Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Элементы геометрической оптики. Законы отражения и преломления света.Стр 1 из 3Следующая ⇒
Элементы геометрической оптики. Законы отражения и преломления света. C=3*108м/с – скорость света в вакууме υ = C/n, где n – абсолютный показатель преломления среды Т.к. υ≤C, то n≥1 В вакууме υ=с; n=1. n↑ - оптически более плотная среда, - υ↓ α γ
n1; υ1=C/n1 n2; υ2=C/n2
β -α= γ -sinα/sinβ= υ1/υ2= C/n1*n2/C = n2/n1 -если n1<n2; sinβ<sinα à β<α
Полное внутреннее отражение. Понятие о волоконной оптике и ее применение в медицине 1 α γ 2
3 3 3 преломленного - нет β
n1>n2 α↑àβ↑ sinα/sinβ=n2/n1 β>α -если α= α пред, то β=900 -если α> α пред, то β – отсутствует Полное внутреннее отражение – это явление, в котором отсутствует преломленный луч, и свет полностью отражается от границы раздела. Луч во вторую среду не проходит. Первая среда должна быть оптически более плотной. Найдем αпред sinα пред /sinβ= π/2 = sinα пред /sin900 = sinα пред /1 = n2/n1 sinα пред = n2/n1 α пред = arcsin n2/n1 Явление полного отражения используется в волоконной оптике. Волоконная оптика – это раздел оптики, в котором рассматривается передача света и изображения по светопроводам и волноводам оптического диапазона, в частности по многожильным световодам и пучкам гибких волокон. Волоконно-оптическая связь - это вид связи, при котором информация передается по оптическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Оптическое волокно считается одной из самых совершенных физических сред для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших объемов информации (в основном потоковой) на большие расстояния. Оптоволокно обладает отличными физическими характеристиками, очень высокой устойчивостью к электромагнитным и радиочастотным помехам. Оптоволокно классифицируется на одномодовое и многомодовое. Термин "одномодовый" означает, что тонкая сердцевина световода может передавать только один световой несущий сигнал. Одномодовое оптоволокно передает свет только с одной модой, но в результате сигнал может передаваться на большие расстояния без повторителей - устройств для ретрансляции и усиления сигнала. Проблема в том, что как само одномодовое оптоволокно, так и электронные компоненты для передачи и приема света стоят дороже, чем для многомодового. Пропускная способность одномодового оптоволокна превышает 10 Гбит/с.
Многомодовое оптоволокно может передавать несколько мод (независимых световых путей) с различными длинами волн или фазами. Однако больший диаметр сердцевины приводит к тому, что вероятность отражения света от внешней поверхности сердцевины повышается, а это чревато уменьшением пропускной способности и максимального расстояния между повторителями. Грубо оценивая, максимальная пропускная способность многомодового оптоволокна составляет около 2,5 Гбит/с.
n2
n1 Оптические линзы. Основные определения Линзы – прозрачные, пропускающие свет тела, ограниченные криволинейными поверхностями (n линзы ≠ nотр среды). Различают по конструкции: -сферические -цилиндрические По характеру действия: -собирающие -рассеивающие Собирающие линзы – преобразующие параллельный пучок света в сходящийся. Рассеивающие линзы – преобразующие параллельный пучок света в расходящийся. Линза определенной конструкции м/б как собирающей, та ки рассеивающей, в зависимости от n линзы и n окружающей среды.
O F F 1/F=D 1дптр= m-1
Построение изображения в линзах
т. P – является изображением. т. P` – действительное изображение т.Р, если она образована пересечением самих лучей, сходящихся в ней, после преломления в линзе. т. Р`` - мнимое изображение т.Р, если она образована пересечением продолжения луча в обратную сторону. N`
N O P` F P F
P` - мнимое; увеличенное d<F
Оптическая система глаза Оптическая система глаза содержит: - Светопреломляющие среды (роговица (1); водянистая влага впереди камеры (2); хрусталик (3); стекловидное тело (4))
- Световоспринимающие среды – на ней образуется изображение предмета (сетчатка (5)) Для построения изображения предмета пользуются приведенным глазом, который рассматривает все преломляющие среды, как однородную сферическую собирающую линзу с показателем преломления n=1.4.
