Refrakcija svjetlosti. Zakoni prelamanja svetlosti. Potpuna unutrašnja refleksija. Tok zraka u sočivu. Formula za tanke leće
Geometric optika proučava zakone širenja svetlosti, razmatra glavne tačke ove nauke u vezi sa dobijanjem fotografija. Ovo će omogućiti dublje razumijevanje procesa koji se dešavaju u vašem fotoaparatu.
Riječ "fotografija" znači pisati uz pomoć svjetla (od grčkog. "Fotografije" - svjetlo i "milost" - pisati). Zaista, fotografija kao metoda dobijanja stabilnih slika koristi mnoge fizičke i hemijske osobine svetlosti. Uz pomoć fizičkih svojstava dobija se svjetlost optička slika dok se predmeti uklanjaju, a kada su izloženi kemijskoj svjetlosti, ova slika je fiksirana i stabilna.
PRIRODA SVETLOSTI
Svetlost, kao i zvuk, ima talasnu prirodu. Valovi nastali pomicanjem kondenzacije i razgradnjom zraka uslijed mehaničkih oscilacija objekta nazivaju se zvukom, a svjetlosni valovi su elektromagnetski valovi koji se šire brzinom od 300.000 km / s.
Izvori svetlosti su sva tela koja se mogu videti nezavisno od osvetljenja i koja osvetljavaju okolna tela. Elektromagnetne oscilacije, tj. Svjetlo, šire se iz svih izvora svjetlosti u svim smjerovima. Za osvetljenje važi samo onaj dio svijeta koji, kada uđe u ljudsko oko, izaziva vizualnu senzaciju. Ovaj dio svjetla naziva se svjetlosni tok. Jedinica svjetlosnog toka je lumen (lm). Na primer, ukazujemo da obična sveća daje svetlosni tok od samo 10-15 lm, a električne lampe - stotine i hiljade lumena. Svjetlosni tok Sunca je 10 25 lm. Zato je lakše fotografisati i snimati u dobrom sunčanom vremenu.
Da bi se karakterizirale električne lampe, često se koristi još jedan indikator - svetlosna efikasnost, koja se izražava svetlosnim fluksom u lumenu po vatu snage lampe. U fotografiji se za stvaranje umjetne rasvjete koriste foto-svjetiljke relativno male veličine, ali se razlikuju od uobičajenih za mnogo veći izlaz svjetla. Tako, konvencionalna lampa od 500 W za napon od 127 V ima svjetlosni povrat od 17,8 lm / W, a foto-lampa ukrštene cijevi iste snage i napona iznosi 32 lm / W.
Svjetlosni tokovi se gotovo nikada ne emituju jednako iz svih izvora svjetlosti u svim pravcima. Na primjer, električna žarulja koja je suspendirana sa stropa emitira veći svjetlosni tok prema dolje, manji na stranama i potpuno beznačajan gore. Za karakterizaciju izvora svjetlosti količinom svjetlosti koju emitira u određenom smjeru koristi se koncept intenziteta svjetlosti. Za jedinicu intenziteta svjetlosti usvojena je candela. Što je jači i oštriji svjetlosni tok, veći je intenzitet izvora svjetlosti. Specijalne foto lampe karakterizira visok intenzitet svjetlosti. Na primer, snaga svetla od 500 W ogledala je 10 hiljada kandela.
Intenzitet osvetljenja lampi u pravcu osvetljenja može se značajno povećati pomoću reflektora ili reflektora. Zato se na fotografiji za veštačko osvetljenje obično koriste specijalni foto-iluminatori.
Isti izvor svetla različito osvetljava zavisno od udaljenosti između njega i osvetljene površine. Zaista, u blizini lampe, svjetlosni tok se distribuira na maloj površini, i puno svjetla po jedinici površine. Daleko od lampe, isti svetlosni tok pada na veću površinu, a malo svetla pada na jedinicu površine. Pored udaljenosti od lampe, važan je i ugao pravca zraka. Kada zrake padaju okomito, svjetlosni tok se distribuira na manjoj površini nego kod kosog upada zraka.
Odnos svjetlosnog toka prema području na koje pada, naziva se osvjetljenje. Po jedinici osvetljenja uzima se lux (lx). Lux je osvjetljenje koje stvara svjetlosni tok od 1 lm na površini od 1 m 2. U fotografiji se koristi uređaj nazvan foto-eksponometar da bi se brzo odredilo osvjetljenje uklonjenih objekata, kao i potrebna ekspozicija prilikom snimanja.
Zakoni propagacije svjetlosti u prozirnim medijima razmatraju se u jednom od dijelova fizike koji se nazivaju geometrijska, ili zračna optika.
Razumjeti principe rada optički instrumenti (uređaji za foto-kamere, dvogledi, itd.) potrebno je upoznati se sa zakonima geometrijske optike.
REFLEKSIJA I REFLEKSIJA SVJETLA
Zraka svjetlosti koja se širi u homogenom mediju je jasna. Na granici dva medija, na primjer, "zrak - staklo" ili "zrak - voda", smjer svjetlosnog snopa se mijenja. U ovom dijelu svijeta vraća se na prvu srijedu. Ovaj fenomen se naziva refleksija.
