительно, перевернуто и уменьшено. Правильное представление человека о предмете - результат деятельности мозга.

Даже такое совершенное творение природы, как глаз, бывает с дефектами, среди которых самые распространенные, - близорукость и дальнозоркость.

В первом случае хрусталик образует четкое изображение предмета перед сетчаткой, а во втором - сзади нее.

Для корректировки близорукости человек должен пользоваться специально подобранными очками с рассеивающими линзами.

Для корректировки дальнозоркости пользуются очками с собирательными линзами. Тогда четкое изображение будет формироваться на сетчатке глаза.