1 2 3 О 4 F 5
6.8 мм 16мм 0.6мм
23.4 мм F=16мм=0,016м D=1/F=1/0.016=62.5 дптр
N
β O P` P 2F F F 2F N`
d F P` - действительное; уменьшенное; перевернутое P`N`/f=PN/d=tgβ P`N`=f*tgβ Для глаза: f=const Угол β – угол зрения – это угол м/у лучами идущими от крайних точек предмета ч/з оптический центр. У каждого человека есть β – минимальное. В норме βmin=1 мин=1`. Острота зрения – м/т рассматриваться как способность и как величина. -это способность видеть раздельно 2 близкие точки предмета (разрешающая способность глаза) -как величина – это βmin нормы/βmin данного человека = 1` - острота зрения.
Аккомодация (приспособление) 1/d+1/f=1/F, для человека f=const; меняется лишь фокусное расстояние F. Процесс изменения фокусного расстояния глаза для четкого видения предмета на разных расстояниях осуществляется путем изменения кривизны хрусталика, происходи рефлекторно и без участия сознания. Без аккомодации изображение попадает на сетчатку. dmin – предел аккомодации.
Волновая оптика. Свет как электромагнитные волны. Некогерентность обычных источников света
λ радио ИК ВИД УФ Re γ ν Волновая оптика – это часть теории электромагнитных волн Максвелла. Свет, в узком смысле – это то же, что и видимое излучение, т.е. ЭМ волны в интервале частот воспринимаемых человеческим глазом; причем различие в частоте воспринимается как различие в цвете от красного до фиолетового. Свет, в широком смысле – это то же, что и оптическое излучение, которое включает в себя кроме видимого еще и ИФК и УФ. В ЭМ волне колеблются векторы: E – вектор напряженности Э.П. H – вектор напряженности М.П. Т.к. фотохимическая, физиологическая и ряд других действий света, вызываются колебаниями вектора E, то его называют световым вектором. Уравнение плоской гармонической волны вектора Е: E= Emax * sinW(t-x/υ), где Emax – амплитуда; W – циклическая частота 2πν; t – время; x – координаты точки на линии распространения волны; υ – скорость волны в среде (υ=с/n). Отметим, что в этом уравнении есть уравнение волны, излучаемой одним отдельным атомом источника света. Свет от источника – это есть наложение огромного числа ЭМ волн, изучаемых атомами макроисточника света (свет тела). В обычных (за исключением лазеров), источниках света, атомы излучают несогласованно (с разными фазами/частотами), вследствие чего условие когерентности (постоянства во времени разности фаз, разными частотами) не выполняется. Поэтому говорят, что обычные источники света некогерентны.
Интерференция света. Проблема и методы наблюдения интерференции света от обычных (некогерентных) источников света Интерференция света – это явление наложения когерентных ЭМ волн, вследствие чего происходит перераспределение энергии этих волн в пространстве. Для обычных источников света – ЭМ волны некогерентны. В естественных условиях мы не наблюдаем интерференционной картины, в виде чередования светлых (max) и темных (min) участков в окружающем нас пространстве.
Однако, ряд ученых наблюдали интерференцию света, используя для этого специальные методы, в основе которых лежит следующее: -создание узкого светового пучка -разделение его на 2 или более части -заставить эти части идти разными путями (создать разность хода) -вновь наложить
-если вектора E1 и E2 сонаправлены, то происходит усиление результирующего поля -если вектора E1 и E2 разнонаправлены, то происходит ослабление результирующего поля -если вектора E1 и E2 равны и разнонаправлены, то в точке идеальный min. Рассмотрим метод Юнга
O1
* O max
O2 P
Рассмотрим проекцию т.Р на экране. Пусть ОО1=ОО2 О1P= r1 О2Р= r2 ∆r = r1-r2 Условия max: ∆r = 2kλ/2 Условия min: ∆r = (2k+1)λ/2, где k=0,+-1 и т.д. Также используются метод тонких пленок; метод направления на зеркала стоящие под углом.
