Шпаргалка: Ответы по физике раздел Оптика
Смысл этих двух решений Ф1 и Ф2 :
функция Ф2 описывает волну произвольной формы, движущуюся со скоростью с в направлении положительных значений оси Z. В процессе движения, значения функции в каждой точке волны и форма волны не меняется. Аналогична функция Ф1 описывает волну, движущуюся в отрицательную сторону. Волна которая описывается формулой со (*), является суперпозицией двух волн, движущихся в противоположных направлениях. 
В общем случае трёхмерного волнового уравнения, вводится понятие волнового вектора k, модуль которого равен волновому числу, а направление совпадает с направлением распространения волны (с осью Z). k=w/c=2p/l (волновое число).
В отличие от распространения в вакууме, в среде скорость ЭМВ меньше c = const и зависит от частоты. Зависимость скорости волны от частоты называется дисперсией .
Поляризация света – это физическая характеристика оптического излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т.е. неэквивалентность различных направлений в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, т.е. вектору k. Если колебания E совершаются так, что его конец описывает окружность в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны k , то такая волна называется поляризованной по кругу .
 |
4. Явление полного внутреннего отражения.
Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления n1 (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n2 (оптически менее плотную) (n1 > n2 ), например из стекла в воду, то, согласно (sini2 /sini1 )=(n1 /n2 )>1. Отсюда следует, что преломленный луч удаляется от нормали и угол преломления i2 больше, чем угол падения i1 (см. рис.1). С увеличением угла падения увеличивается угол преломления до тех пор, пока при некотором угле (i1 =i пр ) угол преломления не окажется равным p/2. Угол iпр называется предельным углом. При углах падения i1 >iпр весь падающий свет полностью отражается (рис. 2).
рис.1 рис.2
По мере приближения угла падения к предельному интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного - растет. Если i1 = iпр , то интенсивность преломленного луча обращается в нуль, а интенсивность отраженного равна интенсивности падающего (рис. 2). Таким образом, при углах падения в пределах от iпр до p/2 луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. Это явление называется полным отражением.
Предельный угол iпр определим из формулы: n 1 * sin i 1 = n 2 * sin i 2 при подстановке в нее i2 =p/2. Тогда siniпр = n2 /n1 = n21 . Этому уравнению удовлетворяет значениям угла iпр при n2 £n1 . Следовательно, явление полного отражения имеет место только при падении света из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную.
Явление полного отражения используется в призмах полного отражения (они используются в оптических приборах биноклях, перископах, а также в рефрактометрах, позволяющих определять показатели преломления тел), в световодах (светопроводах).
Если n21 <1, то может оказаться, что величина sinj, формально вычисляемая по формуле (sinj/ siny)= n21 , начнет превосходить единицу, т.е. sinj/n21 >1. Соответствующего угла преломления не существует. Поэтому преломленный угол не возникает, а свет отражается полностью. Это явление называется полным отражением. Угол падения, при котором оно возникает, определяется условием j³j0 , причем sinj0 = n21 . Величина j0 называется предельным углом полного отражения.
5. Линзы. Толстые и тонкие. Рассеивающие и собирающие. Основные характеристики линз.
Линзы представляют собой прозрачные тела, ограниченные двумя поверхностями (одна из них обычно сферическая, иногда цилиндрическая, а вторая - сферическая или плоская), преломляющими световые лучи, способные формировать оптические изображения предметов.
Определение толстой линзы не нашел.
Материалом для линз служат стекло, кварц, кристаллы, пластмассы и т.п. По внешней форме линзы делятся на:1) двояковыпуклые; 2) плосковыпуклые; 3) двояковогнутые; 4) плосковогнутые; 5) выпукло-вогнутые; 6) вогнуто-выпуклые.
Линза называется тонкой, если ее толщина (расстояние между ограничивающими поверхностями) значительно меньше по сравнению с радиусами поверхностей, ограничивающих линзу. По оптическим свойствам линзы делятся на собирающие и рассеивающие. Линзы с положительной оптической силой являются собирающими, с отрицательной - рассеивающими.
Основные характеристики: прямая, проходящая через центры кривизны поверхностей линзы, называется главной оптической осью. Для всякой линзы существует точка называемая оптическим центром линзы, лежащая на главной оптической оси и обладающая тем свойством, что лучи проходят сквозь нее не преломляясь. Оптический центр О линзы для простоты будем считать совпадающим с геометрическим центром средней части линзы (это справедливо только для двояковыпуклой и двояковогнутой линзы с одинаковыми радиусами кривизны обеих поверхностей; для плосковыпуклых и плосковогнутых линз оптический центр О лежит на пересечении главной оптической оси со сферической поверхностью); главная оптическая плоскость - плоскость, походящая через оптический центр линзы перпендикулярно главной оптической оси.
6. Формула тонкой линзы, построение изображений в линзах.
Формула тонкой линзы :
(N-1)(1/R1 +1/R2 )=1/a+1/b.
N= n/n1 - относительный показатель преломления (n и n1 - соответственно абсолютные показатели преломления линзы и окружающей среды)
R1 , R2 - радиусы сфер, ограничивающих линзу.
a - расстояние от предмета до оптической плоскости линзы.
b - расстояние от изображения до оптической плоскости линзы.
Если а=¥, т.е. лучи падают на линзу параллельным пучком, то 1/b=(N-1)(1/R1 +1/R2 ).
Соответствующее этому случаю расстояние b=OF=f называется фокусным расстоянием линзы, определяемым по формуле f=1/((N-1)(1/R1 +1/R2 )).