Законы геометрической оптики

1.

Законы геометрической
оптики.

2.

Развитие взглядов на природу света
Корпускулярная теория
(И.Ньютон)
Свет – это поток частиц, летящих
равномерно и прямолинейно
Волновая теория (Х.Гюйгенс)
Свет – это волны,
распространяющиеся в
пространстве
Корпускулярно-волновой
дуализм (двойственная
природа света)

3.

Оптика – раздел физики, изучающий свойства и
физическую природу света, а также его взаимодействие с
веществом.
Геометрическая оптика- это раздел оптики
изучающий законы распространения света в прозрачной
среде на основе представления о свете как совокупности
световых лучей.
Законы геометрической оптики:
1.
2.
3.
4.
Закон прямолинейного распространения света.
Закон отражения света.
Закон преломления света.
Закон независимости световых пучков.
Общий критерий применимости законов
геометрической оптики: размеры препятствия много
больше длины волны.
d»λ

4.

Прозрачная среда
Свет распространяется в прозрачной среде.
Прозрачной средой для света служат все видимые вещества и тела
природы. Прозрачная среда является той видимой частью
природы, в пределах которой заметно движение света.
Прозрачная среда видоизменяет проходящий свет. Она его
рассеивает, поглощает и отражает.
Опыт и теория показывают, что в различных прозрачных средах свет
распространяется с различными скоростями, меньшими
скорости света в вакууме.
с - скорость света в вакууме, с=300 000 000 м/с
в среде ʋ < с
в воздухе, вакууме ʋ = с
Оптически однородная среда – если во всех ее точках скорость
распространения света одинаковая.

5.

Фронт волны – «граница», совокупность точек одинаковой
фазы.
Плоская волна
Л
У
Ч
Фронт волны
Сферическая волна
Световой луч – это линия вдоль которой распространяется
энергия световых волн.
Скорость волны направлена по лучу.

6.

Закон прямолинейного ракспространения
света
В однородной оптической среде свет
распространяется прямолинейно
Закон объясняет:
Образование теней и полутеней;
Солнечные и лунные затмения;
Метод визирования в строительстве.

7.

Образование тени и полутени от двух
источников
Тень – область, недоступная для световых лучей из-за
препятствия на их пути.
Если лучи исходят из точки, создается полная тень. Если
лучи исходят из протяженного источника, то вокруг
полной тени создается полутень.
S1
S2

8.

Закон независимости световых пучков
Лучи света, пересекаясь не взаимодействуют, то есть
распространение световых лучей происходит
независимо друг от друга

9.

Поглощение света
Поглощение света поверхностью тела мы
воспринимаем как черный цвет поверхности;
частичное поглощение света воспринимается как
окрашивание поверхности в определенный цвет, в том
числе и в серый.

10.

Отражение света

11.

Закон отражение света
Угол падения – угол между падающим лучом и перпендикуляром к
границе раздела двух сред в точке падения.
Угол отражения – угол между отраженным лучом и перпендикуляром к
границе раздела двух сред в точке падения.

12.

Зеркальное отражение
Отражение параллельных
падающих лучей от
плоской поверхности, при
котором все отраженные
лучи параллельны

13.

Как получить изображение предмета в
плоском зеркале
Характеристики:
Мнимое
Равное
Прямое
Расстояние от
предмета до
зеркала равно
расстоянию от
зеркала до
изображения

14.

.
Закон преломления (закон Снелиуса)
луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр,
проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной
плоскости;
отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть
величина постоянная для данных сред.
п21
Угол преломления – угол между
преломленным лучом и
перпендикуляром к границе в точке
падения луча

15.

Относительный и абсолютный
показатели преломления света
Постоянную величину п21 называют относительным
показателем преломления второй среды относительно
первой.
Показатель преломления среды относительно вакуума
называют абсолютным показателем преломления
относительный показатель преломления двух сред равен
отношению их абсолютных показателей преломления:

16.

Относительный и абсолютный
показатели преломления света
Среду с меньшим абсолютным показателем
преломления называют оптически менее плотной
п21 < 1 среда более плотная, п21 >2 среда более плотная

17.

Явление полного отражения

18.

Ход лучей в плоскопараллельной
пластине и треугольной призме

19.

Вопросы для закрепления
Какова природа света? Какие теории существовали?
2.
Что такое оптика?
3.
Что изучает раздел геометрической оптики?
4.
Каково условие применимости геометрической оптики?
5.
Как распространяется свет в вакууме и однородных
средах?
6.
Что такое световой луч?
7.
В чем заключается закон прямолинейного
распространения света?
8.
В чем заключается закон независимости световых пучков?
9.
В чем заключается закон отражения света?
10. В чем заключается закон преломления света?
11. В чем состоит физический смысл показателя
преломления?
12. В чем заключается явление полного отражения света?
1.