Star News
Η οπτική ως κλάδος της φυσικής. Η οπτική είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες του φωτός. Οπτικές συσκευές Τι μελετά η οπτική στη φυσική
Η γεωμετρική οπτική είναι μια εξαιρετικά απλή περίπτωση οπτικής. Στην πραγματικότητα, αυτή είναι μια απλοποιημένη εκδοχή της οπτικής κυμάτων, η οποία δεν εξετάζει και απλά δεν υποθέτει φαινόμενα όπως η παρεμβολή και η περίθλαση. Εδώ όλα απλοποιούνται στο όριο. Και αυτό είναι καλό.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
γεωμετρική οπτική- ένας κλάδος της οπτικής που ασχολείται με τους νόμους της διάδοσης του φωτός σε διαφανή μέσα, τους νόμους της ανάκλασης του φωτός από τις επιφάνειες του καθρέφτη, τις αρχές της κατασκευής εικόνων όταν το φως διέρχεται από οπτικά συστήματα.
Σπουδαίος!Όλες αυτές οι διαδικασίες εξετάζονται χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι κυματικές ιδιότητες του φωτός!
Στη ζωή, η γεωμετρική οπτική, όντας ένα εξαιρετικά απλοποιημένο μοντέλο, βρίσκει ωστόσο ευρεία εφαρμογή. Είναι σαν την κλασική μηχανική και τη θεωρία της σχετικότητας. Συχνά είναι πολύ πιο εύκολο να γίνει ο απαραίτητος υπολογισμός στο πλαίσιο της κλασικής μηχανικής.
Η βασική έννοια της γεωμετρικής οπτικής είναι ακτίνα φωτός.
Σημειώστε ότι μια πραγματική δέσμη φωτός δεν διαδίδεται κατά μήκος μιας γραμμής, αλλά έχει μια πεπερασμένη γωνιακή κατανομή, η οποία εξαρτάται από το εγκάρσιο μέγεθος της δέσμης. Η γεωμετρική οπτική αγνοεί τις εγκάρσιες διαστάσεις της δέσμης.
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός
Αυτός ο νόμος μας λέει ότι το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή σε ένα ομοιογενές μέσο. Με άλλα λόγια, από το σημείο Α στο σημείο Β, το φως κινείται κατά μήκος της διαδρομής που απαιτεί τον ελάχιστο χρόνο για να ξεπεραστεί.
Ο νόμος της ανεξαρτησίας των ακτίνων φωτός
Η διάδοση των ακτίνων φωτός γίνεται ανεξάρτητα η μία από την άλλη. Τι σημαίνει? Αυτό σημαίνει ότι η γεωμετρική οπτική υποθέτει ότι οι ακτίνες δεν επηρεάζουν η μία την άλλη. Και απλώθηκαν σαν να μην υπήρχαν καθόλου άλλες ακτίνες.
Νόμος της ανάκλασης του φωτός
Όταν το φως συναντά μια επιφάνεια καθρέφτη (ανακλαστική), εμφανίζεται ανάκλαση, δηλαδή αλλαγή στην κατεύθυνση διάδοσης της δέσμης φωτός. Άρα, ο νόμος της ανάκλασης δηλώνει ότι η προσπίπτουσα και η ανακλώμενη δέσμη βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο μαζί με το κανονικό που τραβιέται στο σημείο πρόσπτωσης. Επιπλέον, η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης, δηλ. Η κανονική χωρίζει τη γωνία μεταξύ των ακτίνων σε δύο ίσα μέρη.
Νόμος της διάθλασης (Snell)
Στη διεπαφή μεταξύ των μέσων, μαζί με την ανάκλαση, συμβαίνει διάθλαση, δηλ. Η δέσμη χωρίζεται σε ανακλώμενη και διαθλασμένη.
Παρεμπιπτόντως! Υπάρχει έκπτωση για όλους τους αναγνώστες μας 10% στο κάθε είδους εργασία.
Η αναλογία των ημιτόνων των γωνιών πρόσπτωσης και διάθλασης είναι σταθερή τιμή και ισούται με την αναλογία των δεικτών διάθλασης αυτών των μέσων. Αυτή η τιμή ονομάζεται επίσης δείκτης διάθλασης του δεύτερου μέσου σε σχέση με το πρώτο.
Εδώ αξίζει να εξεταστεί χωριστά η περίπτωση του συνολικού εσωτερικού προβληματισμού. Όταν το φως διαδίδεται από ένα οπτικά πυκνότερο μέσο σε ένα λιγότερο πυκνό μέσο, η γωνία διάθλασης είναι μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης. Αντίστοιχα, με αύξηση της γωνίας πρόσπτωσης, θα αυξηθεί και η γωνία διάθλασης. Σε μια ορισμένη οριακή γωνία πρόσπτωσης, η γωνία διάθλασης θα γίνει ίση με 90 μοίρες. Με περαιτέρω αύξηση της γωνίας πρόσπτωσης, το φως δεν θα διαθλαστεί στο δεύτερο μέσο και η ένταση της προσπίπτουσας και της ανακλώμενης ακτίνας θα είναι ίση. Αυτό ονομάζεται συνολική εσωτερική αντανάκλαση.
Ο νόμος της αναστρεψιμότητας των ακτίνων φωτός
Ας φανταστούμε ότι μια δέσμη, που διαδίδεται προς κάποια κατεύθυνση, έχει υποστεί μια σειρά αλλαγών και διαθλάσεων. Ο νόμος της αναστρεψιμότητας των ακτίνων φωτός δηλώνει ότι εάν μια άλλη δέσμη εκτοξευθεί προς αυτή τη δέσμη, θα ακολουθήσει την ίδια διαδρομή με την πρώτη, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Θα συνεχίσουμε να μελετάμε τα βασικά της γεωμετρικής οπτικής και στο μέλλον θα εξετάσουμε οπωσδήποτε παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων για την εφαρμογή διαφόρων νόμων. Λοιπόν, αν τώρα έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, καλώς ήρθατε στους ειδικούς για τις σωστές απαντήσεις. φοιτητική υπηρεσία. Θα σας βοηθήσουμε να λύσετε οποιοδήποτε πρόβλημα!
Ένας από τους αρχαίους και ογκώδεις κλάδους της φυσικής είναι η οπτική. Τα επιτεύγματά του εφαρμόζονται σε πολλές επιστήμες και τομείς δραστηριότητας: ηλεκτρολόγος μηχανικός, βιομηχανία, ιατρική και άλλα. Από το άρθρο μπορείτε να μάθετε τι μελετά αυτή η επιστήμη, την ιστορία της ανάπτυξης ιδεών σχετικά με αυτήν, τα πιο σημαντικά επιτεύγματα και ποια οπτικά συστήματα και συσκευές υπάρχουν.
Τι σπουδάζει η οπτική
Το όνομα αυτού του κλάδου είναι Ελληνικής καταγωγήςκαι μεταφράζεται ως «η επιστήμη της οπτικής αντίληψης». Η οπτική είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τη φύση του φωτός, τις ιδιότητές του και τους νόμους που σχετίζονται με τη διάδοσή του. Αυτή η επιστήμη διερευνά τη φύση του ορατού φωτός, της υπέρυθρης και της υπεριώδους ακτινοβολίας. Δεδομένου ότι χάρη στο φως οι άνθρωποι μπορούν να δουν ο κόσμος, αυτός ο κλάδος της φυσικής είναι επίσης ένας κλάδος που σχετίζεται με την οπτική αντίληψη της ακτινοβολίας. Και δεν είναι περίεργο: το μάτι είναι ένα πολύπλοκο οπτικό σύστημα.
Η ιστορία του σχηματισμού της επιστήμης
Η οπτική ξεκίνησε στην αρχαιότητα, όταν οι άνθρωποι προσπάθησαν να κατανοήσουν τη φύση του φωτός και να ανακαλύψουν πώς είναι δυνατόν να δουν τα αντικείμενα του γύρω κόσμου.
Οι αρχαίοι φιλόσοφοι θεωρούσαν το ορατό φως είτε ως ακτίνες που βγαίνουν από τα μάτια ενός ατόμου είτε ως ένα ρεύμα μικροσκοπικών σωματιδίων που πετούσαν από αντικείμενα και εισέρχονταν στο μάτι.
Στο μέλλον, η φύση του φωτός μελετήθηκε από πολλούς εξέχοντες επιστήμονες. Ο Ισαάκ Νεύτων διατύπωσε τη θεωρία των σωματιδίων - μικροσκοπικών σωματιδίων φωτός. Ένας άλλος επιστήμονας, ο Huygens, πρότεινε τη θεωρία των κυμάτων.
Η φύση του φωτός συνέχισε να διερευνάται από τους φυσικούς του 20ου αιώνα: Maxwell, Planck, Einstein.
Προς το παρόν, οι υποθέσεις του Newton και του Huygens ενώνονται στην έννοια της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου, σύμφωνα με την οποία το φως έχει τις ιδιότητες τόσο των σωματιδίων όσο και των κυμάτων.
Ενότητες
Το αντικείμενο της έρευνας στην οπτική δεν είναι μόνο το φως και η φύση του, αλλά και τα όργανα για αυτές τις μελέτες, οι νόμοι και οι ιδιότητες αυτού του φαινομένου και πολλά άλλα. Επομένως, στην επιστήμη υπάρχουν αρκετές ενότητες αφιερωμένες σε ορισμένες πτυχές της έρευνας.
- γεωμετρική οπτική;
- κύμα;
- ποσοστό.
Κάθε ενότητα θα συζητηθεί λεπτομερώς παρακάτω.
γεωμετρική οπτική
Σε αυτή την ενότητα, υπάρχουν οι ακόλουθοι νόμοι της οπτικής:
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός που διέρχεται από ένα ομοιογενές μέσο. Μια δέσμη φωτός θεωρείται ως μια ευθεία γραμμή κατά μήκος της οποίας περνούν σωματίδια φωτός.
Νόμος της αντανάκλασης:
Οι προσπίπτουσες και οι ανακλώμενες δέσμες, καθώς και η κάθετη στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, που έχουν αποκατασταθεί στο σημείο πρόσπτωσης της δέσμης, βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο ( επίπεδο πρόσπτωσης).Η γωνία ανάκλασης γ είναι ίση με τη γωνία πρόσπτωσης α.
Νόμος της διάθλασης:
Οι προσπίπτουσες και διαθλασμένες δέσμες, καθώς και η κάθετη στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, που έχουν αποκατασταθεί στο σημείο πρόσπτωσης της δέσμης, βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Ο λόγος του ημιτόνου της γωνίας πρόσπτωσης α προς το ημίτονο της γωνίας διάθλασης β είναι σταθερά για τα δύο δεδομένα μέσα.
Τα μέσα μελέτης των ιδιοτήτων του φωτός στη γεωμετρική οπτική είναι οι φακοί.
Ο φακός είναι ένα διαφανές σώμα που είναι ικανό να μεταδίδει και να τροποποιεί.Χωρίζονται σε κυρτές και κοίλες, καθώς και σε συλλογή και διασπορά. Ο φακός είναι το κύριο συστατικό όλων των οπτικών συσκευών. Όταν το πάχος του είναι μικρό σε σχέση με τις ακτίνες των επιφανειών, ονομάζεται λεπτό. Στην οπτική, ο τύπος λεπτού φακού μοιάζει με αυτό:
1/d + 1/f = D, όπου
d είναι η απόσταση από το αντικείμενο στο φακό. f είναι η απόσταση από την εικόνα από τον φακό. D είναι η οπτική ισχύς του φακού (μετρούμενη σε διόπτρες).
Η οπτική των κυμάτων και οι έννοιές της
Δεδομένου ότι είναι γνωστό ότι το φως έχει όλες τις ιδιότητες ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος, ένας ξεχωριστός κλάδος της φυσικής μελετά τις εκδηλώσεις αυτών των ιδιοτήτων. Ονομάζεται οπτική κυμάτων.
Οι βασικές έννοιες αυτού του τμήματος της οπτικής είναι η διασπορά, η παρεμβολή, η περίθλαση και η πόλωση.
Το φαινόμενο της διασποράς ανακαλύφθηκε από τον Νεύτωνα, χάρη στα πειράματά του με πρίσματα. Αυτή η ανακάλυψη είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση της φύσης του φωτός. Ανακάλυψε ότι η διάθλαση των ακτίνων φωτός εξαρτάται από το χρώμα τους. Το φαινόμενο αυτό ονομάστηκε διασπορά ή σκέδαση φωτός. Είναι πλέον γνωστό ότι το χρώμα εξαρτάται από το μήκος κύματος. Επιπλέον, ήταν ο Νεύτωνας που πρότεινε την έννοια του φάσματος για να δηλώσει την ιριδίζουσα λωρίδα που προκύπτει από τη διασπορά μέσω των πρισμάτων.
