Оптика. Корпускулярная и волновая теории света

1.

2.

Раздел физики, изучающий световые
явления. Название «оптика» (от греч.
«оптикос» зрительный), а световые
явления
обычно
называются
оптическими.

3.

Что такое свет?
• В 1865 году Максвелл пришел к выводу,
что свет — это электромагнитные
волны.

4. Корпускулярная и волновая теории света

корпускулярная
волновая
Изучением данной теории
Изучением данной теории
занимался Ньютон
занимался Гюйгенс
Свет – это поток частиц, идущих Свет
–
это
волны,
от источника во все стороны распространяющиеся в особой
(перенос вещества)
гипотетической среде - эфире,
заполняющем все пространство
Затруднения:
Почему
световые
пучки, проникающем внутрь всех тел
пересекаются в пространстве и Затруднения:
не гасят друг друга?
Прямолинейное распространение
и образование теней

5.

Геометрическая оптика

6.

Геометрическая оптика - раздел оптики, изучающий
законы распространения света в прозрачных средах,
законы отражения света от зеркальных поверхностей и
принципы построения изображений при прохождении
света в оптических системах. Рассматривает свет, как
поток частиц.
Основное положение геометрической оптики свет распространяется прямолинейно.

7.

Световой пучок — это
область пространства, в
пределах которой
распространяется свет.
параллельный
расходящийся
сходящийся
Световой луч — это линия,
указывающая направление
распространения света.

8. Закон отражения

Падающий луч, отраженный
луч и
перпендикуляр к
границе раздела двух
сред,
восстановленный в
точке
падения луча, лежат в одной
плоскости;
- Угол отражения β
равен углу падения α.
α= β

9. Применение прямолинейности распространения света

Прямолинейностью
распространения
света
объясняется образование тени и
полутени.
При
малых
размерах
источника получается только
тень.
При
больших
размерах
источника
света
создаются
нерезкие
тени
(тень
и
полутень).

10. Закон преломления

Падающий луч, преломленный луч
и перпендикуляр к границе раздела
двух сред, восставленный в точке
падения луча, лежат в одной
плоскости;
n
– относительный показатель
преломления
второй
среды
относительно первой:
Преломление света – это изменение
направления луча света при
пересечении
границы
между
средами.

11.

Абсолютным показателем
преломления называется
отношение скорости
распространения световой
волны в вакууме к ее скорости
распространения в данной
среде.
Относительный показатель
преломления показывает, во
сколько раз скорость света в
первой по ходу луча среде
отличается
от
скорости
распространения света во
второй среде.

12. Миражи

Когда лучи света проходят
через неоднородно нагретый
воздух, они искривляются.
Это приводит к появлению
миражей.

13.

Световой поток
Величина, измеряемая количеством
энергии, которую излучает источник света
за единицу времени называется световым
потоком
Ф
t
световой поток [лм] (люмен)
количество энергии [Дж]
время [с, мин, часы]

14.

Сила света. Освещенность
Величина, измеряемая количеством энергии, которое
излучается источником света за единицу времени внутри
телесного угла, называется силой света
I
Ф
световой поток [лм] (люмен)
сила света [кд] (кандела)
телесный угол [ср] (стерадианом)
Величина, измеряемая количеством световой энергии,
подающей на единицу поверхности тела за одну секунду,
называется освещенностью
световой поток [лм] (люмен)
Ф
Е
освещенность [лк] (люкс)
S
площадь поверхности [м2]

15. Линзы

• Линза- прозрачное
тело, ограниченное
двумя
сферическими
поверхностями

16. Типы линз

• Собирающие • Рассеивающиелинзы,
линзы,
преобразующие
преобразующие
параллельный
параллельный пучок
пучок световых
световых лучей в
лучей в сходящийся расходящийся
F

17. Основные линии и точки линзы

К
А
В
F
О
F
L
• Главная оптическая
ось линзы -АВ
• Главная плоскость
линзы
• Оптический центр
линзы - О
• Фокусы линзы - F
• Фокальная плоскость
линзы - KL

18. Основные характеристики линзы

• Фокусное расстояние F расстояние
от главного фокуса до центра линзы, м
• Оптическая сила - величина, обратная
фокусному расстоянию D=1/F, дптр
(диоптрий)
• Увеличение линзы – отношение высоты
изображения к высоте предмета Г = H/h

