Оптика. Световые волны. Спектры и излучения

1.

2.

Оптика
Устройство глаза
Аккомодация
Световые волны. Спектры и излучения.
Дисперсия света
Дифракция света
Закон отражения света
Законы преломления света
Интерференция света
Виды излучений

3.

О́ птика — раздел физики, рассматривающий
явления, связанные с распространением
электромагнитных волн преимущественно
видимого и близких к нему диапазонов
(инфракрасное
и
ультрафиолетовое
излучение). Оптика описывает свойства света и
объясняет связанные с ним явления. Методы
оптики используются во многих прикладных
дисциплинах, включая электротехнику, физику,
медицину (в частности, офтальмологию).

4.

Глаз человека представляет собой сложную
оптическую систему, которая по своему
действию аналогична оптической системе
фотоаппарата. Глаз имеет почти шарообразную
форму и диаметр около 2,5 см. Снаружи он
покрыт защитной оболочкой белого цвета –
склерой. Передняя прозрачная часть склеры
называется
роговицей.
На
некотором
расстоянии от нее расположена радужная
оболочка , окрашенная пигментом. Отверстие в
радужной оболочке представляет собой зрачок.
В зависимости от интенсивности падающего
света зрачок рефлекторно изменяет свой
диаметр приблизительно от 2 до 8 мм, т.е.
действует подобно диафрагме фотоаппарата.

5.

Между роговицей и радужной оболочкой
находится прозрачная жидкость. За
зрачком
находится
хрусталик
–
эластичное линзоподобное тело. Особая
мышца может изменять в некоторых
пределах форму хрусталика, изменяя тем
самым его оптическую силу. Остальная
часть глаза заполнена стекловидным
телом. Задняя часть глаза – глазное дно,
оно покрыто сетчатой оболочкой ,
представляющей
собой
сложное
разветвление зрительного нерва с
нервными окончаниями – палочками и
колбочками,
которые
являются
светочувствительными элементами.

6.

Лучи света от предмета, преломляясь на
границе воздух–роговица, проходят
далее через хрусталик (линзу с
изменяющейся оптической силой) и
создают изображение на сетчатке.
Роговица,
прозрачная
жидкость,
хрусталик
и
стекловидное
тело
образуют
оптическую
систему,
оптический центр которой расположен
на расстоянии около 5 мм от роговицы.
При расслабленной глазной мышце
оптическая сила глаза приблизительно
равна 59 дптр, при максимальном
напряжении мышцы – 70 дптр.

7.

Аккомодация - это способность глаза рефлекторно изменять
оптическую силу глазной оптики в зависимости от положения
предмета.
Область аккомодации глаза можно определить положением двух
точек:
дальняя точка аккомодации определяется положением предмета,
изображение которого получается на сетчатке при расслабленной
глазной мышце. У нормального глаза дальняя точка аккомодации
находится в бесконечности.
ближняя точка аккомодации –
расстояние от рассматриваемого
предмета до глаза при
максимальном напряжении
глазной мышцы.
Ближняя точка нормального глаза
располагается на расстоянии 10–20 см от глаза. С возрастом это
расстояние увеличивается.

8.

Спектр
в физике — распределение
значений физической величины (обычно
энергии, частоты или массы). Графическое
представление
такого
распределения
называется
спектральной
диаграммой.
Обычно под спектром подразумевается
электромагнитный спектр — спектр частот
(или, что то же самое, энергий квантов)
электромагнитного излучения.

9.

Диспе́ рсия све́ та (разложение
света)
—
это
явление,
обусловленное зависимостью то же
самое,
зависимость
фазовой
скорости света в веществе от длины
волны
(или
частоты).
Экспериментально
открыта
Ньютоном около 1672 года, хотя
теоретически достаточно хорошо
объяснена значительно позднее.

10.

Один из самых наглядных примеров
дисперсии — разложение белого света при
прохождении его через призму (опыт
Ньютона). Сущностью явления дисперсии
является неодинаковая скорость
Разложение света в спектр
вследствие дисперсии при
распространения лучей света c различной
прохождении через призму
(опыт Ньютона)
длиной волны в прозрачном веществе —
оптической среде. Обычно чем больше частота волны, тем больше
показатель преломления среды и меньше ее скорость света в ней:
у красного цвета максимальная скорость в среде и минимальная
степень преломления,
у фиолетового цвета минимальная скорость света в среде и
максимальная степень преломления.

11.

Дифракция света - отклонение
На рисунке изображена плоская световая волна,
падающая на непрозрачный экран с отверстием.
За экраном фронт результирующей волны
(огибающая всех вторичных волн) искривляется,
в результате чего свет отклоняется от
первоначального направления и попадает в
область геометрической тени.
световых волн от прямолинейного
распространения,
огибание
встречающихся препятствий.
Качественно явление дифракции
объясняется на основе принципа
Гюйгенса-Френеля.
Волновая
поверхность в любой момент времени
представляет
собой
не
просто
огибающую вторичных волн, а
результат интерференции.

12.

Луч падающий, луч отраженный и нормаль к отражающей
поверхности в точке падения лежат в одной плоскости, причем угол
падения равен углу отражения.

13.

1)
Падающий
луч,
преломленный и нормаль к
границе раздела двух сред в
точке падения лежат в одной
плоскости.
2) Отношение синуса угла
падения
к
синусу
угла
преломления есть величина
постоянная для этих двух
сред, равная относительному
показателю
преломления
второй среды относительно
первой.

14.

Интерференция
волн – сложение
световых
двух волн,
вследствие которого наблюдается
устойчивая во времени картина
усиления
или
ослабления
результирующих
световых
колебаний в различных точках
пространства.

15.

Тепловое излучение
Электролюминесценция
Виды
излучений
Катодолюминесценция
Хемилюминесценция
Фотолюминесценция

16.

Это самый распространенный и простой вид излучения.
Источниками его являются:
Солнце
Пламя
Лампа накаливания

17.

Это явление наблюдается при разряде в газах, при котором
возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн.
Благодаря этому разряд в газе сопровождается свечением.
Рекламные надписи
Северное сияние

18.

При некоторых химических реакциях, идущих с выделением
энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на
излучение света, причем источник света остается холодным.
Кусок дерева, пронизанный
светящейся грибницей
Рыба, обитающая
на большой глубине

19.

Это свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их
электронами. Благодаря катодолюминесценции светятся экраны
электронно–лучевых трубок телевизоров.
Электронно–лучевая трубка
телевизоров

20.

Видимое излучение —
электромагнитные волны,
воспринимаемые человеческим
глазом, которые занимают
участок спектра с длиной волны
приблизительно от 380 (фиолетовый) до 780 нм
(красный). Такие волны занимают частотный
диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное
излучение с такими длинами волн также называется
видимым светом, или просто светом (в узком смысле
этого слова). Наибольшую чувствительность к свету
человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в
зелёной части спектра.