Η επιβεβαίωση της κυματικής φύσης του φωτός είναι η παρεμβολή των κυμάτων του, που ανακαλύφθηκε από τον Jung. Πρόκειται για την υπέρθεση δύο ή περισσότερων κυμάτων το ένα πάνω στο άλλο. Ως αποτέλεσμα, μπορεί κανείς να δει το φαινόμενο της ενίσχυσης και εξασθένησης των ταλαντώσεων του φωτός σε διάφορα σημεία του χώρου. Οι σαπουνόφουσκες και το ιριδίζον πολύχρωμο φιλμ χυμένης βενζίνης είναι όμορφες και γνώριμες εκδηλώσεις παρεμβολών.
Όλοι χαρακτηρίζονται από το φαινόμενο της περίθλασης. Αυτός ο όρος μεταφράζεται από τα λατινικά ως "σπασμένο". Η περίθλαση στην οπτική είναι η κάμψη των κυμάτων φωτός γύρω από τις άκρες των εμποδίων. Για παράδειγμα, εάν μια μπάλα τοποθετηθεί στη διαδρομή μιας δέσμης φωτός, τότε στην οθόνη πίσω από αυτήν θα εμφανιστούν εναλλασσόμενοι δακτύλιοι - ανοιχτό και σκοτεινό. Αυτό ονομάζεται μοτίβο περίθλασης. Το φαινόμενο μελετήθηκε από τους Jung και Fresnel.
Η τελευταία βασική ιδέα στην οπτική κυμάτων είναι η πόλωση. Το φως λέγεται πολωμένο εάν η φορά των κυματικών ταλαντώσεων του είναι διατεταγμένη. Δεδομένου ότι το φως είναι ένα διαμήκη και όχι ένα εγκάρσιο κύμα, οι δονήσεις συμβαίνουν επίσης αποκλειστικά στην εγκάρσια διεύθυνση.
κβαντική οπτική
Το φως δεν είναι μόνο ένα κύμα, αλλά και ένα ρεύμα σωματιδίων. Με βάση αυτό το συστατικό του, προέκυψε ένας τέτοιος κλάδος της επιστήμης όπως η κβαντική οπτική. Η εμφάνισή του συνδέεται με το όνομα του Max Planck.
Ένα κβάντο είναι οποιοδήποτε μέρος του κάτι. Και στο αυτή η υπόθεσημιλούν για κβάντα ακτινοβολίας, δηλαδή τμήματα φωτός που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια αυτής. Για τον προσδιορισμό των σωματιδίων, χρησιμοποιείται η λέξη φωτόνια (από την ελληνική φωτός - "φως"). Αυτή η ιδέα προτάθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν. Σε αυτό το τμήμα της οπτικής, ο τύπος του Einstein E=mc 2 χρησιμοποιείται επίσης για τη μελέτη των ιδιοτήτων του φωτός.
Κύριο έργο αυτής της ενότητας είναι η μελέτη και ο χαρακτηρισμός της αλληλεπίδρασης του φωτός με την ύλη και η μελέτη της διάδοσής του κάτω από άτυπες συνθήκες.
Οι ιδιότητες του φωτός ως ρεύματος σωματιδίων εμφανίζονται υπό τις ακόλουθες συνθήκες:
- θερμική ακτινοβολία?
- φωτοηλεκτρικό φαινόμενο;
- φωτοχημικές διεργασίες?
- διεγερμένη εκπομπή κ.λπ.
Στην κβαντική οπτική, υπάρχει η έννοια του μη κλασικού φωτός. Το γεγονός είναι ότι τα κβαντικά χαρακτηριστικά της φωτεινής ακτινοβολίας δεν μπορούν να περιγραφούν στο πλαίσιο της κλασικής οπτικής. Μη κλασικό φως, όπως δύο φωτονίων, συμπιεσμένο, χρησιμοποιείται σε διαφορετικές περιοχές: για βαθμονόμηση φωτοανιχνευτών, για ακριβείς μετρήσεις κ.λπ. Μια άλλη εφαρμογή είναι η κβαντική κρυπτογραφία - μια μυστική μέθοδος μετάδοσης πληροφοριών με χρήση δυαδικών κωδίκων, όπου σε ένα κατακόρυφα κατευθυνόμενο φωτόνιο εκχωρείται 0 και σε ένα οριζόντια κατευθυνόμενο φωτόνιο εκχωρείται 1.
Η αξία της οπτικής και των οπτικών οργάνων
Σε ποιους τομείς της οπτικής τεχνολογίας έχουν βρει την κύρια εφαρμογή τους;
Πρώτον, χωρίς αυτή την επιστήμη, δεν θα υπήρχαν οπτικά όργανα γνωστά σε κάθε άτομο: ένα τηλεσκόπιο, ένα μικροσκόπιο, μια κάμερα, ένας προβολέας και άλλα. Με τη βοήθεια ειδικά επιλεγμένων φακών, οι άνθρωποι μπόρεσαν να εξερευνήσουν τον μικρόκοσμο, το σύμπαν, τα ουράνια αντικείμενα, καθώς και να συλλάβουν και να μεταδώσουν πληροφορίες με τη μορφή εικόνων.
Επιπλέον, χάρη στην οπτική, ανακαλύφθηκαν μια σειρά από σημαντικές ανακαλύψεις στον τομέα της φύσης του φωτός, των ιδιοτήτων του, των φαινομένων παρεμβολής, πόλωσης και άλλα.
Τέλος, η οπτική χρησιμοποιήθηκε ευρέως στην ιατρική, για παράδειγμα, στη μελέτη των ακτίνων Χ, βάσει των οποίων δημιουργήθηκε μια συσκευή που έσωσε πολλές ζωές. Χάρη σε αυτή την επιστήμη, εφευρέθηκε και το λέιζερ, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε χειρουργικές επεμβάσεις.
Οπτική και όραση
Το μάτι είναι ένα οπτικό σύστημα. Χάρη στις ιδιότητες του φωτός και τις δυνατότητες των οργάνων όρασης, μπορείτε να δείτε τον κόσμο γύρω σας. Δυστυχώς, λίγοι άνθρωποι μπορούν να καυχηθούν για τέλεια όραση. Με τη βοήθεια αυτής της πειθαρχίας, κατέστη δυνατή η αποκατάσταση της ικανότητας των ανθρώπων να βλέπουν καλύτερα με τη βοήθεια γυαλιών και φακών επαφής. Ως εκ τούτου, τα ιατρικά ιδρύματα που συμμετέχουν στην επιλογή εργαλείων διόρθωσης της όρασης έχουν επίσης λάβει την αντίστοιχη ονομασία - οπτική.
Μπορείτε να το συνοψίσετε. Άρα, η οπτική είναι η επιστήμη των ιδιοτήτων του φωτός, που επηρεάζει πολλούς τομείς της ζωής και έχει ευρεία εφαρμογή στην επιστήμη και στην καθημερινή ζωή.
Φως- πρόκειται για ηλεκτρομαγνητικά κύματα, τα μήκη κύματος των οποίων βρίσκονται για το μέσο ανθρώπινο μάτι στην περιοχή από 400 έως 760 nm. Μέσα σε αυτά τα όρια καλείται φως ορατός. Το φως με το μεγαλύτερο μήκος κύματος φαίνεται κόκκινο σε εμάς και το φως με το μικρότερο μήκος κύματος φαίνεται ιώδες. Είναι εύκολο να θυμάστε την εναλλαγή των χρωμάτων του φάσματος με τη βοήθεια του ρητού " Προς τηνκάθε Ο hotnik ΚΑΙκάνει W nat, σολ de ΑΠΟπηγαίνει φάαζάν. Τα πρώτα γράμματα των λέξεων του ρητού αντιστοιχούν στα πρώτα γράμματα των βασικών χρωμάτων του φάσματος σε φθίνουσα σειρά του μήκους κύματος (και, κατά συνέπεια, αυξανόμενη συχνότητα): " Προς τηντο κόκκινο - Οεύρος - ΚΑΙκίτρινο - Wπράσινο - σολμπλε - ΑΠΟμπλε - φάμωβ." Το φως με μήκη κύματος μεγαλύτερο από το κόκκινο ονομάζεται υπέρυθρες. Τα μάτια μας δεν το παρατηρούν, αλλά το δέρμα μας αιχμαλωτίζει τέτοια κύματα με τη μορφή θερμικής ακτινοβολίας. Το φως με μικρότερα μήκη κύματος από το ιώδες ονομάζεται υπεριώδης.
Ηλεκτρομαγνητικά κύματα(και ειδικότερα, ελαφρά κύματα, ή απλά φως) είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που διαδίδεται στο χώρο και στο χρόνο. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι εγκάρσια - τα διανύσματα της ηλεκτρικής έντασης και της μαγνητικής επαγωγής είναι κάθετα μεταξύ τους και βρίσκονται σε ένα επίπεδο κάθετο προς την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος. Τα κύματα φωτός, όπως και κάθε άλλο ηλεκτρομαγνητικό κύματα, διαδίδονται στην ύλη με πεπερασμένη ταχύτητα, η οποία μπορεί να υπολογιστεί από τον τύπο:
όπου: ε και μ – διηλεκτρικό και μαγνητικό διαπερατότητα ουσίας, ε 0 και μ 0 - ηλεκτρικές και μαγνητικές σταθερές: ε 0 \u003d 8,85419 10 -12 F / m, μ 0 \u003d 1,25664 10 -6 Υ/μ. Η ταχύτητα του φωτός στο κενό(όπου ε = μ = 1) είναι σταθερό και ίσο με Με= 3∙10 8 m/s, μπορεί επίσης να υπολογιστεί με τον τύπο:
Η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι μια από τις θεμελιώδεις φυσικές σταθερές. Εάν το φως διαδίδεται σε οποιοδήποτε μέσο, τότε η ταχύτητα διάδοσής του εκφράζεται επίσης με την ακόλουθη σχέση:
όπου: n- ο δείκτης διάθλασης μιας ουσίας - ένα φυσικό μέγεθος που δείχνει πόσες φορές η ταχύτητα του φωτός σε ένα μέσο είναι μικρότερη από ό,τι στο κενό. Ο δείκτης διάθλασης, όπως φαίνεται από τους προηγούμενους τύπους, μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:
- Το φως μεταφέρει ενέργεια.Όταν τα κύματα φωτός διαδίδονται, προκύπτει μια ροή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.
- Τα κύματα φωτός εκπέμπονται με τη μορφή μεμονωμένων κβάντων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (φωτόνια) από άτομα ή μόρια.
Εκτός από το φως, υπάρχουν και άλλα είδη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Περαιτέρω, παρατίθενται κατά σειρά μειούμενου μήκους κύματος (και, κατά συνέπεια, αυξανόμενης συχνότητας):
- ραδιοκύματα;
- Υπέρυθρη ακτινοβολία;
- ορατό φως;
- Υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ;
- Ακτινοβολία ακτίνων Χ;
- Ακτινοβολία γάμμα.
Παρέμβαση
Παρέμβαση- μια από τις πιο φωτεινές εκδηλώσεις της κυματικής φύσης του φωτός. Συνδέεται με την ανακατανομή της φωτεινής ενέργειας στο διάστημα όταν το λεγόμενο συναφήςκύματα, δηλαδή κύματα που έχουν την ίδια συχνότητα και σταθερή διαφορά φάσης. Η ένταση φωτός στην περιοχή επικάλυψης δέσμης έχει τον χαρακτήρα εναλλασσόμενων φωτεινών και σκοτεινών ζωνών, με την ένταση να είναι μεγαλύτερη στα μέγιστα και μικρότερη από το άθροισμα των εντάσεων της δέσμης στα ελάχιστα. Όταν χρησιμοποιείτε λευκό φως, τα κρόσσια παρεμβολής αποδεικνύονται χρωματισμένα σε διαφορετικά χρώματα του φάσματος.
Για τον υπολογισμό της παρεμβολής, χρησιμοποιείται η έννοια μήκος οπτικής διαδρομής. Αφήστε το φως να διανύσει την απόσταση μεγάλοσε μέσο με ένδειξη διάθλασης n. Στη συνέχεια, το μήκος της οπτικής διαδρομής του υπολογίζεται από τον τύπο:
Για παρεμβολές, τουλάχιστον δύο δοκοί πρέπει να επικαλύπτονται. Για αυτούς υπολογίζεται διαφορά οπτικής διαδρομής(διαφορά οπτικού μήκους) σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:
Αυτή η τιμή είναι που καθορίζει τι συμβαίνει κατά την παρεμβολή: ένα ελάχιστο ή ένα μέγιστο. Θυμηθείτε τα εξής: μέγιστη παρεμβολή(φωτεινή ζώνη) παρατηρείται σε εκείνα τα σημεία του χώρου όπου ικανοποιείται η ακόλουθη συνθήκη:
Στο Μ= 0, παρατηρείται μέγιστο μηδενικής τάξης, στο Μ= ±1 μέγιστο της πρώτης τάξης, και ούτω καθεξής. ελάχιστη παρεμβολή(σκοτεινή ζώνη) παρατηρείται όταν πληρούται η ακόλουθη προϋπόθεση:
Η διαφορά φάσης των ταλαντώσεων σε αυτή την περίπτωση είναι:
Με τον πρώτο περιττό αριθμό (ένα) θα υπάρχει ελάχιστος αριθμός πρώτης σειράς, με τον δεύτερο (τρεις) θα υπάρχει ελάχιστος αριθμός δεύτερης σειράς κ.λπ. Δεν υπάρχει ελάχιστο μηδενικής τάξης.
