Учебное пособие: Геометрична оптика та квантова фізика

Щe до встановлення природи світла були відомі наступні основні закони оптики:

1) Закон прямолінійного розповсюдження світла в оптично однорідному середовищі (тінь);

2) Закон незалежності світлових пучків (тільки в лінійній оптиці);

3) Закон відбивання світла;

4) Закон заломлення світла.

Детальніше:

Закон відбивання світла. Відбитий промінь лежить в одній площині з падаючим променем і перпендикуляром, проведеними до межі поділу в точці падіння (рис.1).

Закон заломлення світла. Падаючий та відбитий промені і перпендикуляр, проведений в точку падіння, лежать в одній площині і (рис. 2).

Принцип Ферма. (P.Fermat)

П^’ єр Ферма встановив принцип, згідно якого:

Коли світловий промінь рухається між будь-якими двома точками, його траєкторія буде такою, яка потребує екстремального часу (мінімального або максимального).

Виведемо за допомогою принципа Ферма закон заломлення.

Нехай світловий промінь повинен пройти від P до Q, де P знаходиться в середовищі 1, а Q – в середовищі 2. Точки P та Q знаходяться на відстанях a та b від межі поділу. Швидкість світла в середовищі 1 є а в середовищі 2 - (рис. 3).

Вивід закону відбивання з принципа Ферма. (рис. 4)

Ми знайдемо екстремальний час, якщо знайдемо, де звертається на нуль перша похідна від t по .

!

Повне відбивання світла, що виходить з води у повітря (рис. 5)

, , - критичний кут.

Всі промені, що падають на межу поділу під кутами, більшими за критичний, відбиваються. Фата-моргана! - це повне відбивання.

Параксіальна оптика (рис.6)

Нехай промінь виходить з точки , що лежить на осі поверхні, зустрічає поверхню в точці , заломлюється і перетинає вісь в точці . В трикутнику , де – центр кривизни поверхні обертання, відношення та складає

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--