19. Формула тонкой линзы

1/ F= 1/ d+1/ f
• d – расстояние от
предмета до линзы,
м
• f – расстояние от
линзы до
изображения, м
• F – фокусное
расстояние линзы, м
В
А
А
d
f
В
cобирающая линза F>0
рассеивающая линза F<0
изображение действительное
f>0
изображение мнимое f<0

20. Построение изображения предмета в линзе

В
1
А
А
2
3
В
1. Луч, падающий
параллельно главной
оптической оси,
проходит через фокус
линзы
2. Луч, падающий в
оптический центр
линзы, идёт, не
преломляясь.
3. Луч, падающий в фокус
линзы, идёт
параллельно главной
оптической оси

21. Волновая оптика

22.

Явления интерференции и дифракции
можно было объяснить, если свет считать волной
Интерференция света
сложение световых волн
Дифракция света
огибание малых препятствий
Явления излучения и поглощения
можно было объяснить, если свет считать потоком частиц
Излучение света
процесс испускания и
распространения
энергии в виде волн
и частиц.
Поглощение
света
уменьшение
интенсивности
излучения света

23.

Дисперсия света
Белый свет представляет собой
набор волн различной длины.
400 нм света 760 нм
Свет,
представляющий собой набор
одинаковой длины – монохроматичный.
Свет,
волн
представляющий собой набор волн
различных длин
– полихроматичный. (Белый
свет является полихроматичным).

24.

Дисперсия света
Дисперсия – разложение света в спектр.
От латинского слова dispersio – рассеяние.
400 нм
500 нм
УФ
600 нм
700 нм
ИК
Длины волн в вакууме

25. Дисперсия света

Диспе́рсия
све́та
(разложение света) — это
явление
зависимости
абсолютного показателя
преломления вещества
от длины волны (или
частоты)
света,
или
зависимость
скорости
света в веществе от
длины
волны
(или
частоты).
Разложение света в
спектр вследствие
дисперсии при
прохождении через
призму
(опыт Ньютона)

26.

Дисперсия света
Пример дисперсии света – радуга. (Разложение света
в спектр происходит из-за преломления лучей
сферическими капельками воды и отражения от их
внутренней поверхности.)
солнечный свет
капли воды
к наблюдателю

27.

Интерференция света
Интерференция – явление
наложения волн, вследствие
которого
наблюдается
устойчивое
во
времени
усиление
или
ослабление
результирующих колебаний в
различных
точках
пространства.
Устойчивая во времени интерференционная
картина может наблюдаться только при сложении
когерентных волн.

28.

Интерференционная картина
Опыт Юнга по интерференции света
Когерентными наз.
волны с одинаковой
частотой, с постоянной
разностью фаз,
колебания которых
происходят в одной
плоскости.

29.

30.

Дифракцией света
называется совокупность
оптических явлений,
обусловленных волновой
природой света и
наблюдающихся при его
распространении в среде с
резко выраженными
неоднородностями.
В результате происходит
огибание волнами
препятствий, размеры
которых соизмеримы с
длиной волны.

31. Дифракционная решетка

Дифракционная решетка
– это совокупность большого
числа очень узких щелей,
разделенных непрозрачными
промежутками.
С помощью дифракционной
а – ширина прозрачных щелей решетки можно проводить
очень точные измерения
b – ширина непрозрачных
длины волны.
промежутков
d = a + b; где
d – период
решетки
d sinα = k λ, где к = 0,1,2,…

32.

Поляризация света
Свет
волна.
– электромагнитная волна – поперечная

33.

Поляризация света
Естественный (неполяризованный) свет – свет, в
котором присутствуют все возможные направления
вектора напряженности.
Е
Поляризованный свет – свет, в котором присутствует
только одно направление вектора напряженности,
перпендикулярное направлению распространения
волны.
Е
Е
Е

34.

Поляризация света
Свет поляризуется при прохождении через поляроид.
Свет не
проходит
Неполяризованный
Поляризованный
свет
свет

35.

Поляризация света
Поляроид – вещество, вызывающее поляризацию света.