1- дәріс. Кіріспе жарықтың табиғаты жайындағы ілімнің дамуы. ХVІІ ғасырдың аяқ кезінде жарықтың табиғаты жайында екі түрлі ғылыми түсінік болды: жарықтың корпускулалық теориясы мен-жарықтың толқындық теориясы
жүктеу/скачать 5,21 Mb.
|
лекция оптика
| n2 / n1 1 /2 n21 (10)
Осы жағдай үшін сынудың, екінші заңының формуласын былайша жазуға болады: sini / sin n2 / n1 (11) Жарықтың толық шағылуы. Шектік бұрыш. Жарық кӛзін қайсыбір мӛлдір ортаға орналастырып, жарық сәулелерінің оптикалық жағынан алғанда тығыздығы аздау болатын ортаға ӛтуін бақылайық, бұл орта мысалға, ауа болсын делік (18-сурет). Шектесу бетінде жарық шағылады, сынады; i түсу бұрышы артқан сайын шағылған сәуленің энергиясы артып отырады да, ал сынған сәуленің энергиясы кеміп отырады. Сонымен қатар қайсыбір iшек түсу бұрышы кезінде сынған сәуле орталардың шектескен бетін бойлай кетеді де, ал түсу бұрышы iшек шамасынан артық болатын кезде сынған сәулелер жалпы болмайды. Мұндай құбылысты тек жарық шектесу бетіне оптикалық тығызырақ жақтан түсетін кезде, яғни жарық; сынған кезде перпендикулярдан, орталардың шектесу бетіне қарай ауытқитын кезде бакылауға болады. Жарықтың мӛлдір орталардың шектескен бетінен толық 18-сурет
шағылатын құбылысы жарықтың толық шағылуы деп аталады.
Жартылай шағылатын сәулелерді толық шағылатын сәулелерден айырып тұратын шекара iшек бұрышының мәнімен анықталады (18-сурет). сыну бұрышы / 2 болатын кездегі сәулелерден, iшек түсу бұрышын түсудің шектік бұрышы деп атайды. Толық шағылудың тек шектесу бетіне iшек шектік бұрыштан үлкен i бұрышпен келіп түсетін сәулелерде ғана болатындығын айта кетелік. Әрбір кезде шектік бұрыштың мәнін екі ортаның са-лыстырмалы сыну кӛрсеткіші бойынша анықтауға болады. Шындығында да, iшек бұрышы үшін / 2 болатындықтан, (11) формуладан sin iшек / sin( / 2) n2 / n1 болады. sin( / 2) 11 екендігн ескере отырып, ақыры мынаған келеміз sin iшек n2 / n1 (12) Жарық қайсыбір ортадан вакуумге (ауаға) ӛткен кезде (12) қатынас sin iшек 1/ n (12 а) түріне келеді. Жарықтың толық шағылу құбылысы жарық ӛткізгішн талшықтар қондырғыларында пайдаланылады. Мӛлдар талшықтың бір шеті арқылы бағытталған жарық талшықтың қабырғасынан кӛптеген рет шағылып және оның барлық иілімдерін қайталай отырып, оның екінші шетінен шығады. Жарық ӛткізгіштер оптикалық байланыста пайдаланылады. Жарық ӛткізгіш бойынша ӛтіп жатқан жарықты модуляциялау арқылы байырғы жоғарғы жиілікті кабельге қарағанда қайда кӛп информация беруге болады. Жарықтың параллель жазық пластинка және үш жақты призма арқылы ӛтуі. Толық шағылатын призма. Жақтары жазық және ӛзара параллель болатын мӛлдір пластинканың жарықтың ӛту жолын қалай ӛзгертетінін анықтайық, Мұндай пластинканың мысалы ӛзімізге шыли таныс терезенің әйнегі. Сыну кӛрсеткіші п болатын заттан жасалған пластинкаға ауадан , i1 бұрышпен жарықтың жіңішке АО1 шоғы түсетін болсын (19-сурет). Пластинканың жоғары жағынан сынған бұл жарық шоғы пластинканың ішінде О1О2 бойымен ӛтіп екінші рет тӛменгі жақтан сынады да, ауаға ӛтіп О2В бойымен кетеда. i және бұрыштарын салыстырайық. Жоғарғы жақ үшін сынудың екінші заңы бұл жағдайда sini1 / sin 1 n түрін қабылдайды, ал тӛменгі жақ үшін 19-сурет 20-сурет sini2 / sin 2 1/ n болады. 