Περίθλαση. Σχάρα περίθλασης
Περίθλασηφως ονομάζεται το φαινόμενο της απόκλισης του φωτός από την ευθύγραμμη κατεύθυνση διάδοσης όταν περνάει κοντά σε εμπόδια των οποίων οι διαστάσεις είναι συγκρίσιμες με το μήκος κύματος του φωτός (φως που κάμπτεται γύρω από εμπόδια). Όπως δείχνει η εμπειρία, υπό ορισμένες συνθήκες, το φως μπορεί να εισέλθει στην περιοχή μιας γεωμετρικής σκιάς (δηλαδή να είναι εκεί που δεν θα έπρεπε). Εάν ένα στρογγυλό εμπόδιο βρίσκεται στη διαδρομή μιας παράλληλης δέσμης φωτός (ένας στρογγυλός δίσκος, μια μπάλα ή μια στρογγυλή τρύπα σε μια αδιαφανή οθόνη), τότε σε μια οθόνη που βρίσκεται σε αρκετά μεγάλη απόσταση από το εμπόδιο, μοτίβο περίθλασης- σύστημα εναλλασσόμενων φωτεινών και σκούρων δακτυλίων. Εάν το εμπόδιο είναι γραμμικό (σχισμή, σπείρωμα, άκρη οθόνης), τότε στην οθόνη εμφανίζεται ένα σύστημα κροσσών παράλληλης περίθλασης.
Σχάρες περίθλασηςείναι περιοδικές κατασκευές που χαράσσονται από ειδικό διαχωριστικό μηχάνημα στην επιφάνεια μιας γυάλινης ή μεταλλικής πλάκας. Σε καλές σχάρες, οι παράλληλες διαδρομές μεταξύ τους έχουν μήκος περίπου 10 cm, και υπάρχουν έως και 2000 πινελιές ανά χιλιοστό. Σε αυτή την περίπτωση, το συνολικό μήκος της σχάρας φτάνει τα 10–15 εκ. Η κατασκευή τέτοιων σχαρών απαιτεί τη χρήση των υψηλότερων τεχνολογιών. Στην πράξη, χρησιμοποιούνται επίσης πιο χονδροειδείς σχάρες με 50–100 γραμμές ανά χιλιοστό που εφαρμόζονται στην επιφάνεια της διαφανούς μεμβράνης.
Με την κανονική πρόσπτωση του φωτός σε ένα πλέγμα περίθλασης, παρατηρούνται μέγιστα σε ορισμένες κατευθύνσεις (επιπλέον αυτής στην οποία προσπίπτει αρχικά το φως). Για να παρατηρηθούν μέγιστη παρεμβολή, πρέπει να πληρούται η ακόλουθη προϋπόθεση:
όπου: ρεείναι η περίοδος τριβής (ή σταθερή) (η απόσταση μεταξύ γειτονικών αυλακώσεων), Μείναι ένας ακέραιος, ο οποίος ονομάζεται τάξη του μέγιστου περίθλασης. Σε εκείνα τα σημεία της οθόνης για τα οποία ικανοποιείται αυτή η συνθήκη, βρίσκονται τα λεγόμενα κύρια μέγιστα του σχεδίου περίθλασης.
Νόμοι της γεωμετρικής οπτικής
γεωμετρική οπτικήείναι ένας κλάδος της φυσικής που δεν λαμβάνει υπόψη τις κυματικές ιδιότητες του φωτός. Οι βασικοί νόμοι της γεωμετρικής οπτικής ήταν γνωστοί πολύ πριν από την καθιέρωση της φυσικής φύσης του φωτός.
Οπτικά ομοιογενές μέσοείναι ένα μέσο σε ολόκληρο τον όγκο του οποίου ο δείκτης διάθλασης παραμένει αμετάβλητος.
Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός:Το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή σε ένα οπτικά ομοιογενές μέσο. Αυτός ο νόμος οδηγεί στην ιδέα μιας δέσμης φωτός ως μια γεωμετρική γραμμή κατά μήκος της οποίας διαδίδεται το φως. Πρέπει να σημειωθεί ότι ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός παραβιάζεται και η έννοια της δέσμης φωτός χάνει το νόημά της εάν το φως διέρχεται από μικρές οπές, οι διαστάσεις των οποίων είναι συγκρίσιμες με το μήκος κύματος (στην περίπτωση αυτή παρατηρείται περίθλαση). .
Στη διεπαφή μεταξύ δύο διαφανών μέσων, το φως μπορεί να ανακλάται εν μέρει έτσι ώστε μέρος της φωτεινής ενέργειας να διαδίδεται μετά την ανάκλαση σε μια νέα κατεύθυνση, και εν μέρει να περνάει από τη διεπαφή και να διαδίδεται στο δεύτερο μέσο.
Νόμος της ανάκλασης του φωτός:οι προσπίπτουσες και οι ανακλώμενες δέσμες, καθώς και η κάθετη στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, που έχουν αποκατασταθεί στο σημείο πρόσπτωσης της δέσμης, βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο (το επίπεδο πρόσπτωσης). Γωνία ανάκλασης γ ίση με τη γωνία πρόσπτωσης α . Σημειώστε ότι όλες οι γωνίες στην οπτική μετρούνται από την κάθετη έως τη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων.
Νόμος της διάθλασης του φωτός (νόμος Snell):οι προσπίπτουσες και διαθλασμένες ακτίνες, καθώς και η κάθετη στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, που αποκαταστάθηκαν στο σημείο πρόσπτωσης της ακτίνας, βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Ο λόγος του ημιτόνου της γωνίας πρόσπτωσης α στο ημίτονο της γωνίας διάθλασης β είναι μια σταθερή τιμή για δύο δεδομένα μέσα και καθορίζεται από την έκφραση:
Ο νόμος της διάθλασης θεσπίστηκε πειραματικά από τον Ολλανδό επιστήμονα W. Snellius το 1621. Σταθερή αξία n 21 κλήση σχετικός δείκτης διάθλασηςδεύτερο περιβάλλον σε σχέση με το πρώτο. Ο δείκτης διάθλασης ενός μέσου ως προς το κενό ονομάζεται απόλυτος δείκτης διάθλασης.
Ένα μέσο με μεγάλη τιμή του απόλυτου δείκτη ονομάζεται οπτικά πυκνότερο και ένα μέσο με μικρότερη τιμή ονομάζεται λιγότερο πυκνό. Όταν περνά από ένα λιγότερο πυκνό μέσο σε ένα πιο πυκνό, η δοκός «πιέζει» την κάθετη και όταν περνά από μια πιο πυκνή σε μια λιγότερο πυκνή, «απομακρύνεται» από την κάθετη. Η μόνη περίπτωση που η δέσμη δεν διαθλάται είναι εάν η γωνία πρόσπτωσης είναι 0 (δηλαδή οι ακτίνες είναι κάθετες στη διεπιφάνεια).
Όταν το φως περνά από ένα οπτικά πυκνότερο μέσο σε ένα οπτικά λιγότερο πυκνό n 2 < n 1 (για παράδειγμα, από γυαλί στον αέρα) μπορεί να παρατηρηθεί φαινόμενο συνολικής εσωτερικής αντανάκλασης, δηλαδή την εξαφάνιση της διαθλασμένης δέσμης. Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται σε γωνίες πρόσπτωσης που υπερβαίνουν μια ορισμένη κρίσιμη γωνία α pr, που λέγεται περιοριστική γωνία ολικής εσωτερικής ανάκλασης. Για τη γωνία πρόσπτωσης α = α pr, αμαρτία β = 1 γιατί β = 90°, αυτό σημαίνει ότι η διαθλασμένη δέσμη πηγαίνει κατά μήκος της ίδιας της διεπαφής, ενώ, σύμφωνα με το νόμο του Snell, ικανοποιείται η ακόλουθη συνθήκη:
Μόλις η γωνία πρόσπτωσης γίνει μεγαλύτερη από την οριακή, η διαθλασμένη δέσμη δεν πηγαίνει πλέον μόνο κατά μήκος του ορίου, αλλά δεν φαίνεται καθόλου, αφού το ημίτονο της πρέπει τώρα να είναι μεγαλύτερο από τη μονάδα, αλλά αυτό δεν μπορεί να είναι.
Φακοί
ΦακόςΈνα διαφανές σώμα που οριοθετείται από δύο σφαιρικές επιφάνειες ονομάζεται. Εάν το πάχος του ίδιου του φακού είναι μικρό σε σύγκριση με τις ακτίνες καμπυλότητας των σφαιρικών επιφανειών, τότε ο φακός ονομάζεται λεπτός.
Οι φακοί είναι συγκέντρωσηκαι διασκόρπιση. Αν ο δείκτης διάθλασης του φακού είναι μεγαλύτερος από περιβάλλον, τότε ο συγκλίνοντας φακός στη μέση είναι παχύτερος από ό,τι στις άκρες, ο αποκλίνων φακός, αντίθετα, είναι πιο λεπτός στο μεσαίο τμήμα. Αν ο δείκτης διάθλασης του φακού είναι μικρότερος από το περιβάλλον, τότε ισχύει το αντίθετο.
Μια ευθεία γραμμή που διέρχεται από τα κέντρα καμπυλότητας των σφαιρικών επιφανειών ονομάζεται κύριος οπτικός άξονας του φακού. Στην περίπτωση των λεπτών φακών, μπορούμε περίπου να υποθέσουμε ότι ο κύριος οπτικός άξονας τέμνεται με τον φακό σε ένα σημείο, το οποίο συνήθως ονομάζεται οπτικό κέντρο του φακού. Μια δέσμη φωτός διέρχεται από το οπτικό κέντρο του φακού χωρίς να αποκλίνει από την αρχική του κατεύθυνση. Όλες οι γραμμές που διέρχονται από το οπτικό κέντρο καλούνται πλευρικούς οπτικούς άξονες.
Εάν μια δέσμη ακτίνων παράλληλη προς τον κύριο οπτικό άξονα κατευθύνεται προς τον φακό, τότε αφού περάσουν από τον φακό οι ακτίνες (ή η συνέχειά τους) θα συγκεντρωθούν σε ένα σημείο φά, το οποιο ονομαζεται κύρια εστίαση του φακού. Ένας λεπτός φακός έχει δύο κύριες εστίες, συμμετρικά τοποθετημένες σε σχέση με τον φακό στον κύριο οπτικό άξονα. Οι συγκλίνοντες φακοί έχουν πραγματικές εστίες, οι αποκλίνοντες φακοί έχουν φανταστικές εστίες. Απόσταση μεταξύ του οπτικού κέντρου του φακού Οκαι κύρια εστίαση φάπου ονομάζεται εστιακό μήκος. Συμβολίζεται με το ίδιο φά.
Φόρμουλα φακού
Η κύρια ιδιότητα των φακών είναι η ικανότητα να δίνουν εικόνες αντικειμένων. Εικόνα- αυτό είναι ένα σημείο στο χώρο όπου τέμνονται οι ακτίνες (ή οι συνέχειές τους), που εκπέμπονται από την πηγή μετά τη διάθλαση στον φακό. Οι εικόνες είναι απευθείαςκαι άνω κάτω, έγκυρος(οι δοκοί τέμνονται) και φανταστικο(οι συνέχειες των ακτίνων τέμνονται), διευρυμένηκαι μειωμένος.
Η θέση της εικόνας και η φύση της μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας γεωμετρικές κατασκευές. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε τις ιδιότητες ορισμένων τυπικών ακτίνων, η πορεία των οποίων είναι γνωστή. Πρόκειται για ακτίνες που διέρχονται από το οπτικό κέντρο ή μία από τις εστίες του φακού, καθώς και ακτίνες παράλληλες προς τον κύριο ή έναν από τους δευτερεύοντες οπτικούς άξονες.
Για απλότητα, μπορείτε να θυμάστε ότι η εικόνα ενός σημείου θα είναι ένα σημείο. Η εικόνα ενός σημείου που βρίσκεται στον κύριο οπτικό άξονα βρίσκεται στον κύριο οπτικό άξονα. Η εικόνα ενός τμήματος είναι ένα τμήμα. Εάν το τμήμα είναι κάθετο στον κύριο οπτικό άξονα, τότε η εικόνα του είναι κάθετη στον κύριο οπτικό άξονα. Αλλά εάν το τμήμα έχει κλίση προς τον κύριο οπτικό άξονα υπό μια ορισμένη γωνία, τότε η εικόνα του θα έχει κλίση ήδη σε κάποια άλλη γωνία.
Οι εικόνες μπορούν επίσης να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας φόρμουλες λεπτών φακών. Αν η μικρότερη απόσταση από το αντικείμενο προς τον φακό συμβολίζεται με ρε, και τη μικρότερη απόσταση από το φακό στην εικόνα φά, τότε ο τύπος λεπτού φακού μπορεί να γραφτεί ως:
η αξία ρεαντίστροφη της εστιακής απόστασης. που ονομάζεται οπτική ισχύς του φακού. Η μονάδα οπτικής ισχύος είναι 1 διόπτρα (D). Διόπτρα είναι η οπτική ισχύς ενός φακού με εστιακή απόσταση 1 m.