Понятие об интерферометре и интерференционном микроскопе Интерференционный микроскоп – сочетание интерферометра и микроскопа. Используется: -условия max: ∆=2k*λ0/2 -условия min: ∆=2k+1* λ0/2, где ∆=r1n1-r2n2 – называется оптической разностью хода; ∆r – геометрическая разность хода; rn= l – оптическая длина пути. Принцип работы интерферометра: R1
А В
R2 n2 ∆= r1n1 – r2n2
Просветление оптики Оптический прибор представляет собой систему большого числа линз, на поверхности каждой из линз происходит отражение и преломление. При отражении света идет потеря энергии и возникновение бликов. Если уменьшить интерференцию отраженной волны, то на каждую поверхность линзы наносится тонкая пленка вещества с показателем преломления n<nлинзы. Толщина пленки подбирается таким образом, чтобы в отраженном свете был min, а остальной свет проходил.
Поглощение света Превращение энергии световой волны во внутренние энергии вещества, описывается законом Бугера-Ламберта.
0(I0) X(I) Xà∆X(I+∆I) ∆ I (∆x) ∆I~α*I*∆x ∆I=-α*I*∆x │:I ∆I/I= -α*∆x В каждом последующем слое вещества, одинаковой толщины ∆x, поглощается одинаковая часть интенсивности (∆I) падающей на этот слой волны. I=f(x) dI/I=-α*dx – ДУ lnI │I0I = -αx │X0 lnI-lnI0 = -αx ln(I/I0)= -αx I/I0=e-αx à I=I0*e-αx – математическое выражение закона Б.-Л. I
I0
2 1
x x=0 à I=I0 (xà∞; Ià0) α2>α1
Пусть есть раствор какого-либо вещества, которое поглощает свет, а растворитель свет не поглощает. Сформулируем закон Бера. α=χ*С, где α – показатель поглощения; С – концентрация раствора; χ – коэффициент пропорциональности. Формулировка закона Бера: Рассеивание света Рассеивание – это явление отклонения светового пучка по всевозможным направлениям. Возникает в оптически неоднородной среде, когда показатель преломления и нерегулярно меняется от точки к точке, а размеры неоднородностей соизмеримы с длиной волны. Световой пучок ослабляется. σ – показатель рассеивания I=I0*e-(α+σ)x α+σ =μ – показатель ослабления света. I=I0*e-μх Различают 2 основных вида неоднородностей и 2 основных вида рассеивания: -молекулярное – рассеивание на неоднородностях обусловленных тепловым движением молекул данного прозрачного вещества. -рассеивание в мутных средах (явление Тиндаля) – рассеивание, когда неоднородности представляют собой неоднородные посторонние частицы (частицы одного вещества, среди частиц другого вещества). Для молекулярного и рассеивания в мутных средах, если d<0.2λ, справедлив закон Рэлея. IP~1/λ4 IP~ν4 -если d>0.2λ, то IP~1/λ3 λКР>λФИОЛ νКР>νФИОЛ Чем λ больше, тем I меньше.
Дисперсия света C=3*108м/с и одинакова в вакууме для всех длин волн. В веществе волны различных частот движутся с разными скоростями: υ=f(ν), т.к. υ=C/n, то n=f(ν). Волны различных частот в одном и том же веществе преломляются по разному. Дисперсия света – это зависимость показателя преломления вещества от частоты. -если ↑νàn↑ - нормальная дисперсия -если ↑νàn↓ - аномальная
Кр Фиол
nФИОЛ > nКР – нормальная дисперсия. В реальном веществе существуют участки нормальной и аномальной дисперсии. n
b d
a c e
ν0 ν1 ν2 ν -ab, cd – нормальная дисперсия (dn/dν>0) -bc, de – аномальная дисперсия (dn/dν<0) Падающая на вещество электроволна взывает вынужденные колебания ē в атомах. Если частота этой волны совпадает с собственной частотой колебания ē, то будет резонанс, т.е. повышается амплитуда колебаний. Преобразуется энергия света во внутреннюю энергию вещества. Происходит поглощение. Учение о нормальной дисперсии позволяет найти собственные частоты колебаний ē в атомах.
Элементы геометрической оптики. Законы отражения и преломления света. C=3*108м/с – скорость света в вакууме υ = C/n, где n – абсолютный показатель преломления среды Т.к. υ≤C, то n≥1 В вакууме υ=с; n=1. n↑ - оптически более плотная среда, - υ↓ α γ
n1; υ1=C/n1 n2; υ2=C/n2
β -α= γ -sinα/sinβ= υ1/υ2= C/n1*n2/C = n2/n1 -если n1<n2; sinβ<sinα à β<α
|
||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-12; просмотров: 143; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.210.107.64 (0.162 с.) |