1 және i2 тең болатындыктан, осы теңдіктерді мүшелеп бӛлгеннен кейін, мынаған келеміз: sin i1 / sin 2 1 осыдан sini1 sin 2 және i1 2 . Бұл — AO1 сәуле O2 B сәулеге параллель деген сӛз. Демек жарық сәулесі жазық және параллель жақтары бар пластинканы ӛткеннен кейін ӛзіне ӛзі параллель ығысады екен. Пластинканы ӛткен кезде сәуленің ығысу шамасы неғұрлым пластинка қалың болса және неғұрлым оның затының сыну кӛрсеткіші үлкен болса, солғұрлым үлкен болады. Сонымен қатар d ығысу сәулелердің i1 түсу бұрышына да тәуелді болады. Сондықтан, адам қалың мӛлдір пластинка арқылы қараған кезде оған барлық денелер ығысып кеткен тәрізді кӛрінеді (20-сурет). Практикалық оптикада үшжақтық мӛлдір призмаларды жиі пайдаланады. Призманың жарықтың кіріп және одан шығатын екі жағы оның сындырғыш жақтары деп аталады, ал осы жақтардың арасындағы екі жақты ( бұрыш призманың сындырғыш бұрышы деп аталады.
21-сурет 22-сурет 23-сурет
Сыну кӛрсеткіші п болатын призмаға ауадан түсі белгілі жіңішкее АО1 жарық шоғы түсетін болсын (20 а-сурет). Ол призмада О1О2 жолмен жүреді. Призмадан шыққан кезде ол перпендикулярдан призманың тӛменгі жағына қарай ауытқиды да, О2 В бойымен кетеда. Сӛйтіп, призма арқылы ӛткен жарық шоғы оның табанына қарай ауытқиды. Призмаға дейін жарық АО1 бағытында, ал призмадан кейін О2 В бағытында кететін
болады.
Сыну кӛрсеткіші п толқын ұзындығына тәуелді болатындықтан, призмадағы сәуленің ауытқуы сәуленің түсіне тәуелді болады. Мысалы, қызыл сәулелер күлгін сәулелерге қарағанда азырақ бұрышқа бұрылады.
Енді үш жақты призманы қайсыбір ортаға орналастырайық та, призманың затының сыну кӛрсеткіші ортаның сыну кӛрсеткішімен салыстырғанда бірден кіші болсын делік, онда АО1 сәуле призмадан ӛткеннен кейін призманың табан жағына емес, ( сындырғыш бұрышы жағына қарай бұрышқа ауытқиды (20 б-сурет). Есептеулер кӛрсеткендей, шыны үшін шектік бұрыш 42° шамалас болады екен. Сондықтан бұрыштары 45°-тан болатын үшбұрышты шыны призмада жарықтың толық шағылуын алуға болады. 22 а-суретте осындай призмада сәулелердің 90°-қа бұрылуы ал 22 б-суретте мұндай призмада кескіннің қалай аударылатындығы кӛрсетілген. 22 в-суретте тура кӛру призмасы және ондағы сәулелердің жолы кӛрсетілген. Сәулелер бұрынғы бағытында таралғанымен, олар орындарын ауыстырған: жоғарғы сәуле тӛменгімен, тӛменгі сәуле жоғарғы сәулемен. Линзалар
Жинағыш және шашыраткыш линзалар. Оптикалық остер. Линзаның оптикалық центрі. Линза деп екі тегіс дӛңес немесе ойыс беттермен шектелген мӛлдір денені атайды (беттердің біреуі жазық болуы мүмкін). Кӛбінеше линзалардың бетін сфералық етіп жасайды да, ал линзаның ӛзі сыну кӛрсеткіші тандап алынатын шынының арнаулы сорттарынан жасалады. Линзалар ортасына қарай қалыңдап отыратын дӛңес (23 а,в-суреттер) және ортасына қарай жұқаратын ойыс (23 г,е-суреттер) линзалар 24-сурет
