Закон прямолинейного распространения света . В однородной среде свет распространяется вдоль прямых линий.

Закон отражения света. Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к отражающей поверхности, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости, причем угол отражения ( ) равен углу падения ().

Изображением светящейся точки S в зеркале или линзе называется точка пересечения лучей, вышедших из точки после их отражения в зеркале или преломления в линзе. В зависимости от того, пересекаются ли в точке сами лучи или их продолжения, изображение называют действительным или мнимым.

Изображение светящейся точки в плоском зеркале мнимо и симметрично самой светящейся точке относительно плоскости зеркала.

Закон преломления света. Луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения () к синусу угла преломления () есть величина постоянная для данных двух сред:

 

Величину п₂₁ называют относительным показателем преломления или показателем преломления второй среды относительно первой.

Абсолютным показателем преломления среды называют показатель преломления среды относительно вакуума.

Относительный показатель преломления п₂₁ связан с абсолютными показателями преломления первой среды п₁, второй среды п₂ :

 

 

 

Среду с меньшим показателем преломления называют оптически менее плотной. При падении света на границу двух сред со стороны оптически более плотной среды происходит полное отражение, если угол падения больше или равен углу , называемому предельным углом полного отражения.

Формально углу соответствует угол преломления, равный 90°, поэтому:

Если свет переходит из данной среды (п₁ = п) в вакуум (п₂ =1),то:

Линзой называют прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями. На рис. 5 О₁, О₂ - центры сфер; прямая О₁, О₂ - главная оптическая ось, точка С - оптический центр линзы; MN - побочная оптическая ось.

F - главный фокус линзы;

F' - побочный фокус;

PQ - фокальная плоскость.

Гомоцентрическим называют пучок лучей, пересекающихся в одной точке. Основное свойство линзы: она сохраняет гомоцентричность световых пучков (S - светящаяся точка, S' – её изображение).

 

 

На рис. дано построение изображения предмета в собирающей линзе при различных его расстояниях от линзы; А '. - изображение предмета А и т.д. Заметим, что изображения D' нс существует ("уходит в бесконечность"), изображение Е' - мнимое. Формула тонкой линзы:

где d,f, F - расстояния от линзы соответственно до предмета, до изображения и до главного фокуса. Последнее называют фокусным расстоянием линзы. В формуле линзы все величины берутся со знаком “+”, если соответствующие им точки действительные, и со знаком “-”, если эти точки мнимые.

 

 

 

У рассеивающей линзы фокус мнимый (точка F на рис.).

 

На рис. изображен сходящийся пучок лучей. Точку S можно рассматривать как мнимый источник света, при этом в (6) d<0.

 

Оптической силой линзы называют величину, обратную фокусному расстоянию:

Единица оптической силы - диоптрия (дптр). 1 дптр - это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м.

Когерентными называют источники, испускающие колебания в одинаковых фазах или с постоянной разностью фаз.

Интерференцией света называют сложение световых пучков, приводящее к образованию устойчивой во времени картины светлых и темных полос. Интерференция света возможна только от когерентных источников.

 

На рис. S₁, S₂ - когерентные источники колебаний, происходящих в одинаковых фазах; = S₂A – S₁A - разность хода испускаемых ими волн до точки А экрана.

Если колебания придут в точку А в одинаковых фазах, то они усилят друг друга. Это возможно при условии , где -длина волны. к=0, 1, 2, З... Если колебания придут в точку А в противоположных фазах, то они ослабят друг друга. Это возможно при условии

.

Для разных точек экрана различны условия интерференции, поэтому на экране Э возникнут чередующиеся светлые и темные полосы.

Дифракцией света называется огибание световыми волнами препятствий. Дифракция света происходит тем заметнее, чем меньше отношение где D - линейные размеры препятствия или отверстия в экране. Поскольку длина волны измеряется в долях микрометра (1мкм=10^{-6 м), то практически дифракция наблюдается лишь при очень малых величинах D. Это осуществляется в дифракционной решетке, представляющей собой совокупность очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. Суммарная ширина d прозрачного и непрозрачного промежутков называется периодом решетки. Если на дифракционную решетку падает нормально к ее поверхности монохроматический (одноцветный) свет с длиной волны} , то в результате явления дифракции на стоящий за решеткой экран лучи пойдут не только прямо, но еще и по направлениям, составляющим углы ± ₁, ± ₂, ± ₃,......... с первоначальным направлением. Эти углы определяются формулой:

(8)

где k = 0, 1, 2, 3,...Каждому значению k соответствует по два угла . С помощью (8) можно опытным путем определить длину волны монохроматического света. Наибольшая длина волны (0,8 мкм) соответствует красному цвету, наименьшая - фиолетовому.

Дисперсией света называется зависимость показателя преломления вещества от цвета падающего на него света. Это проявляется в том, что если направить узкий пучок солнечного света на призму, он выйдет из призмы в виде веера цветных лучей (рис.13). Цвет о пределяется длиной волны или связанной с ней по формуле частотой световых колебаний v. С другой стороны, по волновой теории абсолютный показатель преломления вещества равен отношению скорости света в вакууме с = 3∙10⁸ м/с к скорости света в веществе v:

Таким образом в основе дисперсии лежит зависимость скорости распространения световых (электромагнитных) колебаний в веществе от их частоты.

Описанный выше солнечный спектр называется непрерывным. Он имеет вид разноцветной полоски, в которой цвета непрерывно переходят один в другой. Сплошные спектры дают все раскаленные твердые или жидкие тела.

Светящиеся газы дают линейчатые спектры. Они представляют собой набор определенным образом расположенных тонких цветных линий, разделенных широкими темными промежутками. Каждому веществу соответствует свой строго определенный набор линий - линейчатый спектр. Это свойство линейчатых спектров лежит в основе спектрального анализа - определения химического состава вещества по его спектру.

Д.З.  Изучить текст лекции. Самостоятельно Естествознание: учебное пособие / О.Е. Саенко, Т.П. Трушина, О.В. Арутюнян. — Москва: КноРус, 2015. Стр 92 – 98.