Είναι σύνηθες να αποδίδονται ορισμένα σημάδια στις εστιακές αποστάσεις των φακών: για έναν συγκλίνοντα φακό φά> 0, για διασπορά φά < 0. Оптическая сила рассеивающей линзы также отрицательна.
Ποσότητες ρεκαι φάυπακούτε επίσης σε έναν ορισμένο κανόνα σημαδιών: φά> 0 – για πραγματικές εικόνες. φά < 0 – для мнимых изображений. Перед ρετο σύμβολο «–» τοποθετείται μόνο στην περίπτωση που μια συγκλίνουσα δέσμη ακτίνων πέφτει στον φακό. Στη συνέχεια, επεκτείνονται νοερά στη διασταύρωση πίσω από τον φακό, τοποθετείται μια φανταστική πηγή φωτός και καθορίζεται η απόσταση για αυτό ρε.
Ανάλογα με τη θέση του αντικειμένου σε σχέση με τον φακό, αλλάζουν οι γραμμικές διαστάσεις της εικόνας. Γραμμικό ζουμΦακοί Γ ονομάζεται λόγος των γραμμικών διαστάσεων της εικόνας και του αντικειμένου. Υπάρχει ένας τύπος για τη γραμμική μεγέθυνση ενός φακού:
Σε πολλά οπτικά όργανα, το φως περνά διαδοχικά μέσα από δύο ή περισσότερους φακούς. Η εικόνα του αντικειμένου που δίνεται από τον πρώτο φακό χρησιμεύει ως αντικείμενο (πραγματικό ή φανταστικό) για τον δεύτερο φακό, ο οποίος κατασκευάζει τη δεύτερη εικόνα του αντικειμένου και ούτω καθεξής.
Η επιτυχής, επιμελής και υπεύθυνη εφαρμογή αυτών των τριών σημείων, καθώς και η υπεύθυνη μελέτη των τελικών προπονητικών τεστ, θα σας επιτρέψουν να δείξετε ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα στην αξονική τομογραφία, το μέγιστο από αυτό που μπορείτε.
Βρήκατε κάποιο σφάλμα;
Εάν, όπως σας φαίνεται, έχετε βρει ένα σφάλμα στο εκπαιδευτικό υλικό, τότε παρακαλούμε γράψτε σχετικά με το e-mail (). Στο γράμμα, αναφέρετε το θέμα (φυσική ή μαθηματικά), το όνομα ή τον αριθμό του θέματος ή του τεστ, τον αριθμό της εργασίας ή τη θέση στο κείμενο (σελίδα) όπου, κατά τη γνώμη σας, υπάρχει σφάλμα. Περιγράψτε επίσης ποιο είναι το υποτιθέμενο σφάλμα. Το γράμμα σας δεν θα περάσει απαρατήρητο, το σφάλμα είτε θα διορθωθεί, είτε θα σας εξηγηθεί γιατί δεν είναι λάθος.
ΑΠΟΛΥΤΑ ΜΑΥΡΟ ΣΩΜΑ- ένα νοητικό μοντέλο ενός σώματος που σε οποιαδήποτε θερμοκρασία απορροφά πλήρως όλη την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που προσπίπτει σε αυτό, ανεξάρτητα από τη φασματική σύνθεση. Ακτινοβολία Α.Χ.Τ. καθορίζεται μόνο από την απόλυτη θερμοκρασία του και δεν εξαρτάται από τη φύση της ουσίας.
ΛΕΥΚΟ ΦΩΣ- σύνθετο ηλεκτρομαγνητικόςακτινοβολία , προκαλεί αίσθηση στα μάτια ενός ατόμου, ουδέτερου χρώματος.
ΟΡΑΤΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ- οπτική ακτινοβολία με μήκη κύματος 380 - 770 nm, ικανή να προκαλέσει οπτική αίσθηση στο ανθρώπινο μάτι.
ΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΗ ΕΚΠΟΜΠΗ, επαγόμενη ακτινοβολία - η εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από σωματίδια ύλης (άτομα, μόρια κ.λπ.) που διεγείρονται, δηλ. κατάσταση μη ισορροπίας υπό τη δράση εξωτερικής εξαναγκαστικής ακτινοβολίας. Σε και. με συνοχή (βλ. συνοχή) με διεγερτική ακτινοβολία και υπό ορισμένες συνθήκες μπορεί να οδηγήσει σε ενίσχυση και παραγωγή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. δείτε επίσης κβαντική γεννήτρια.
ΟΛΟΓΡΑΜΜΑ- ένα σχέδιο παρεμβολής που καταγράφεται σε μια φωτογραφική πλάκα, που σχηματίζεται από δύο συνεκτικά κύματα (βλ. συνοχή): ένα κύμα αναφοράς και ένα κύμα που ανακλάται από ένα αντικείμενο που φωτίζεται από την ίδια πηγή φωτός. Όταν αποκαθίσταται το Γ., αντιλαμβανόμαστε μια τρισδιάστατη εικόνα ενός αντικειμένου.
ΟΛΟΓΡΑΦΙΑ- μια μέθοδος για τη λήψη ογκομετρικών εικόνων αντικειμένων, με βάση την καταγραφή και την επακόλουθη αποκατάσταση του μετώπου κύματος που ανακλάται από αυτά τα αντικείμενα. Η απόκτηση ενός ολογράμματος βασίζεται στο .
ΑΡΧΗ HUYGENS- μια μέθοδος που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε τη θέση του μετώπου κύματος ανά πάσα στιγμή. Σύμφωνα με το γ.π. Όλα τα σημεία από τα οποία διέρχεται το μέτωπο κύματος τη στιγμή t είναι πηγές δευτερογενών σφαιρικών κυμάτων και η επιθυμητή θέση του μετώπου κύματος τη στιγμή t+Dt συμπίπτει με την επιφάνεια που περιβάλλει όλα τα δευτερεύοντα κύματα. Σας επιτρέπει να εξηγήσετε τους νόμους της ανάκλασης και της διάθλασης του φωτός.
HUYGENS - FRESNEL - ΑΡΧΗ- μια προσεγγιστική μέθοδος για την επίλυση προβλημάτων διάδοσης κυμάτων. Γ.-Φ. Το στοιχείο λέει: σε οποιοδήποτε σημείο έξω από μια αυθαίρετη κλειστή επιφάνεια, που καλύπτει μια σημειακή πηγή φωτός, το κύμα φωτός που διεγείρεται από αυτή την πηγή μπορεί να αναπαρασταθεί ως αποτέλεσμα παρεμβολής δευτερευόντων κυμάτων που εκπέμπονται από όλα τα σημεία της καθορισμένης κλειστής επιφάνειας. Σας επιτρέπει να επιλύετε απλές εργασίες.
ΦΩΣ ΠΙΕΣΗΣ - πίεση,που παράγεται από το φως στη φωτισμένη επιφάνεια. Παίζει μεγάλο ρόλο σε διαστημικές διαδικασίες(ο σχηματισμός ουρών κομήτη, η ισορροπία μεγάλων άστρων κ.λπ.).
ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ- εκ. .
ΔΙΑΦΡΑΓΜΑ- συσκευή περιορισμού ή αλλαγής της δέσμης φωτός στο οπτικό σύστημα (για παράδειγμα, η κόρη του ματιού, το πλαίσιο του φακού, το D. του φακού της κάμερας).
ΦΩΤΕΙΝΗ ΔΙΑΣΟΡΦΗ- εξάρτηση του απόλυτου δείκτη διάθλασηςουσίες από τη συχνότητα του φωτός. Γίνεται διάκριση μεταξύ του κανονικού D., στο οποίο η ταχύτητα του κύματος φωτός μειώνεται με την αύξηση της συχνότητας, και του ανώμαλου D., στο οποίο η ταχύτητα του κύματος αυξάνεται. Λόγω Δ.σ. μια στενή δέσμη λευκού φωτός, που διέρχεται από ένα πρίσμα γυαλιού ή άλλης διαφανούς ουσίας, αποσυντίθεται σε ένα φάσμα διασποράς, σχηματίζοντας μια ιριδίζουσα λωρίδα στην οθόνη.
ΣΧΡΩΜΑ ΠΑΡΘΛΑΣΗΣ- μια φυσική συσκευή, η οποία είναι ένα σύνολο από μεγάλο αριθμό παράλληλων πινελιών του ίδιου πλάτους, που εφαρμόζονται σε μια διαφανή ή ανακλαστική επιφάνεια στην ίδια απόσταση μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, ο D.R. σχηματίζεται ένα φάσμα περίθλασης - η εναλλαγή των μέγιστων και ελάχιστων της έντασης του φωτός.
ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΦΩΤΟΣ- ένα σύνολο φαινομένων που οφείλονται στην κυματική φύση του φωτός και παρατηρούνται όταν διαδίδεται σε ένα μέσο με έντονες ανομοιογένειες (για παράδειγμα, όταν περνά μέσα από τρύπες, κοντά στα όρια αδιαφανών σωμάτων κ.λπ.). Με στενή έννοια, υπό τον Δ.σ. κατανοούν το φως που κάμπτεται γύρω από μικρά εμπόδια, δηλ. απόκλιση από τους νόμους της γεωμετρικής οπτικής. Παίζει σημαντικό ρόλο στη λειτουργία των οπτικών οργάνων, περιορίζοντας τα ανάλυση.
ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΝΤΟΠΛΕΡ- φαινόμενο αλλαγής συχνότητα ταλάντωσηςηχητικά ή ηλεκτρομαγνητικά κύματα που γίνονται αντιληπτά από τον παρατηρητή, λόγω της αμοιβαίας κίνησης του παρατηρητή και της πηγής κύματος. Όταν πλησιάζετε, ανιχνεύεται αύξηση της συχνότητας, όταν απομακρύνεστε, ανιχνεύεται μείωση.
ΦΥΣΙΚΟ ΦΩΣ- ένα σύνολο ασυνάρτητων κυμάτων φωτός με όλα τα πιθανά επίπεδα ταλάντωσης και με την ίδια ένταση ταλάντωσης σε καθένα από αυτά τα επίπεδα. Ε.σ. εκπέμπουν σχεδόν όλες τις φυσικές πηγές φωτός, γιατί. αποτελούνται από ένα μεγάλο αριθμό κέντρων ακτινοβολίας με διαφορετικό προσανατολισμό (άτομα, μόρια) που εκπέμπουν κύματα φωτός, η φάση και το επίπεδο των ταλαντώσεων των οποίων μπορούν να λάβουν όλες τις πιθανές τιμές. δείτε επίσης ελαφριά πόλωση, συνοχή.
ΚΑΘΡΕΠΤΗΣ ΟΠΤΙΚΟΣ- σώμα με γυαλισμένη ή επικαλυμμένη με ανακλαστική στρώση (ασήμι, χρυσό, αλουμίνιο κ.λπ.) επιφάνεια στην οποία η ανάκλαση εμφανίζεται κοντά σε έναν καθρέφτη (βλ. αντανάκλαση).
ΕΙΚΟΝΑ ΟΠΤΙΚΗ- εικόνα αντικειμένου που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της δράσης ενός οπτικού συστήματος (φακοί, κάτοπτρα) σε ακτίνες φωτός που εκπέμπονται ή ανακλώνται από το αντικείμενο. Διάκριση μεταξύ πραγματικού (που λαμβάνεται στην οθόνη ή στον αμφιβληστροειδή στη διασταύρωση των ακτίνων που έχουν περάσει από το οπτικό σύστημα) και του φανταστικού. . (που λαμβάνεται στη διασταύρωση των συνεχειών των ακτίνων).
ΠΑΡΕΜΒΟΛΕΣ ΦΩΣ- η υπέρθεση δύο ή περισσότερων συναφήςκύματα φωτός γραμμικά πολωμένα σε ένα επίπεδο, στο οποίο η ενέργεια του προκύπτοντος φωτεινού κύματος ανακατανέμεται στο χώρο ανάλογα με την αναλογία μεταξύ των φάσεων αυτών των κυμάτων. Το αποτέλεσμα του I.S., που παρατηρείται σε μια οθόνη ή φωτογραφική πλάκα, ονομάζεται μοτίβο παρεμβολής. I. το λευκό φως οδηγεί στο σχηματισμό μοτίβου ουράνιου τόξου (χρώματα λεπτών μεμβρανών κ.λπ.). Βρίσκει εφαρμογή στην ολογραφία, όταν επικαλύπτονται τα οπτικά κ.λπ.
ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ - ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίαμε μήκη κύματος από 0,74 microns έως 1-2 mm. Εκπέμπεται από όλα τα σώματα που έχουν θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν (θερμική ακτινοβολία).
ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΦΩΤΟΣ- το ίδιο με φωτόνιο.
ΣΥΝΤΑΞΗ- ένα οπτικό σύστημα σχεδιασμένο για τη λήψη μιας δέσμης παράλληλων ακτίνων.
