Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014
жүктеу/скачать 1,26 Mb. Pdf көрінісі
|
Конспект лекций по физике
- Бұл бет үшін навигация:
- 10.1.2. Собирающие и рассеивающие линзы Линза
- 10.2. Явления интерференции , дифракции и дисперсии
раздела ( =90 , рис . 10.3). При дальнейшем увели - чении угла падения световой пу - чок не преломляется , а только от - ражается от поверхности раздела внутрь оптически более плотной среды . Это явление называется полным внутренним отражением ( используется для канализации света ), а угол падения пр . – пре - дельным углом полного внутрен - него отражения , при этом sin пр . = 1 2 n n = n 21 . (10.6) Если среда 2 – вакуум или воздух , то sin пр . = 1 n 1 . (10.7) 10.1.2. Собирающие и рассеивающие линзы Линза – прозрачное для света отшлифованное тело , ограни - ченное с двух сторон кривыми поверхностями ( одна из поверхностей может быть плоской ). Сферическими называются линзы , ограниченные с двух или с одной стороны сферическими поверхностями , цилиндрическими – ограниченные таким же образом цилиндрическими поверхностями . т . S т .S Рис . 10.2 пр . n 1 n 2 90 n 2 Рис . 10.3 В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 135 Выпуклые линзы , превращающие падающий на них пучок па - раллельных лучей в пучок сходящихся лучей , называются собираю - щими , рис . 10.4, а . Вогнутые линзы , превращающие пучок параллельных лучей в пучок расходящихся лучей , называются рассеивающими , рис . 10.4, б . Прямая , проходящая через центры сферических поверхностей линзы , называется главной оптической осью , рис . 10.4. Точка О , расположенная в линзе на ее оптической оси , через которую луч света проходит , не меняя своего направления , получила название оптиче - ского центра линзы , рис . 10.4. Любая прямая , проходящая через оп - тический центр линзы под углом к главной оптической оси , называет - ся побочной оптической осью . Точка F на главной оптиче - ской оси собирающей линзы , в ко - торой собираются лучи , падающие на линзу параллельно ее главной оптической оси , называется глав - ным фокусом , рис . 10.5. т . О условные обозначения а ) б ) Рис . 10.4 F Рис . 10.5 Конспект лекций 136 Точка F на главной оптиче - ской оси рассеивающей линзы , в которой пересекаются продолже - ния преломленных в линзе расхо - дящихся лучей , падающих на нее параллельно главной оптической оси , называется мнимым фокусом линзы , рис . 10.6. Расстояние от центра лин - зы до главного фокуса называется фокусным расстоянием линзы . Фокусное расстояние собирающей линзы положительно , рассеивающей – отрицательно . Плоскости , про - веденные через фокусы линзы перпендикулярно к главной оптиче - ской оси , называются фокальными плоскостями . Чтобы опреде - лить изображение све - тящейся точки , в линзе находят точку пересече - ния двух преломленных лучей . Обычно для по - строения выбирают два луча , показанные на рис . 10.7. Луч 1 – падающий луч , параллельный глав - ной оптической оси ( преломляясь , он идет через фокус собираю - щей линзы или так от - клоняется в рассеиваю - щей линзе , чтобы его продолжение проходило через фокус ); луч 2 – падающий луч , прохо - дящий через оптический F Рис . 10.6 S 1 F F 3 S S 1 S F F Рис . 10.7 2 2 В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 137 центр линзы и не изменяющий свое направление ; луч 3 – через глав - ный фокус и далее после собирающей линзы , идущий параллельно главной оптической оси . При построении изображения линза считается очень тонкой . Формула линзы имеет вид F 1 f 1 d 1 , (10.8) где d – кратчайшее расстояние от светящейся точки до плоскости , проходящей через оптический центр линзы перпендикулярно ее глав - ной оптической оси ( знак минус в случае падения сходящегося свето - вого пучка , источник света – мнимый ), f – кратчайшее расстояние от изображения светящейся точки до той же плоскости , проходящей че - рез оптический центр линзы перпендикулярно главной оптической оси ( минус , когда изображение мнимое ), F – фокусное расстояние линзы ( минус для рассеивающей линзы ). Величина , обратная фокусному расстоянию линзы ( в метрах ), называется оптической силой линзы и выражается в диоптриях ( дптр ): D = F 1 . (10.9) Оптическая сила линзы определяется по формуле D = (n–1) ( 2 1 R 1 R 1 ) , (10.10) где n – показатель преломления вещества линзы относительно окру - жающей среды , R 1 и R 2 – радиусы кривизны поверхностей линзы ( от - рицательные для вогнутых линз ). Примеры построения изображений в наиболее типичных си - туациях показаны на рис . 10.8. Конспект лекций 138 фотоаппарат F 1 f 1 d 1 ; A f F 2F т .S 2F F 0 F т .S A проекционный аппарат F 1 f 1 d 1 ; A h F 2F F 2F F 0 H S d f h H A ? A F 1 f 1 F 1 F F F 2F F 0 F 1 f 1 F 1 A – нет A Н 2 F f ; 2 H h лупа F 0 F A A F 1 f 1 d 1 F 0 F A F 1 f 1 d 1 A F 1 f 1 d 1 F 0 F A d F A A Рис . 10.8 S 2F F 0 2F F 0 F 0 F В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 139 Из подобия треугольников , зная отношение f d , можно рас - считать отношение линейных размеров изображения предмета к его истинным линейным размерам , рис . 10.8. Оптическая сила составной оптической системы , включающей несколько прилегающих одна к другой линз , имеющих общую опти - ческую ось , равна сумме оптических сил всех линз оптической систе - мы . 10.2. Явления интерференции , дифракции и дисперсии в оптике Важными и интересными оптическими явлениями , имеющими разнообразные проявления в природе , являются интерференция , ди - фракция и дисперсия света . Поскольку на вступительных экзаменах в технические уни - верситеты этим темам в силу их сложности уделяется мало внимания ( вопросы требуют скорее ответа описательного характера ), мы оста - новимся кратко только на характеристике упомянутых явлений , от - сылая за деталями к рекомендованной литературе . При сложении в пространстве двух ( или нескольких ) волн может наблюдаться явление интерференции , при котором в отдель - ных его точках наблюдается усиление или ослабление амплитуды суммарных колебаний . При интерференции волн работает принцип суперпозиции , то есть результирующее колебание в каждой точке яв - ляется геометрической суммой отдельных колебаний , вызванных ка - ждой из складывающихся волн . Интерференция волн наблюдается , если они – когерентны ( разность их фаз постоянна во времени ). Рас - пространенным примером является : интерференция встречных оди - наковых волн , приводящая к образованию стоячей волны ( колебания струны , закрепленной с двух концов ) или интерференция света в тон - ких пленках , голография . Другое важное свойство волн – дифракция , то есть отклоне - ние при их распространении от законов геометрической оптики ( смотрите принцип Гюйгенса - Френеля ). Типичным знакомым приме - ром служит дифракционная решетка . Когда через нее пропускают Конспект лекций 140 белый свет ( постоянная решетки сравнима с длиной волны ), то раз - личные его составляющие отклоняются под разными углами ( сильнее всего длинноволновое излучение ) и образуют красивый радужный спектр . Во многом из - за дифракции мы слышим звуки в городе , имеющем много препятствий . Еще одной , знакомой нам , особенностью волн является жүктеу/скачать 1,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|