Оптика. Природа света

1.

«Оптика»
ПРИРОДА СВЕТА

2.

3.

Природа света
17 век
Исаак Ньютон
корпускулярная теория (свет – поток частиц)
Христиан Гюйгенс
волновая теория (свет – волна)
19 век
Джеймс Кларк Максвелл
– электромагнитная природа света
20 век
Макс Планк
– квантовая природа света

4.

Корпускулярная и волновая теории света
корпускулярная
Изучением данной теории занимался
Ньютон
Свет – это поток частиц, идущих от
источника во все стороны (перенос
вещества)
Затруднения:
Почему световые пучки, пересекаются в
пространстве
волновая
Изучением данной теории занимался Гюйгенс
Свет – это волны, распространяющиеся в
особой гипотетической среде - эфире,
заполняющем все пространство проникающем
внутрь всех тел
Затруднения:
Прямолинейное распространение и
образование теней
Во второй половине XIX века(Максвелл) – свет
рассматривали как волну.
В начале XX века представления о природе света изменились.
Свет при излучении и поглощении ведет себя подобно потоку частиц

5.

Корпускулярно-волновой дуализм физический принцип, утверждающий, что
любой объект природы может вести себя
и как частица, и как волна.

6.

Опыт Майкельсона, 1927 г.
(применение вращающихся зеркал)
С=299 792 458 ±1,2 м/с
Скорость света в вакууме не зависит от скорости
движения источника света или наблюдателя и одинакова
во всех инерциальных системах отсчета!
8
С =3·10 м/с

7.

Геометрическая оптика
•Когда размеры препятствий для света намного
больше длины световой волны, то применимо
представление о лучах света.
•В этих случаях волновые свойства света не
проявляются и можно использовать законы
геометрической оптики.

8.

9.

10.

11.

12.

Принцип Гюйгенса
Каждая точка, до
которой дошло
возмущение, сама
становится
источником
вторичных
сферических волн.
Волновая поверхность
– огибающая
вторичных волн.
12

13.

1) Закон
прямолинейного
распространения
света
Свет в однородной среде распространяется
прямолинейно и равномерно

14.

15.

2)закон
Отражение света
S1
S
α ϒ
•Угол отражения равен
углу падения.
1
M 2
O
•Отраженный луч лежит в
одной плоскости с
падающим лучом и
перпендикуляром к границе
раздела двух сред,
восставленным в точке
падения луча.
N
•SO – падающий луч
•OS1 - отраженный луч
•α – угол падения
•ϒ – угол отражения
•МN – граница раздела двух сред

16.

17.

Зеркальное отражение
S
M O
O1
N
O2
OS = OS1
S1 После отражения от зеркальной плоской
поверхности лучи идут так, как будто они
испущены из одной точки S1.

18.

Особенности построения
изображения в плоском зеркале
Зеркало – З
А
1
1. Тело – АВ
2
2. Перпендикуляры - 1 и 2
3. Продолжение
перпендикуляров – 3 и 4
З
3
В
4
4. Изображение – А1В1

19.

Преломление света

20.

3)Закон Преломление света
S
S1
n1
γ
α
1
o
2
•SO – падающий луч;
•OS2 - преломленный
луч;
β
n2
S2
•α – угол падения;
•β - угол
преломления.

21.

Законы преломления света
•Преломленный луч, падающий луч и перпендикуляр к
границе раздела двух сред, восставленный в точке падения
луча, лежат в одной плоскости.
•Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления
есть величина постоянная для данных двух сред, равная
отношению скоростей света в этих средах.
sin
1
n2
n2 1 const
sin
2
n1

22.

Показатели преломления света
•ni - абсолютный показатель преломления i-ой среды
относительно вакуума:
c
nср
ср
•n21 - относительный показатель преломления второй
среды относительно первой:
n2
n21
.
n1
•Если n2 > n1, то вторая среда оптически более
плотная, чем первая.

23.

Полное внутреннее отражение
•Отражение света, падающего из оптически
более плотной среды на границу с оптически
менее плотной средой под углом падения,
большим некоторого критического угла,
называется полным внутренним отражением.

24.

25.

26.

Линзы. Построение
изображений в линзе

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

65.

66.

67.

68.

69.

70.

71.

72.

73.

74.

75.

76.

77.

78.

79.

80.

Поляризация – это характеристика поперечных волн. Она
описывает положение вектора колеблющейся величины в
плоскости, перпендикулярной направлению распространения
волны.
Согласно теории Максвелла, световые волны поперечны. Это
значит, что векторы E и H взаимно перпендикулярны и
колеблются перпендикулярно вектору скорости
распространения волны.

81.

Поляризация света широко применяется на
практике.
Пример, с которым знакомы почти все – 3Dкинематограф.
Еще один пример – поляризационные очки, в
которых не видно бликов солнца на воде, а свет
фар встречных машин не слепит водителя.
Поляризационные фильтры применяются в
фототехнике, а поляризация волн используется
для передачи сигналов между антеннами
космических аппаратов.