legile de reflexie și refracție a platformei de lumină, conținutul
reflexie 1.Zakony și refracție a luminii
Conform legii. Act prelomleniyab = a: b este egal cu unghiul de reflexie aotrazheniya, unghiul de incidență susține că fascicul când se trece de la un mediu cu un indice de refracție n1 cu un alt indice de refracție n2, relația
Sau = n1 = nasin2 - ugolg - unghiul de incidență, și. Aici gsin refracție ea (Figura 1). Rețineți că unghiurile de incidență, reflexie și refracție a razei măsurată de la perpendiculara (normal) la vosstavlennogo interfață între două medii la punctul de incidență.
Să acorde o atenție deosebită caracteristicilor optice ale mediului - indicele de refracție care indică de câte ori viteza luminii în vid, decât într-un mediu dat. Prin urmare, pentru orice mediu n 1.³ în aer, proprietățile optice apropiate de un vid, n = 1.
Un caz special este fenomenul de reflexie internă totală se observă la trecerea de la fascicul optic dens mediu (indice de refracție ridicat), în mediu optic mai puțin dens (inferior indice de refracție) n1> n2 (Fig. 2). Unghiul minim al fasciculului 0 apadeniya va raveng în care unghiul de refracție 900, denumit unghiul de limitare de reflexie internă totală. Și a = 1, păcatul gtogda de vreme ce păcatul 0 =.
^
2. Legea Snell
Din legea refracției razelor de lumină să fie de fapt non-rectilinie propagarea luminii într-un mediu eterogen. Acest mediu poate fi reprezentat ca un set de plăci subțiri cu diferiți indici de refracție, pentru care importanta si frumos legea lui Snell: prezența stratului intermediar nu afectează relația dintre unghiul de incidență al primului mediu și unghiul de refracție în urmă. Ie-a lungul direcției aleasă a ASIN relația ni i = Const.
D valideazć când mediul neomogen este un set de foi sau plăci cu diferite n1 indici de refracție, n2, n3, ... (fig. 3), iar mediul este transparent, fasciculul trece prin ea, și la interfețele straturilor (plăcile) ca urmare a relațiilor datorate legea refracției:
n1aSin1 = n2aSin2 = n3aSin3 = ... = niaSini.
Ie-a lungul direcția aleasă, relația niaSini = Const.
Rezultă că, dacă mediul este opac, iar fasciculul este reflectat de la unul din straturile sale, unghiul de incidență a razei primare a mediului egal cu unghiul fasciculului de ieșire în același mediu.
^
3. Legile optice paraxial
optică paraxial - este »tg» aoptika unghiuri mici de incidență și refracție. Pentru păcat mici unghiuri. Apoi, legea refracției sau primește vida na1ng = 2 - ugolg - unghiul de incidență și o. Aici, mozhnoaprelomleniya. Dacă în cursul rezolvării problemei necesită o valoare cos folosiți relația COSA »l -A2.
Una dintre legile opticii paraxial afirmă că grinzile înguste de raze paralele sistem de refractie merge într-un singur punct - focalizarea este (sau la un moment dat o să-i continue - focalizarea imaginar).
În Tora drept de optica consta raze paraxial care se abat de la un singur punct la un mic unghi raze concentrat de sistemul de refracție, de asemenea, într-un singur punct (cu aceeași rezervă în ceea ce privește imaginea virtuală). Aceste legi soluție bazată pe la multe probleme în cazul în care unul dintre elementele optice este un ochi, - din cauza valorii mici a ochiului elev se concentrează incidentul razele pe ea la un unghi mic. În esență, prin urmare, vom vedea punctul ca punct, și nu ca o sursă extinsă.
Acest lucru se explică prin faptul că o imagine clară a ochilor imperfecte ale subiectului se dovedește nu pe retina, dar în fața lui, în cazul în care o persoană este miop. sau în spatele ei, în cazul în care oamenii dalnozorok. În ambele cazuri, imaginea fiecărui punct de pe retină se obține sub formă de pete moi (Fig. 4), diametrul care depinde de diametrul sitei elev, iar gradul de miopie (sau hipermetropie) uman.
Cat este mai mic diametrul pupilei, mai îngust fasciculul de raze care creează puncte de imagine, spotul mai mic se obține pe retină. În lumina strălucitoare diametrul pupilei este redus, iar imaginea literelor pentru oameni care poartă ochelari nu sunt foarte puternice, este ușor neclară
explică în mod similar creșterea adâncimii de focalizare (adică zona care se obține pe film brusc) cu scăderea diametrului obiectivului camerei (Fig. 5).
^
4. Formula lentilă subțire
Un dispozitiv optic unic, care efectuează schimbarea în direcția de raze, o lentilă. Distinge de colectare lentile (pozitiv) și difuzorul (negativ). În cazul în care grosimea lentilei este de așa natură încât poate fi neglijată, atunci obiectivul este numit amenda.
