Оптика. Законы геометрической оптики

его взаимодействие с веществом. Оптику делят на три части:

Rieznyk

1)Волновая оптика, изучающая специфические явления распространения света, в которых проявляются его волновые свойства;
2)Квантовая оптика, изучающая взаимодействие света с веществом, в которой проявляются корпускулярные свойства света.
3)Геометрическая оптика, в основе которой лежит общее (классическое) представление о световых лучах, не учитывая при этом их волновой природы;

одной плоскости с перпендикуляром, проведенным через точку падения, а угол падения равен углу отражения.
Закон преломления: луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным через точку преломления, а отношение синуса угла падения к синусу угла преломления является постоянным для данных двух сред.
sin α / sin β = const = v1 / v2
n = c / v ; n - абсолютный показатель преломления
v1 = c / n1 ; v2 = c / n2
sin α / sin β = n2 / n1 = n21 - относительный показатель преломления

плот-ную (n2 < n1), например, из стекла в воздух, наблюдается явление  полного вну-треннего отражения, то есть исчезновение преломленного луча. Оно наблюда-ется при углах падения, превышающих некоторый критический угол , который называется предельным углом полного внутреннего отражения 

Явление полного внутреннего отражения

Rieznyk

Для границы раздела стекло–воздух (n = 1,5) предельный угол равен  42°, для границы вода–воздух (n = 1,33) –  48,7°.

нить из оптически прозрачного материала). Лучи, попавшие в световод, испытывают полное внутреннее отражение на поверхности раздела сердцевины и оболочки, что позволяет свету прохо-дить большие расстояния без ослабления.
В медицине световоды используются для освещения внутренних полос-тей тела и для передачи их изображе-ния (гастроскопия, колоноскопия, бронхосеопи, лапароскопия, цистоскопия и т.д.).

Волоконная оптика

поверхностями

проходящая через центры кривизны поверх-ностей линзы.
Оптический центр -точка, при прохождении через которую лучи не изменяют направления.

Линза
Линзы бывают (а) выпуклыми (собирающими) и (б)вогнутыми(рассеивающими).
Если падающий на линзу параллельный пучок света преоб-разуется в сходящийся, линзу называют собирающей
Точка,в которой собираются лучи, параллельные главной оптической оси -главный фокус . Расстояние от оптиче-ского центра линзы до ее главного фокуса называется фокусным расстоянием F.

Concave lens

Convex lens

Concave lens

Convex lens

диоптриях (оптиче-ская сила линзы с фокусным расстоянием 1 м).

и перевернутыми
- увеличеными и уменьшеными

Основное свойство линз – способность давать изображения предметов.

Для этого используют свойства некоторых стандартных лучей, ход которых известен. Это два луча: (1) проходящий через оптический центр, (2) параллельный главной оптической оси, который проходит через фокус.  

Построение изображения с помощью линзы

Объект дальше фокуса
A-B - объект
F – фокусное расстояние
L – линза
A1-B1 – изображение (перевернутое, действительное, увеличенное)

Объект между фокусом и линзой
A-B - объект
F – фокусное расстояние
A’-B’ – изображение (прямое, мнимое, увеличенное)

Построение действительного изображения в линзе

Построение мнимого изображения в линзе(лупа)

микроскопа содержит две короткофокусные сферические линзы - объектив и окуляр. Объектив дает действительное, перевернутое, увеличенное изображение объекта.

Окуляр играет роль как бы увеличительного стекла для изображения, построенного объективом. Он дает его мнимое, прямое, увеличен-ное изображение

котором они различимы.
Z = λ / 2 n sin α
z – предел разрешения
λ - длина волны света
n – показатель преломления среды между объективом и объектом
α – апертурный угол

тени.
Этот эффект можно наблюдать для всех видов волн:. Наиболее четко он наблюдается, когда размер препятствия почти равен длине волны.

происходят лишь в одной плоскости

плоскости поляризации. Такие вещества называют оптически актив-
ными. К ним относятся, в частности, углеводы и аминокислоты. Их молекулы
асимметричны и существуют в двух формах, которые представляют собой как
бы зеркальное отражение друг друга. Они называются стереоизомерами. Один
из них вращает плоскость поляризации по часовой стрелке и называется D-изо-
мер, другой – против часовой стрелки ( L-изомер). Они идентичны в химиче-
ском отношении и отличаются только по вращению плоскости поляризации.
Например, существует D-глюкоза и L-глюкоза.
Пример стереоизомеров

концентрации раствора С и толщине слоя раствора L :
φ = а С L,

Поляриметрия

а – удельное вращение плоскости поляризации.

Это уравнение является основой поляриметрии - метода измерения концентрации растворов оптически активных веществ. Через раствор пропускают поляризованный свет. По величине угла поворота плоскости поляризвции су-дят о концентрации исследуемого вещества в растворе. .

Сосуд с раствором

L