Линзаның беттерінің сфералық қисықтық центрлері С1 және С2 центрлері арқылы ӛтетін немесе линзаның жазық бетіне С сфералық центр арқылы перпендикуляр ӛтетін түзу линзаның осі деп аталады. Оптикалық ості бойлай бағытталған сәуле линзадан сынбай ӛтеді. Дӛңес линза сәулелерді бір нүктеде жинайды (26 а-сурет). Сондықтан дӛңес линзаларды жинағыш линзалар деп атайды. Ойыс линзалар шашыратқыш линзалар деп аталады. (24 б-сурет). 25-сурет 26-сурет Әрбір линзаның ішінде оның оптикалық бас осінің бойында О нүкте болады (25-сурет), ол аркылы ӛтетін сәуле линзадан шыққаннан кейін де бастапқы бағытын ӛзгертпейді. О нүктені линзаның оптикалық центрі деп атайды. Қалындығы мӛлшерлерімен салыстырғанда кӛш аз болатын линзалар жұқа линзалар деп аталады. Жұқа линзаларда олардың оптикалық центрі арқылы ӛтетін сәулелер сынбайды. Жұқа линзалардың шартты белгілері 26-суретте кӛрсетілген (а — жинағыш, ал б — шашыратқыш линзалар). Линзаның оптикалық центрі арқылы ӛтетін түзуді (оптикалық бас остен басқа) қосалқы оптикалық ось деп атайды (27-суреттегі КМ, К'М' түзулер). Линзаның бас фокустері және фокаль жазықтықтары. Егер жинағыш линзаға оның оптикалық бас осіне параллель сәулелер шоғын жіберсек, онда олар линзаның екінші жағында Ф нүктеде жиналады. (28 а-сурет). Шашыратқыш линзада мұндай сәулелер линзадан кейін олардың созындылары бір Ф нүктеде жиналатындай түрде шашыраңқы шоқ болып кетеді (28 б-сурет). 27-сурет
28-сурет
Сынғанға дейін линзаның оптикалық бас осіне параллель келетін сәулелердің жиналатын линзаның бас оптикалық осіндегі Ф нүктені линзаның бас фокусы деп атайды. Осы айтылғандардан кӛретініміздей жинағыш линзаның бас фокусы шын да. ал шашыратқыш линзаның бас фокусы жалған болады. Әрбір линзаның оның О оптикалық центріне қатысты симметриялы орналасқан екі бас фокусы болады. Линзаның бас фокусы мен оның оптикалық центрінің F ара қашықтығы бас фокус аралық деп аталады. Егер бас фокус шын болса, онда F оң, ал жалған болса, F теріс деп алынады. Сәулелер линзаға оның қосалқы осіне параллель түскен кезде, мысалы АО (29-сурет), онда линзадан сынып ӛткен соң остің бойындағы бір В нүктеде жиналады, оны линзаның фокусы деп атайды. Линзаның түрліше фокустары санының кӛп болатындығы анық, бірақ олардың барлығы да КМ фокаль жазықтығында жатады. Фокаль жазықтығы деп линзаның оптикалың бас осіне перпендикуляр және оның бас фокусы арқылы ӛтетін жазықтықты атайды. Әрбір линзаның екі фокаль жазықтығы болады. Сонымен, линзаның кез-келген оптикалық осіне параллель сәулелер сынғаннан кейін осы остің линзаның фокаль жазықтығымен қиылысатын нүктесінде жиналады (29 а-сурет). Жинағыш линзаның фокаль жазықтығы шын, ал шашыратқыш линзаныкі — жалған болады (29 б-сурет). Линзаның оптикалық күші. Бас фокустың қалпының линзаның кӛмегімен алынатын кескінінің мӛлшері мен түріне үлкен әсері бар. Линзаның оптикалық осіндегі бас_ фокустың қалпымен анықталатын, линзаның оптикалық қасиеттерін сипаттайтын D шамасын линзаның оптикалық күші деп атайды. Линзаның оптикалық күші осы линзаның F бас фокус қашықтығына кері санмен ӛлшенеді: D F1 осыдан оптикалық күштің бірлігі шығады: жүктеу/скачать 5,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|