ΕΠΙΔΡΑΣΗ COMPTON- το φαινόμενο της σκέδασης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μικρών μηκών κύματος (ακτινοβολία ακτίνων Χ και γάμμα) σε ελεύθερα ηλεκτρόνια, που συνοδεύεται από αύξηση της μήκος κύματος.
ΛΕΪΖΕΡ, οπτική κβαντική γεννήτρια - κβαντική γεννήτριαηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην οπτική περιοχή. Παράγει μονοχρωματική συνεκτική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, η οποία έχει στενή κατευθυντικότητα και σημαντική πυκνότητα ισχύος. Χρησιμοποιείται σε οπτική τοποθέτηση, για επεξεργασία σκληρών και πυρίμαχων υλικών, στη χειρουργική, φασματοσκοπία και ολογραφία, για θέρμανση πλάσματος. Νυμφεύω Maser.
ΦΑΣΜΑ ΓΡΑΜΜΗΣ- φάσματα που αποτελούνται από μεμονωμένες στενές φασματικές γραμμές. Ακτινοβολείται από ουσίες σε ατομική κατάσταση.
ΦΑΚΟΣοπτικό - ένα διαφανές σώμα που οριοθετείται από δύο καμπυλόγραμμες (συνήθως σφαιρικές) ή καμπύλες και επίπεδες επιφάνειες. Ένας φακός λέγεται ότι είναι λεπτός εάν το πάχος του είναι μικρό σε σύγκριση με τις ακτίνες καμπυλότητας των επιφανειών του. Υπάρχουν συγκλίνοντες (μετατροπή παράλληλης δέσμης ακτίνων σε συγκλίνουσα) και αποκλίνοντες (μετατροπή παράλληλης δέσμης ακτίνων σε αποκλίνουσα) φακοί. Χρησιμοποιούνται σε οπτικές, οπτικο-μηχανικές, φωτογραφικές συσκευές.
Μεγεθυντικός φακός- συλλογή φακόςή ένα σύστημα φακών με μικρή εστιακή απόσταση (10 - 100 mm), δίνει μεγέθυνση 2 - 50x.
ΑΚΤΙΝΑείναι μια νοητή γραμμή κατά μήκος της οποίας η ενέργεια της ακτινοβολίας διαδίδεται κατά προσέγγιση γεωμετρική οπτική, δηλ. αν δεν παρατηρηθούν φαινόμενα περίθλασης.
MASER - κβαντική γεννήτριαηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην περιοχή των εκατοστών. Χαρακτηρίζεται από υψηλή μονοχρωματικότητα, συνοχή και στενή κατευθυντικότητα ακτινοβολίας. Χρησιμοποιείται σε ραδιοεπικοινωνίες, ραδιοαστρονομία, ραντάρ και επίσης ως γεννήτρια σταθερών ταλαντώσεων συχνότητας. Νυμφεύω .
MICHELSON EXPERIENCE- ένα πείραμα σχεδιασμένο για να μετρήσει την επίδραση της κίνησης της Γης στην τιμή ταχύτητα του φωτός. Αρνητικό αποτέλεσμαΜ.ο. έγινε μια από τις πειραματικές βάσεις θεωρία της σχετικότητας.
ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ- μια οπτική συσκευή για την παρατήρηση μικρών αντικειμένων αόρατα με γυμνό μάτι. Η μεγέθυνση του μικροσκοπίου είναι περιορισμένη και δεν ξεπερνά τα 1500. Βλ. ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
ΦΑΝΤΑΣΙΑ- εκ. .
ΜΟΝΟΧΡΩΜΑΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ- νοητικό μοντέλο ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίαμια συγκεκριμένη συχνότητα. Αυστηρή m.i. δεν υπάρχει, γιατί οποιαδήποτε πραγματική ακτινοβολία είναι περιορισμένη χρονικά και καλύπτει ένα ορισμένο εύρος συχνοτήτων. Πηγές ακτινοβολίας κοντά σε m. - κβαντικές γεννήτριες.
ΟΠΤΙΚΗ- κλάδος της φυσικής που μελετά τα μοτίβα των φωτεινών (οπτικών) φαινομένων, τη φύση του φωτός και την αλληλεπίδρασή του με την ύλη.
ΟΠΤΙΚΟΣ ΑΞΟΝΑΣ- 1) MAIN - μια ευθεία γραμμή στην οποία βρίσκονται τα κέντρα των διαθλαστικών ή ανακλαστικών επιφανειών που αποτελούν το οπτικό σύστημα. 2) SIDE - οποιαδήποτε ευθεία γραμμή που διέρχεται από το οπτικό κέντρο ενός λεπτού φακού.
ΟΠΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣφακός - μια ποσότητα που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη διαθλαστική επίδραση ενός φακού και το αντίστροφο εστιακό μήκος. D=1/F. Μετριέται σε διόπτρες (διόπτρες).
ΟΠΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ- ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, τα μήκη κύματος της οποίας κυμαίνονται από 10 nm έως 1 mm. Προς o.i. σχετίζομαι υπέρυθρη ακτινοβολία, , .
ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΦΩΤΟΣ- η διαδικασία της επιστροφής ενός φωτεινού κύματος όταν πέφτει στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων που έχουν διαφορετικά δείκτες διάθλασης.πίσω στο αρχικό περιβάλλον. Χάρη στον ο.σ. βλέπουμε σώματα εκπέμποντας φως. Γίνεται διάκριση μεταξύ της κατοπτρικής ανάκλασης (μια παράλληλη δέσμη ακτίνων παραμένει παράλληλη μετά την ανάκλαση) και της διάχυτης ανάκλασης (μια παράλληλη δέσμη μετατρέπεται σε αποκλίνουσα).
- φαινόμενο που παρατηρείται κατά τη μετάβαση του φωτός από ένα οπτικά πυκνότερο μέσο σε ένα οπτικά λιγότερο πυκνό, εάν η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη από την οριακή γωνία πρόσπτωσης, όπου n είναι ο δείκτης διάθλασης του δεύτερου μέσου σε σχέση με το πρώτο. Σε αυτή την περίπτωση, το φως ανακλάται πλήρως από τη διεπαφή μεταξύ των μέσων.
ΑΝΤΑΚΛΑΣΗ ΝΟΜΟΣ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ- η προσπίπτουσα δέσμη, η ανακλώμενη δέσμη και η κάθετη που ανυψώνεται στο σημείο πρόσπτωσης της δέσμης βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο και η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία διάθλασης. Ο νόμος ισχύει για τον καθρέφτη.
ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΦΩΤΟΣ- μείωση της ενέργειας ενός φωτεινού κύματος κατά τη διάδοσή του σε μια ουσία, η οποία συμβαίνει ως αποτέλεσμα της μετατροπής της ενέργειας του κύματος σε εσωτερική ενέργειαουσίες ή ενέργεια δευτερογενούς ακτινοβολίας που έχουν διαφορετική φασματική σύσταση και διαφορετική κατεύθυνση διάδοσης.
1) ΑΠΟΛΥΤΟ - μια τιμή ίση με τον λόγο της ταχύτητας του φωτός στο κενό προς την ταχύτητα φάσης του φωτός σε ένα δεδομένο μέσο: . Εξαρτάται από χημική σύνθεσημέσο, την κατάστασή του (θερμοκρασία, πίεση κ.λπ.) και τη συχνότητα του φωτός (βλ φωτεινή διασπορά).2) ΣΧΕΤΙΚΗ - (σελ. του δεύτερου μέσου σε σχέση με το πρώτο) τιμή ίση με τον λόγο της ταχύτητας φάσης στο πρώτο μέσο προς την ταχύτητα φάσης στο δεύτερο: . O.p.p. ισούται με τον λόγο του απόλυτου δείκτη διάθλασης του δεύτερου μέσου προς το απόλυτο p.p. περιβάλλον στυλό.
ΠΟΛΙΣΗ ΦΩΤΟΣ- φαινόμενο που οδηγεί στη διάταξη των διανυσμάτων του ηλεκτρικού πεδίου και της μαγνητικής επαγωγής ενός φωτεινού κύματος σε επίπεδο κάθετο στη δέσμη φωτός. Τις περισσότερες φορές συμβαίνει όταν το φως ανακλάται και διαθλάται, καθώς και όταν το φως διαδίδεται σε ένα ανισότροπο μέσο.
ΕΛΑΦΡΗ ΔΙΘΛΑΣΗ- φαινόμενο που συνίσταται σε αλλαγή της κατεύθυνσης διάδοσης του φωτός (ηλεκτρομαγνητικό κύμα) κατά τη μετάβαση από το ένα μέσο στο άλλο, διαφορετικό από το πρώτο δείκτη διάθλασης. Για τη διάθλαση, πληρούται ο νόμος: η προσπίπτουσα δέσμη, η διαθλασμένη δέσμη και η κάθετη που ανυψώνεται στο σημείο πρόσπτωσης της δέσμης βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο και για αυτά τα δύο μέσα ο λόγος του ημιτόνου της γωνίας πρόσπτωσης προς το ημίτονο της γωνίας διάθλασης είναι μια σταθερή τιμή, που ονομάζεται σχετικός δείκτης διάθλασηςδεύτερο περιβάλλον σε σχέση με το πρώτο. Ο λόγος της διάθλασης είναι η διαφορά στις ταχύτητες φάσης σε διαφορετικά μέσα.
PRISM OPTICAL- σώμα κατασκευασμένο από διαφανή ουσία που οριοθετείται από δύο μη παράλληλα επίπεδα στα οποία διαθλάται το φως. Χρησιμοποιείται σε οπτικά και φασματικά όργανα.
ΔΙΑΦΟΡΑ ΤΑΞΙΔΙΟΥ- φυσική ποσότητα ίση με τη διαφορά στα οπτικά μήκη των διαδρομών δύο ακτίνων φωτός.
ΣΚΟΡΔΙΣΜΑ ΦΩΤΟΣ- ένα φαινόμενο που συνίσταται στην απόκλιση μιας φωτεινής δέσμης που διαδίδεται σε ένα μέσο προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις. Οφείλεται στην ανομοιογένεια του μέσου και στην αλληλεπίδραση του φωτός με τα σωματίδια ύλης, στα οποία αλλάζει η κατεύθυνση διάδοσης, η συχνότητα και το επίπεδο ταλάντωσης του φωτεινού κύματος.
ΦΩΣ, ακτινοβολία φωτός - που μπορεί να προκαλέσει οπτική αίσθηση.
ΚΥΜΑ ΦΩΤΟΣ - ηλεκτρομαγνητικό κύμαστο ορατό εύρος μήκους κύματος. Συχνότητα (σύνολο συχνοτήτων) r.v. καθορίζει το χρώμα, την ενέργεια του r.v. ανάλογο με το τετράγωνο του πλάτους του.
ΦΩΤΟΣ ΟΔΗΓΟΣ- ένα κανάλι για τη μετάδοση του φωτός, με διαστάσεις πολλές φορές μεγαλύτερες από το μήκος κύματος του φωτός. Φως στο χωριό διαδίδεται λόγω της συνολικής εσωτερικής ανάκλασης.
ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣστο κενό (c) - μία από τις κύριες φυσικές σταθερές, ίση με την ταχύτητα διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο κενό. c=(299 792 458 ± 1,2) m/s. Σ.σ. - την περιοριστική ταχύτητα διάδοσης οποιωνδήποτε φυσικών αλληλεπιδράσεων.
SPECTRUM OPTICAL- κατανομή σε συχνότητες (ή μήκη κύματος) της έντασης της οπτικής ακτινοβολίας ενός συγκεκριμένου σώματος (φάσμα εκπομπής) ή της έντασης απορρόφησης του φωτός όταν διέρχεται από μια ουσία (φάσμα απορρόφησης). Διάκριση SO: γραμμή, που αποτελείται από μεμονωμένες φασματικές γραμμές. ριγέ, που αποτελείται από ομάδες (ρίγες) από κοντά φασματικές γραμμές; στερεό, που αντιστοιχεί στην εκπομπή (εκπομπή) ή στην απορρόφηση του φωτός σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων.
ΦΑΣΜΑΤΙΚΟΙ ΓΡΑΜΜΕΣ- στενές περιοχές στα οπτικά φάσματα, που αντιστοιχούν σχεδόν στην ίδια συχνότητα (μήκος κύματος). Κάθε S. l. συναντά μια ορισμένη κβαντική μετάβαση.
ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ- φυσική μέθοδος για την ποιοτική και ποσοτική ανάλυση της χημικής σύνθεσης των ουσιών, με βάση τη μελέτη των οπτικά φάσματα.Διαθέτει υψηλή ευαισθησία και εφαρμόζεται στη χημεία, την αστροφυσική, τη μεταλλουργία, τη γεωλογική εξερεύνηση κ.λπ. Θεωρητική βάσηΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΙΑ. είναι .
ΦΑΣΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ- μια οπτική συσκευή για τη λήψη και την ταυτόχρονη καταγραφή του φάσματος ακτινοβολίας. Το κύριο μέρος του S. - οπτικό πρίσμαή .
ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΟ- μια οπτική συσκευή για οπτική παρατήρηση του φάσματος ακτινοβολίας. Το κύριο μέρος του Σ. είναι ένα οπτικό πρίσμα.
ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑο κλάδος της φυσικής που μελετά οπτικά φάσματαπροκειμένου να αποσαφηνιστεί η δομή των ατόμων, των μορίων, καθώς και της ύλης στις διάφορες καταστάσεις συσσωμάτωσης.
ΑΥΞΑΝΟΥΝοπτικό σύστημα - ο λόγος του μεγέθους της εικόνας που δίνεται από το οπτικό σύστημα προς το πραγματικό μέγεθος του αντικειμένου.
ΥΠΕΡΙΩΔΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ- ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος στο κενό από 10 nm έως 400 nm. Προκαλούν πολλές ουσίες και φωταύγεια. βιολογικά ενεργό.
εστιακό επίπεδο- ένα επίπεδο κάθετο στον οπτικό άξονα του συστήματος και που διέρχεται από την κύρια εστία του.
ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΝΩ- το σημείο στο οποίο συλλέγεται μια παράλληλη δέσμη ακτίνων φωτός που διέρχεται από το οπτικό σύστημα. Εάν η δέσμη είναι παράλληλη με τον κύριο οπτικό άξονα του συστήματος, τότε η οπτική βρίσκεται σε αυτόν τον άξονα και ονομάζεται κύριος.
ΕΣΤΙΑΚΟ ΜΗΚΟΣ- την απόσταση μεταξύ του οπτικού κέντρου ενός λεπτού φακού και της εστίασης ΦΩΤΟΦΑΝΕΜΑ, φωτοηλεκτρικό φαινόμενο - το φαινόμενο της εκπομπής ηλεκτρονίων από μια ουσία υπό την επίδραση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (εξωτερική στ.). Παρατηρείται σε αέρια, υγρά και στερεά. Ανακαλύφθηκε από τον G. Hertz και μελετήθηκε από τον A.G. Stoletov. Οι κύριες κανονικότητες στ. εξηγείται με βάση τις κβαντικές έννοιες από τον Α. Αϊνστάιν.
ΧΡΩΜΑ- την οπτική αίσθηση που προκαλεί το φως σύμφωνα με τη φασματική του σύσταση και την ένταση της ανακλώμενης ή εκπεμπόμενης ακτινοβολίας.
- Η ιστορία της ανάπτυξης της οπτικής.
- Βασικές διατάξεις της σωματιδιακής θεωρίας του Νεύτωνα.
- Βασικές αρχές της κυματικής θεωρίας του Huygens.
- Απόψεις για τη φύση του φωτός μέσα XIX – XX αιώνες.
-
- Βασικές αρχές της οπτικής.
- Κυματικές ιδιότητες φωτός και γεωμετρική οπτική.
- Το μάτι ως οπτικό σύστημα.
- Φασματοσκόπιο.
- Οπτική συσκευή μέτρησης.
- Συμπέρασμα.
- Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας.
Η ιστορία της ανάπτυξης της οπτικής.
Η οπτική είναι η μελέτη της φύσης του φωτός, των φαινομένων φωτός και της αλληλεπίδρασης του φωτός με την ύλη. Και σχεδόν όλη η ιστορία του είναι η ιστορία της αναζήτησης μιας απάντησης: τι είναι το φως;
Μία από τις πρώτες θεωρίες του φωτός - η θεωρία των οπτικών ακτίνων - προτάθηκε από τον Έλληνα φιλόσοφο Πλάτωνα γύρω στο 400 π.Χ. μι. Αυτή η θεωρία υπέθεσε ότι οι ακτίνες προέρχονται από το μάτι, οι οποίες συναντώνται με αντικείμενα, τα φωτίζουν και δημιουργούν την εμφάνιση του γύρω κόσμου. Οι απόψεις του Πλάτωνα υποστηρίχθηκαν από πολλούς επιστήμονες της αρχαιότητας και, ειδικότερα, ο Ευκλείδης (3ος αιώνας π.Χ.), βασισμένος στη θεωρία των οπτικών ακτίνων, θεμελίωσε το δόγμα της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός, καθιέρωσε το νόμο της ανάκλασης.
Τα ίδια χρόνια ανακαλύφθηκαν τα ακόλουθα γεγονότα:
– ευθύτητα διάδοσης του φωτός.
– το φαινόμενο της ανάκλασης του φωτός και ο νόμος της ανάκλασης.
- το φαινόμενο της διάθλασης του φωτός.
είναι η δράση εστίασης ενός κοίλου καθρέφτη.
Οι αρχαίοι Έλληνες έθεσαν τα θεμέλια για τον κλάδο της οπτικής, που αργότερα ονομάστηκε γεωμετρικός.
Η πιο ενδιαφέρουσα εργασία για την οπτική που μας έχει φτάσει από τον Μεσαίωνα είναι η δουλειά του Άραβα επιστήμονα Alhazen. Μελέτησε την ανάκλαση του φωτός από τους καθρέφτες, το φαινόμενο της διάθλασης και το πέρασμα του φωτός από τους φακούς. Ο Αλχάζεν ήταν ο πρώτος που πρότεινε ότι το φως έχει πεπερασμένη ταχύτητα διάδοσης. Αυτή η υπόθεση ήταν σημαντική
βήμα στην κατανόηση της φύσης του φωτός.
Κατά τη διάρκεια της Αναγέννησης, έγιναν πολλές διαφορετικές ανακαλύψεις και εφευρέσεις. η πειραματική μέθοδος άρχισε να καθιερώνεται ως βάση για τη μελέτη και τη γνώση του περιβάλλοντος κόσμου.
Με βάση πολυάριθμα πειραματικά γεγονότα στα μέσα του 17ου αιώνα, προέκυψαν δύο υποθέσεις σχετικά με τη φύση των φαινομένων φωτός:
- σωματιδιακό, υποδηλώνοντας ότι το φως είναι ένα ρεύμα σωματιδίων που εκτοξεύεται με υψηλή ταχύτητα από φωτεινά σώματα.
- κύμα, που υποστηρίζει ότι το φως είναι μια διαμήκης ταλαντωτική κίνηση ενός ειδικού φωτεινού μέσου - αιθέρα - που διεγείρεται από δονήσεις σωματιδίων ενός φωτεινού σώματος.
Ολα περαιτέρω ανάπτυξητο δόγμα του φωτός μέχρι σήμερα είναι η ιστορία της ανάπτυξης και της πάλης αυτών των υποθέσεων, οι συγγραφείς των οποίων ήταν οι I. Newton και H. Huygens.
Οι κύριες διατάξεις της σωματιδιακής θεωρίας του Νεύτωνα:
1) Το φως αποτελείται από μικρά σωματίδια ύλης που εκπέμπονται προς όλες τις κατευθύνσεις σε ευθείες γραμμές, ή ακτίνες, φωτεινές από ένα σώμα, όπως ένα αναμμένο κερί. Εάν αυτές οι ακτίνες, που αποτελούνται από σωματίδια, εισέλθουν στο μάτι μας, τότε βλέπουμε την πηγή τους (Εικ. 1).
2) Τα ελαφριά σωματίδια έχουν διαφορετικά μεγέθη. Τα μεγαλύτερα σωματίδια, που μπαίνουν στο μάτι, δίνουν μια αίσθηση κόκκινου χρώματος, τα μικρότερα - μοβ.
3) άσπρο χρώμα- ένα μείγμα όλων των χρωμάτων: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, μπλε, μωβ.
4) Η ανάκλαση του φωτός από την επιφάνεια συμβαίνει λόγω της ανάκλασης των σωματιδίων από τον τοίχο σύμφωνα με το νόμο της απόλυτης ελαστικής κρούσης (Εικ. 2).
5) Το φαινόμενο της διάθλασης του φωτός εξηγείται από το γεγονός ότι τα σωματίδια έλκονται από σωματίδια του μέσου. Όσο πιο πυκνό είναι το μέσο, τόσο μικρότερη είναι η γωνία διάθλασης από τη γωνία πρόσπτωσης.
6) Το φαινόμενο της διασποράς του φωτός, που ανακαλύφθηκε από τον Νεύτωνα το 1666, εξήγησε ως εξής. Κάθε χρώμα είναι ήδη παρόν στο λευκό φως. Όλα τα χρώματα μεταδίδονται μέσω του διαπλανητικού χώρου και της ατμόσφαιρας μαζί και δίνουν την επίδραση του λευκού φωτός. Το λευκό φως - ένα μείγμα από διάφορα σωματίδια - διαθλάται όταν διέρχεται από ένα πρίσμα. Από τη σκοπιά της μηχανικής θεωρίας, η διάθλαση οφείλεται σε δυνάμεις από σωματίδια γυαλιού που δρουν σε σωματίδια φωτός. Αυτές οι δυνάμεις είναι διαφορετικές για διαφορετικά σώματα. Είναι τα μεγαλύτερα για το μωβ και τα μικρότερα για το κόκκινο. Η διαδρομή των σωματιδίων στο πρίσμα για κάθε χρώμα θα διαθλαστεί με τον δικό της τρόπο, έτσι η λευκή σύνθετη δέσμη θα χωριστεί σε έγχρωμες συστατικές δέσμες.
7) Ο Νεύτων περιέγραψε τρόπους για να εξηγήσει τη διπλή διάθλαση υποθέτοντας ότι οι ακτίνες φωτός έχουν «διαφορετικές πλευρές» - μια ειδική ιδιότητα που προκαλεί τη διαφορετική διάθλασή τους όταν διέρχονται από ένα διπλοδιαθλαστικό σώμα.
Η σωματιδιακή θεωρία του Νεύτωνα εξήγησε ικανοποιητικά πολλά οπτικά φαινόμενα γνωστά εκείνη την εποχή. Ο συγγραφέας του απολάμβανε τεράστιο κύρος στον επιστημονικό κόσμο και σύντομα η θεωρία του Νεύτωνα απέκτησε πολλούς υποστηρικτές σε όλες τις χώρες.
Βασικές αρχές της κυματικής θεωρίας του φωτός του Huygens.
1) Φως είναι η κατανομή των ελαστικών περιοδικών παλμών στον αιθέρα. Αυτοί οι παλμοί είναι διαμήκεις και είναι παρόμοιοι με τους ηχητικούς παλμούς στον αέρα.
2) Ο αιθέρας είναι ένα υποθετικό μέσο που γεμίζει τον ουράνιο χώρο και τα κενά μεταξύ των σωματιδίων των σωμάτων. Είναι αβαρής, δεν υπακούει στο νόμο βαρύτητα, έχει μεγάλη ελαστικότητα.
3) Η αρχή της διάδοσης των δονήσεων του αιθέρα είναι τέτοια που κάθε σημείο του, στο οποίο φτάνει η διέγερση, είναι το κέντρο των δευτερευόντων κυμάτων. Αυτά τα κύματα είναι αδύναμα και το αποτέλεσμα παρατηρείται μόνο εκεί που περνάει το περίβλημά τους.
μέτωπο επιφάνειας - κύματος (αρχή Huygens) (Εικ. 3).
Τα κύματα φωτός που προέρχονται απευθείας από την πηγή προκαλούν την αίσθηση της όρασης.
Ένα πολύ σημαντικό σημείο στη θεωρία του Huygens ήταν η υπόθεση ότι η ταχύτητα διάδοσης του φωτός είναι πεπερασμένη. Χρησιμοποιώντας την αρχή του, ο επιστήμονας κατάφερε να εξηγήσει πολλά φαινόμενα της γεωμετρικής οπτικής:
– το φαινόμενο της ανάκλασης του φωτός και οι νόμοι του.
- το φαινόμενο της διάθλασης του φωτός και οι νόμοι του.
– το φαινόμενο της συνολικής εσωτερικής αντανάκλασης.
- το φαινόμενο της διπλής διάθλασης.
- η αρχή της ανεξαρτησίας των ακτίνων φωτός.
Η θεωρία του Huygens έδωσε την ακόλουθη έκφραση για τον δείκτη διάθλασης του μέσου:
Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι η ταχύτητα του φωτός πρέπει να εξαρτάται αντιστρόφως από τον απόλυτο δείκτη του μέσου. Αυτό το συμπέρασμα ήταν το αντίθετο από το συμπέρασμα που προκύπτει από τη θεωρία του Νεύτωνα. Το χαμηλό επίπεδο πειραματικής τεχνολογίας του 17ου αιώνα κατέστησε αδύνατο να διαπιστωθεί ποια από τις θεωρίες ήταν σωστή.
Πολλοί αμφέβαλλαν για την κυματική θεωρία του Huygens, αλλά από τους λίγους υποστηρικτές των απόψεων των κυμάτων για τη φύση του φωτός ήταν οι M. Lomonosov και L. Euler. Από αυτές τις μελέτες θεωρία επιστημόνωνΟ Huygens άρχισε να διαμορφώνεται ως θεωρία των κυμάτων, και όχι απλώς ως απεριοδικές ταλαντώσεις που διαδίδονταν στον αιθέρα.
Απόψεις για τη φύση του φωτός μέσα XIX - XX αιώνες.
Το 1801, ο T. Jung πραγματοποίησε ένα πείραμα που εξέπληξε τους επιστήμονες του κόσμου (Εικ. 4)
S είναι η πηγή φωτός.