4.1. Formula Rene Dekarta
Notând distanța de la sursa de lumină (sau obiect) la lentila d. distanța de la obiectiv la imagine f. (. Figura 6) lentilă distanța focală F-, legea de bază ia forma unei lentile subțire: ±. Acest tip de lentile apartine formula Rene Descartes (). Aici, punctul de plecare ca și în cazul în care centrul geometric lentilelor a fost scos (sau lentile în sine, deoarece poate fi neglijată în grosime).
Ar trebui să acorde o atenție la semnele care stau în formula unei lentile subțiri: Focusul lentilă convergentă - pozitiv, ^ F> 0; focalizarea de lentilă divergentă - este negativ, F <0, что и определяет названия линз.
Valid D și imaginea răsturnată este întotdeauna obținută numai prin utilizarea unei lentile de colectare, cu f> 0 și mijloace> 0 (este plasată înainte de semnul + este plasat în formula lentilă subțire).
Imaginea virtuala este întotdeauna o directă (de exemplu, nu inversat), în cazul în care f <0 и значит <0 (перед в формуле ставится знак минус).
Imaginea virtuală poate da ca o lentilă convergentă și divergentă. Lentila convergentă oferă o imagine virtuală într-un caz în care obiectul este între focalizarea și lentila, și zoom-ul.
Divergența lentile dă întotdeauna imaginea miniatură imaginar (fig. 7).
Astfel, o formulă lentilă subțire are mai multe variante:
+ - de colectare a lentilelor oferă o imagine reală a obiectului; în acest caz, obiectul este situat în fața F, iar imaginea> lentilele de colectare, la o distanță mai mare decât distanța focală, care face obiectul unei d inversat (creștere sau scădere);
+ - de colectare a lentilelor ofera o imagine imaginară a obiectului; în acest caz, obiectul F, și imaginea directă;<находится между линзой и фокусом, d
- lentilă divergentă oferă întotdeauna o imagine virtuală.
N De exemplu, dacă obiectul se află la o distanță de 30 cm de lentilă subțire, distanța focală este de 20 cm, localizarea imaginii poate fi găsită prin formula; = 60 cm.
4.2. formula Newton
Newton a schimbat „punctul de plecare“ și nu le-a luat una, ci doua - la punctele de față și din spate se concentreze. Notând a - distanța de la obiect la punctul central din față a cristalinului, și b - distanța de la obiectiv la imaginea de focalizare din spate (figura 8.). formula lentilă subțire ia forma :. Această formulă este cunoscut ca formula lui Newton ().
Cu referire la exemplul doar analizat: defini o locație a imaginii într-o lentilă subțire, distanța focală este de 20 cm, iar obiectul este la o distanță de 30 cm de aceasta, folosind formula lui Newton.
Aici, a = 10 cm, F = 20 cm, apoi 202/10 = 40 cm. Cu alte cuvinte, imaginea este la o distanță de 40 cm de la punctul central din spate a lentilei sau la o distanță de f = 60 cm de obiectiv în sine.
4.3. Formula V. Anantha
profesor american de fizica V. Anantha a sugerat punerea „punct de referință“ pe axa optică principală a lentilei nF, în cazul în care n este un număr întreg. Sensul pozitiv Ananta sugerat să ia în considerare direcția de focalizare a lentilei. Dacă ați pus „punctul de pornire“ la punctul de focalizare dublă, marcate cu litera A - distanța de la obiect pentru a dubla punctul focal în fața obiectivului, iar litera B - distanța de imagine pentru a dubla punctul focal al lentilei, cu formula Ananta ia forma :. În cazul în care obiectul se află în spatele focalizarea dublă, adică d> 2F, atunci A> 0. În cazul în care obiectul este situat la o distanță de lentile mai mică decât dublul distanței focale, A<0 .
Astfel, în acest exemplu F = 20 cm, h = (30-40) = 10 cm; atunci
V cm. Semnul „minus“, aceasta înseamnă că distanța este măsurată de puncte din lentila de focalizare dublă într-o direcție depărtată (fig. 8).
Sarcina 1.Sub rezerva situat la o distanță de 105 cm în fața obiectivului camerei, distanța focală este de 50 mm. În cazul în care filmul ar trebui să fie localizat?
Decizie. Calculele pot fi efectuate în centimetri, pentru că celelalte unități din formulele acolo.
Vom efectua calcule pe diferite formule.
Conform formulei de „punct de plecare“ Descartes - centrul lentilei;
d = 105cm, F = 5 cm; 5,25 cm (obiectiv).
Conform formulei lui Newton: „punctul de plecare“ - punctul central al lentilei; a = 105 - 5 = 100 cm; 0,25 cm (lentilă de focalizare reglabile sau 5,25 cm de lentilă).
Conform formulei Ananta „de referință“ - o lentilă de focalizare dublă;
A = 105 - 10 = 95 cm; B = 4,75 cm (punct cu dublă focalizare spre obiectiv, adică la o distanță de 5,25 cm de la obiectiv).
Am primit în toate cele trei cazuri, aceleași rezultate. Acest lucru înseamnă că, în fiecare caz specific este posibil să se utilizeze formula de mai sus din cele de mai sus, care dă calcule mai simple.