E - οθόνη;
Το B και το C είναι πολύ στενές υποδοχές σε απόσταση 1-2 mm μεταξύ τους.
Σύμφωνα με τη θεωρία του Νεύτωνα, δύο φωτεινές λωρίδες πρέπει να εμφανίζονται στην οθόνη, στην πραγματικότητα εμφανίστηκαν αρκετές φωτεινές και σκοτεινές λωρίδες και μια φωτεινή γραμμή P εμφανίστηκε ακριβώς απέναντι από το κενό μεταξύ των σχισμών B και C. Το πείραμα έδειξε ότι το φως είναι ένα φαινόμενο κυμάτων. Ο Jung ανέπτυξε τη θεωρία του Huygens με ιδέες για τις δονήσεις των σωματιδίων, για τη συχνότητα των δονήσεων. Διατύπωσε την αρχή της παρεμβολής, με βάση την οποία εξήγησε το φαινόμενο της περίθλασης, της παρεμβολής και του χρώματος των λεπτών πλακών.
Ο Γάλλος φυσικός Fresnel συνδύασε την αρχή των κυματικών κινήσεων του Huygens και την αρχή της παρεμβολής του Young. Σε αυτή τη βάση ανέπτυξε μια αυστηρή μαθηματική θεωρία περίθλασης. Ο Fresnel ήταν σε θέση να εξηγήσει όλα τα οπτικά φαινόμενα που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή.
Βασικές διατάξεις της κυματικής θεωρίας του Fresnel.
- Φως - η διάδοση των ταλαντώσεων στον αιθέρα με ταχύτητα όπου το μέτρο ελαστικότητας του αιθέρα, r– πυκνότητα αιθέρα.
– Τα φωτεινά κύματα είναι εγκάρσια.
– Ο ελαφρύς αιθέρας έχει τις ιδιότητες ελαστικού-στερεού σώματος, είναι απολύτως ασυμπίεστος.
Κατά τη μετάβαση από το ένα μέσο στο άλλο, η ελαστικότητα του αιθέρα δεν αλλάζει, αλλά η πυκνότητά του αλλάζει. Ο σχετικός δείκτης διάθλασης μιας ουσίας.
Οι εγκάρσιες δονήσεις μπορούν να συμβούν ταυτόχρονα σε όλες τις κατευθύνσεις κάθετες προς την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος.
Το έργο του Fresnel κέρδισε την αναγνώριση των επιστημόνων. Σύντομα εμφανίστηκε μια σειρά πειραματικών και θεωρητικών εργασιών, επιβεβαιώνοντας την κυματική φύση του φωτός.
Στα μέσα του 19ου αιώνα, άρχισαν να ανακαλύπτονται γεγονότα που έδειχναν μια σύνδεση μεταξύ οπτικών και ηλεκτρικών φαινομένων. Το 1846, ο M. Faraday παρατήρησε την περιστροφή των επιπέδων πόλωσης του φωτός σε σώματα τοποθετημένα σε μαγνητικό πεδίο. Ο Faraday εισήγαγε την ιδέα του ηλεκτρικού και μαγνητικά πεδία, όσον αφορά τις ιδιόμορφες επικαλύψεις στον αέρα. Ένας νέος «ηλεκτρομαγνητικός αιθέρας» εμφανίστηκε. Ο Άγγλος φυσικός Maxwell ήταν ο πρώτος που επέστησε την προσοχή σε αυτές τις απόψεις. Ανέπτυξε αυτές τις ιδέες και έχτισε τη θεωρία του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
Η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός δεν ξεπέρασε τη μηχανική θεωρία του Huygens-Young-Fresnel, αλλά την έβαλε σε ένα νέο επίπεδο. Το 1900, ο Γερμανός φυσικός Planck διατύπωσε μια υπόθεση για την κβαντική φύση της ακτινοβολίας. Η ουσία του ήταν η εξής:
– η εκπομπή φωτός είναι διακριτή.
- η απορρόφηση συμβαίνει επίσης σε διακριτές μερίδες, κβάντα.
Η ενέργεια κάθε κβαντικού αντιπροσωπεύεται από τον τύπο μι = η n, όπου ηείναι η σταθερά του Planck, και nείναι η συχνότητα του φωτός.
Πέντε χρόνια μετά τον Πλανκ δημοσιεύτηκε η εργασία του Γερμανού φυσικού Αϊνστάιν για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Ο Αϊνστάιν πίστευε:
- το φως που δεν έχει ακόμη αλληλεπιδράσει με την ύλη έχει κοκκώδη δομή.
– ένα φωτόνιο είναι ένα δομικό στοιχείο διακριτής ακτινοβολίας φωτός.
Έτσι, εμφανίστηκε μια νέα κβαντική θεωρία του φωτός, που γεννήθηκε με βάση τη σωματιδιακή θεωρία του Νεύτωνα. Το κβάντο λειτουργεί ως σώμα.
Βασικές διατάξεις.
- Το φως εκπέμπεται, διαδίδεται και απορροφάται σε διακριτές μερίδες - κβάντα.
- Ένα κβάντο φωτός - ένα φωτόνιο μεταφέρει ενέργεια ανάλογη με τη συχνότητα του κύματος με το οποίο περιγράφεται από την ηλεκτρομαγνητική θεωρία μι = η n .
- Ένα φωτόνιο έχει μάζα (), ορμή και ροπή ορμής ().
– Ένα φωτόνιο, ως σωματίδιο, υπάρχει μόνο σε κίνηση, η ταχύτητα του οποίου είναι η ταχύτητα διάδοσης του φωτός σε ένα δεδομένο μέσο.
– Για όλες τις αλληλεπιδράσεις στις οποίες συμμετέχει ένα φωτόνιο, ισχύουν οι γενικοί νόμοι διατήρησης της ενέργειας και της ορμής.
– Ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο μπορεί να βρίσκεται μόνο σε ορισμένες διακριτές σταθερές στατικές καταστάσεις. Όντας σε ακίνητη κατάσταση, το άτομο δεν ακτινοβολεί ενέργεια.
– Κατά τη μετάβαση από τη μια στατική κατάσταση στην άλλη, ένα άτομο εκπέμπει (απορροφά) ένα φωτόνιο με συχνότητα, (όπου Ε1και Ε2είναι οι ενέργειες της αρχικής και της τελικής κατάστασης).
Με την εμφάνιση της κβαντικής θεωρίας, έγινε σαφές ότι οι σωματικές και οι κυματικές ιδιότητες είναι μόνο δύο πλευρές, δύο αλληλένδετες εκδηλώσεις της ουσίας του φωτός. Δεν αντανακλούν διαλεκτική ενότηταδιακριτικότητα και συνέχεια της ύλης, που εκφράζεται στην ταυτόχρονη εκδήλωση κυματικών και σωματικών ιδιοτήτων. Η ίδια διαδικασία ακτινοβολίας μπορεί να περιγραφεί τόσο με τη βοήθεια μιας μαθηματικής συσκευής για κύματα που διαδίδονται στο χώρο και τον χρόνο, όσο και με τη βοήθεια στατιστικών μεθόδων για την πρόβλεψη της εμφάνισης σωματιδίων σε ένα δεδομένο μέρος και σε Δοσμένος χρόνος. Και τα δύο αυτά μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα και ανάλογα με τις συνθήκες προτιμάται ένα από αυτά.
Επιτεύγματα τα τελευταία χρόνιαστον τομέα της οπτικής έγιναν δυνατές χάρη στην ανάπτυξη τόσο της κβαντικής φυσικής όσο και της κυματικής οπτικής. Σήμερα, η θεωρία του φωτός συνεχίζει να αναπτύσσεται.
Η οπτική είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τις ιδιότητες και τη φυσική φύση του φωτός, καθώς και την αλληλεπίδρασή του με την ύλη.
Τα απλούστερα οπτικά φαινόμενα, όπως ο σχηματισμός σκιών και η παραγωγή εικόνων σε οπτικά όργανα, μπορούν να κατανοηθούν στο πλαίσιο της γεωμετρικής οπτικής, η οποία λειτουργεί με την έννοια των μεμονωμένων ακτίνων φωτός που υπακούουν σε γνωστούς νόμους διάθλασης και ανάκλασης και είναι ανεξάρτητες. ο ένας του άλλου. Για την κατανόηση πιο περίπλοκων φαινομένων, χρειάζεται φυσική οπτική, η οποία εξετάζει αυτά τα φαινόμενα σε σχέση με τη φυσική φύση του φωτός. Η φυσική οπτική σάς επιτρέπει να εξάγετε όλους τους νόμους της γεωμετρικής οπτικής και να καθορίσετε τα όρια της εφαρμογής τους. Χωρίς γνώση αυτών των ορίων, η επίσημη εφαρμογή των νόμων της γεωμετρικής οπτικής μπορεί σε συγκεκριμένες περιπτώσεις να οδηγήσει σε αποτελέσματα που έρχονται σε αντίθεση με τα παρατηρούμενα φαινόμενα. Επομένως, δεν πρέπει να περιοριστεί κανείς στην επίσημη κατασκευή της γεωμετρικής οπτικής, αλλά θα πρέπει να τη δει ως κλάδο της φυσικής οπτικής.
Η έννοια της δέσμης φωτός μπορεί να ληφθεί από την εξέταση μιας πραγματικής δέσμης φωτός σε ένα ομοιογενές μέσο, από το οποίο διαχωρίζεται μια στενή παράλληλη δέσμη χρησιμοποιώντας ένα διάφραγμα. Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος αυτών των οπών, τόσο στενότερη είναι η δέσμη, και στο όριο, περνώντας σε τρύπες αυθαίρετα μικρές, φαίνεται ότι μια δέσμη φωτός μπορεί να ληφθεί ως ευθεία γραμμή. Όμως μια τέτοια διαδικασία διαχωρισμού μιας αυθαίρετα στενής δέσμης (δέσμης) είναι αδύνατη λόγω του φαινομένου της περίθλασης. Η αναπόφευκτη γωνιακή διαστολή μιας πραγματικής δέσμης φωτός που διέρχεται από ένα διάφραγμα διαμέτρου D καθορίζεται από τη γωνία περίθλασης ι ~ μεγάλο / ρε. Μόνο στην περιοριστική περίπτωση όταν μεγάλο=0, μια τέτοια διαστολή δεν θα γινόταν, και θα μπορούσε κανείς να μιλήσει για μια δέσμη ως μια γεωμετρική γραμμή, η διεύθυνση της οποίας καθορίζει την κατεύθυνση διάδοσης της φωτεινής ενέργειας.
Έτσι, μια δέσμη φωτός είναι μια αφηρημένη μαθηματική έννοια και η γεωμετρική οπτική είναι μια κατά προσέγγιση περιοριστική περίπτωση στην οποία η κυματική οπτική πηγαίνει όταν το μήκος κύματος του φωτός πάει στο μηδέν.
Το μάτι ως οπτικό σύστημα.
Το όργανο της ανθρώπινης όρασης είναι τα μάτια, τα οποία από πολλές απόψεις αντιπροσωπεύουν ένα πολύ τέλειο οπτικό σύστημα.
Γενικά, το ανθρώπινο μάτι είναι ένα σφαιρικό σώμα με διάμετρο περίπου 2,5 cm, το οποίο ονομάζεται βολβός του ματιού (Εικ. 5). Το αδιαφανές και ισχυρό εξωτερικό κέλυφος του ματιού ονομάζεται σκληρός χιτώνας και το διαφανές και πιο κυρτό μπροστινό μέρος του ονομάζεται κερατοειδής. Στο εσωτερικό, ο σκληρός χιτώνας καλύπτεται με ένα χοριοειδές, που αποτελείται από αιμοφόρα αγγεία που τροφοδοτούν το μάτι. Κόντρα στον κερατοειδή, ο χοριοειδής περνά στην ίριδα, η οποία είναι άνισα χρωματισμένη σε διαφορετικούς ανθρώπους, η οποία χωρίζεται από τον κερατοειδή με έναν θάλαμο με διαφανή υδαρή μάζα.
Η ίριδα έχει μια στρογγυλή τρύπα που ονομάζεται κόρη, η διάμετρος της οποίας μπορεί να ποικίλλει. Έτσι, η ίριδα παίζει το ρόλο ενός διαφράγματος που ρυθμίζει την πρόσβαση του φωτός στο μάτι. Σε έντονο φως, η κόρη μειώνεται και σε χαμηλό φωτισμό, αυξάνεται. Μέσα στον βολβό του ματιού πίσω από την ίριδα βρίσκεται ο φακός, ο οποίος είναι ένας αμφίκυρτος φακός διαφανούς ουσίας με δείκτη διάθλασης περίπου 1,4. Ο φακός οριοθετείται από έναν δακτυλιοειδή μυ, ο οποίος μπορεί να αλλάξει την καμπυλότητα των επιφανειών του και ως εκ τούτου την οπτική του ισχύ.
Ο χοριοειδής στο εσωτερικό του ματιού καλύπτεται με κλάδους του φωτοευαίσθητου νεύρου, ιδιαίτερα παχύ απέναντι από την κόρη. Αυτές οι διακλαδώσεις σχηματίζουν έναν αμφιβληστροειδή, στον οποίο λαμβάνεται μια πραγματική εικόνα αντικειμένων, που δημιουργείται από το οπτικό σύστημα του ματιού. Ο χώρος μεταξύ του αμφιβληστροειδούς και του φακού είναι γεμάτος με ένα διαφανές υαλώδες σώμα, το οποίο έχει ζελατινώδη δομή. Η εικόνα των αντικειμένων στον αμφιβληστροειδή είναι ανεστραμμένη. Ωστόσο, η δραστηριότητα του εγκεφάλου, που λαμβάνει σήματα από το φωτοευαίσθητο νεύρο, μας επιτρέπει να βλέπουμε όλα τα αντικείμενα σε φυσικές θέσεις.
Όταν ο δακτυλιοειδής μυς του ματιού χαλαρώνει, λαμβάνεται η εικόνα απομακρυσμένων αντικειμένων στον αμφιβληστροειδή. Γενικά, η συσκευή του ματιού είναι τέτοια που ένα άτομο μπορεί να δει χωρίς τάση αντικείμενα που βρίσκονται όχι πιο κοντά από 6 μέτρα από το μάτι. Η εικόνα των πιο κοντινών αντικειμένων σε αυτή την περίπτωση λαμβάνεται πίσω από τον αμφιβληστροειδή. Για να αποκτήσετε μια καθαρή εικόνα ενός τέτοιου αντικειμένου, ο δακτυλιοειδής μυς συμπιέζει τον φακό όλο και περισσότερο έως ότου η εικόνα του αντικειμένου βρίσκεται στον αμφιβληστροειδή και στη συνέχεια διατηρεί τον φακό σε συμπιεσμένη κατάσταση.
Έτσι, η «εστίαση» του ανθρώπινου ματιού πραγματοποιείται αλλάζοντας την οπτική δύναμη του φακού με τη βοήθεια του δακτυλιοειδούς μυός. Η ικανότητα του οπτικού συστήματος του ματιού να δημιουργεί ευδιάκριτες εικόνες αντικειμένων που βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις από αυτό ονομάζεται διαμονή (από το λατινικό "κατάλυμα" - προσαρμογή). Όταν βλέπετε πολύ μακρινά αντικείμενα, παράλληλες ακτίνες εισέρχονται στο μάτι. Σε αυτή την περίπτωση, το μάτι λέγεται ότι φιλοξενείται στο άπειρο.
Η διαμονή του ματιού δεν είναι άπειρη. Με τη βοήθεια του κυκλικού μυός, η οπτική ισχύς του ματιού μπορεί να αυξηθεί κατά όχι περισσότερο από 12 διόπτρες. Όταν κοιτάτε κοντά αντικείμενα για μεγάλο χρονικό διάστημα, το μάτι κουράζεται και ο δακτυλιοειδής μυς αρχίζει να χαλαρώνει και η εικόνα του αντικειμένου θολώνει.
Τα ανθρώπινα μάτια σάς επιτρέπουν να βλέπετε καλά αντικείμενα όχι μόνο στο φως της ημέρας. Η ικανότητα του ματιού να προσαρμόζεται σε διάφορους βαθμούς ερεθισμού των απολήξεων του φωτοευαίσθητου νεύρου στον αμφιβληστροειδή, δηλ. σε διάφορους βαθμούς φωτεινότητας των παρατηρούμενων αντικειμένων ονομάζεται προσαρμογή.
Η σύγκλιση των οπτικών αξόνων των ματιών σε ένα ορισμένο σημείο ονομάζεται σύγκλιση. Όταν τα αντικείμενα βρίσκονται σε σημαντική απόσταση από ένα άτομο, τότε όταν μετακινείτε τα μάτια από ένα αντικείμενο σε άλλο, η απόσταση μεταξύ των αξόνων των ματιών ουσιαστικά δεν αλλάζει και το άτομο χάνει την ικανότητα να προσδιορίζει σωστά τη θέση του αντικειμένου . Όταν τα αντικείμενα είναι πολύ μακριά, οι άξονες των ματιών είναι παράλληλοι και ένα άτομο δεν μπορεί καν να προσδιορίσει αν το αντικείμενο που κοιτάζει κινείται ή όχι. Ορισμένο ρόλο στον προσδιορισμό της θέσης των σωμάτων παίζει επίσης η δύναμη του δακτυλιοειδούς μυός, ο οποίος συμπιέζει τον φακό κατά την προβολή αντικειμένων που βρίσκονται κοντά στο άτομο. πρόβατο.
Φάσμα πεδίο εφαρμογής.
Ένα φασματοσκόπιο χρησιμοποιείται για την παρατήρηση φασμάτων.
Το πιο κοινό πρισματικό φασματοσκόπιο αποτελείται από δύο σωλήνες, μεταξύ των οποίων τοποθετείται ένα τριεδρικό πρίσμα (Εικ. 7).
Στον σωλήνα Α, που ονομάζεται collimator, υπάρχει μια στενή σχισμή, το πλάτος της οποίας μπορεί να ρυθμιστεί περιστρέφοντας μια βίδα. Μπροστά από τη σχισμή τοποθετείται μια φωτεινή πηγή, το φάσμα της οποίας πρέπει να διερευνηθεί. Η σχισμή βρίσκεται στο επίπεδο του ρυθμιστή και επομένως οι φωτεινές ακτίνες από τον ρυθμιστή εξέρχονται με τη μορφή παράλληλης δέσμης. Αφού περάσουν από το πρίσμα, οι φωτεινές ακτίνες κατευθύνονται στον σωλήνα Β, μέσω του οποίου παρατηρείται το φάσμα. Εάν το φασματοσκόπιο προορίζεται για μετρήσεις, τότε μια εικόνα κλίμακας με διαιρέσεις υπερτίθεται στην εικόνα φάσματος χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή, η οποία σας επιτρέπει να προσδιορίσετε με ακρίβεια τη θέση των χρωματικών γραμμών στο φάσμα.
Μια οπτική συσκευή μέτρησης είναι ένα μέσο μέτρησης στο οποίο η παρατήρηση (συνδυασμός των ορίων ενός ελεγχόμενου αντικειμένου με μια οπτική γραμμή, σταυροδρόμια κ.λπ.) ή ο προσδιορισμός του μεγέθους πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια συσκευή με οπτική αρχή λειτουργίας. Υπάρχουν τρεις ομάδες οπτικών όργανα μέτρησης: συσκευές με την οπτική αρχή της όρασης και μηχανικάέκθεση κίνησης? συσκευές με οπτική παρατήρηση και αναφορά κίνησης· συσκευές που έχουν μηχανική επαφή με τη συσκευή μέτρησης, με οπτική μέθοδο για τον προσδιορισμό της κίνησης των σημείων επαφής.
Από τα όργανα, οι προβολείς ήταν οι πρώτοι που εξαπλώθηκαν για τη μέτρηση και τον έλεγχο εξαρτημάτων με περίπλοκο περίγραμμα και μικρές διαστάσεις.
Η δεύτερη πιο κοινή συσκευή είναι ένα γενικό μικροσκόπιο μέτρησης, στο οποίο το μετρούμενο τμήμα κινείται σε ένα διαμήκη φορείο και το μικροσκόπιο κεφαλής κινείται σε ένα εγκάρσιο.
Οι συσκευές της τρίτης ομάδας χρησιμοποιούνται για τη σύγκριση των μετρούμενων γραμμικών μεγεθών με μετρήσεις ή κλίμακες. Συνήθως ομαδοποιούνται κάτω από συνηθισμένο όνομασυγκριτές. Αυτή η ομάδα συσκευών περιλαμβάνει ένα οπτιόμετρο (οπτικό, μηχάνημα μέτρησης, συμβολόμετρο επαφής, οπτικό αποστασιόμετρο κ.λπ.).
Τα οπτικά όργανα μέτρησης χρησιμοποιούνται ευρέως και στη γεωδαισία (επίπεδο, θεοδόλιθος κ.λπ.).
Ο Θεοδόλιθος είναι ένα γεωδαιτικό εργαλείο για τον προσδιορισμό των κατευθύνσεων και τη μέτρηση οριζόντιων και κατακόρυφων γωνιών σε γεωδαιτικές εργασίες, τοπογραφικές και μεταλλευτικές αποτυπώσεις, κατασκευές κ.λπ.
Επίπεδο - ένα γεωδαιτικό εργαλείο για τη μέτρηση των υψομέτρων των σημείων η επιφάνεια της γης- ισοπέδωση, καθώς και για τη ρύθμιση οριζόντιων κατευθύνσεων κατά τη συναρμολόγηση κ.λπ. έργα.
Στη ναυσιπλοΐα χρησιμοποιείται ευρέως το εξάντο - ένα γωνιομετρικό όργανο που ανακλά τον καθρέφτη για τη μέτρηση ύψους ουράνια σώματαπάνω από τον ορίζοντα ή γωνίες μεταξύ ορατών αντικειμένων προκειμένου να προσδιοριστούν οι συντεταγμένες της θέσης του παρατηρητή. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικόεξάντας - η ικανότητα να συνδυάζονται δύο αντικείμενα στο οπτικό πεδίο του παρατηρητή ταυτόχρονα, μεταξύ των οποίων μετράται η γωνία, η οποία επιτρέπει τη χρήση της εξάντας σε αεροπλάνο και σε πλοίο χωρίς αισθητή μείωση της ακρίβειας ακόμη και κατά τη διάρκεια της ρίψης.
Μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση στην ανάπτυξη νέων τύπων οπτικών οργάνων μέτρησης είναι ο εξοπλισμός τους με ηλεκτρονικές συσκευές ανάγνωσης, οι οποίες καθιστούν δυνατή την απλούστευση της ανάγνωσης ενδείξεων και όρασης κ.λπ.
Συμπέρασμα.
Η πρακτική σημασία της οπτικής και η επιρροή της σε άλλους κλάδους της γνώσης είναι εξαιρετικά μεγάλη. Η εφεύρεση του τηλεσκοπίου και του φασματοσκοπίου άνοιξε στον άνθρωπο το πιο εκπληκτικό και πλουσιότερος κόσμοςφαινόμενα που συμβαίνουν στο απέραντο σύμπαν. Η εφεύρεση του μικροσκοπίου έφερε επανάσταση στη βιολογία. Η φωτογραφία βοήθησε και βοηθάει σχεδόν όλους τους κλάδους της επιστήμης. Ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία του επιστημονικού εξοπλισμού είναι ο φακός. Χωρίς αυτό, δεν θα υπήρχε μικροσκόπιο, τηλεσκόπιο, φασματοσκόπιο, κάμερα, κινηματογράφος, τηλεόραση κ.λπ. δεν θα υπήρχαν γυαλιά και πολλά άτομα άνω των 50 ετών θα στερούνταν την ευκαιρία να διαβάσουν και να εκτελέσουν πολλές εργασίες που σχετίζονται με την όραση.
Το πεδίο των φαινομένων που μελετά η φυσική οπτική είναι πολύ εκτεταμένο. Τα οπτικά φαινόμενα συνδέονται στενά με φαινόμενα που μελετώνται σε άλλους κλάδους της φυσικής και οι μέθοδοι οπτικής έρευνας είναι από τις πιο λεπτές και ακριβείς. Ως εκ τούτου, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι για μεγάλο χρονικό διάστημα η οπτική έπαιξε πρωταγωνιστικό ρόλο σε πάρα πολλές θεμελιώδεις έρευνες και στην ανάπτυξη βασικών φυσικών απόψεων. Αρκεί να πούμε ότι και οι δύο κύριες φυσικές θεωρίες του περασμένου αιώνα - η θεωρία της σχετικότητας και η θεωρία του κβαντικού - προέκυψαν και αναπτύχθηκαν σε μεγάλο βαθμό με βάση την οπτική έρευνα. Η εφεύρεση των λέιζερ άνοιξε τεράστιες νέες δυνατότητες όχι μόνο στην οπτική, αλλά και στις εφαρμογές της σε διάφορους κλάδους της επιστήμης και της τεχνολογίας.
Επιτροπή Παιδείας της Μόσχας
World About R Τ
Τεχνολογικό Κολλέγιο της Μόσχας
Τμήμα Φυσικών Επιστημών
Τελική εργασία στη φυσική
Σχετικά με το θέμα :
Συμπληρώθηκε από έναν μαθητή της 14ης ομάδας: Oksana Ryazantseva
Λέκτορας: Gruzdeva L.N.
- Artsybyshev S.A. Φυσική - Μ.: Medgiz, 1950.
- Zhdanov L.S. Zhdanov G.L. Φυσική για δευτεροβάθμια Εκπαιδευτικά ιδρύματα- Μ.: Nauka, 1981.
- Landsberg G.S. Οπτικά - Μ.: Nauka, 1976.
- Landsberg G.S. Δημοτικό εγχειρίδιο φυσικής. - Μ.: Nauka, 1986.
- Prokhorov A.M. Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. - Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, 1974.
- Sivukhin D.V. Γενικό μάθημα φυσικής: Οπτική - Μ.: Nauka, 1980.