Zakon refleksije svetlosti određuje relativni položaj incidentnog snopa AO, reflektovanog snopa OS i okomitog VO na površinu MM, obnovljenog u tački upadanja. Ako se kut između upadne zrake AO i okomice VO na površinu MM, rekonstruiran od točke upada, naziva kutom upada, a kut između okomice i reflektiranog snopa OS je kut refleksije, kut refleksije jednak je kutu upadanja. Štaviše, incidentni zrak, reflektovani zrak i okomica na međuprostor između dva medija leže u istoj ravnini.
Poznato je da se na granici dva medija mijenja smjer širenja svjetla. Pojavljuje se, kao što smo primetili, delimično odraz svetlosti. Drugi dio svijeta, u slučajevima kada je drugi medij transparentan, prolazi kroz granicu medija, dok se smjer propagacije, po pravilu, mijenja. Drugim riječima, ako se zrak svjetla prije prelamanja širi u smjeru AO, onda, kada se lomi u točki O, ide dalje u smjeru OD. Ovaj fenomen se naziva refrakcija.
Kada se svetlost lomi na mat površinama, kao u refleksiji, ona se difuzno. Ovaj fenomen se uzima u obzir prilikom fotografisanja i snimanja. Okružujući izvor svjetla matiranim ili kaljenim staklom, osvijetlite "mekše" osvjetljenje i uklonite izravan udar prejake svjetlosti u oči.
Mjerenjem kutova upada i prelamanja mogu se ustanoviti sljedeći zakoni prelamanja svjetlosti: omjer sinusnog kuta upada prema sinusu kuta prelamanja je konstantna vrijednost za ta dva medija (indeks refrakcije tvari je obično označen u odnosu na zrak) i naziva se indeks refrakcije drugog medija u odnosu na prvi; incidentni zrak, lomljeni zrak i okomica na međuprostor između dva medija, rekonstruisani na mjestu upadanja zraka, leže u istoj ravnini.
Indeksi refrakcije su različiti za različita okruženja. Tako optička stakla koja se koriste u proizvodnji fotografske i filmske opreme imaju indeks refrakcije od 1,47 do 2,04. Optičke naočare sa visokim indeksom prelamanja nazivaju se kremeni, sa manjim krunama.
PRISME I LICE
Prisms. U optičkim sistemima se vrlo često koristi fenomen svjetlosti koja prolazi kroz klinasta tijela omeđena neparalelnim ravninama. Stakleni klinovi u optici se nazivaju prizme. U optičkim uređajima često se koristi staklena prizma čija je osnova jednakokračan trokut. Zraka svjetlosti, prolazi kroz prizmu, prelama se dva puta - u tačkama B i C i uvijek se skreće prema svom širem dijelu. Prizma vam omogućava da rotirate snop svetlosti za 90 °, što je neophodno, na primer, u dometu kamera. Smjer svjetlosnog snopa može se mijenjati za 180 ° (prizmatičan dvogled).
Raspršivanje svjetlosti. Zrake različitih boja se prelamaju u staklu na različite načine. Ljubičaste zrake imaju najveći indeks loma, a crvene imaju najniži. Stoga, kada se snop bijele svjetlosti koji se sastoji od različitih boja pogodi u prizmu, on se raspada u niz boja, tj. Formira se spektar. Ovaj fenomen se naziva disperzija svjetlosti.
Objektivi. Najvažniji dio gotovo svih optičkih uređaja su objektivi - transparentna, najčešće staklena tijela, omeđena sfernim površinama. Prva leva na lijevoj strani naziva se četverokutna četverokutna. Treća i poslednja sočiva su konveksna na jednoj strani i konkavna na drugoj. Takva sočiva se nazivaju meniskus, ili jednostavno meniskus. Tri leva sočiva u sredini su deblja nego na rubovima i nazivaju se skupljanjem. Tri desna sočiva se raspršuju, deblji su na rubovima.
Objašnjava akciju sakupljanja i difuzije objektiva. Leća za sakupljanje može biti predstavljena kao zbirka velikog broja prizmi koje se šire prema sredini, a difuzna sočiva mogu biti predstavljena kao zbirka prizmi koje se šire prema rubovima. Prizme odbijaju zrake svjetlosti u smjeru ekspanzije, pa leće, koje su deblje u sredini, odbijaju zrake do sredine, tj. Skupljaju ih, a one koje su deblje na rubovima skreću zrake na ivice, tj.
Ako se sabirna leća postavi ispred izvora svetlosti i ekran se postavi iza njega, promenom rastojanja između izvora svetlosti i sočiva ili objektiva i ekrana, na ekranu se može dobiti jasna obrnuta slika izvora svetlosti.
To znači da se zrake koje izlaze iz bilo koje točke A izvora svjetlosti, koje su prošle kroz objektiv, ponovo sakupljaju u jednoj točki A 1, a još više na ekranu.
Pravac koji prolazi kroz centre sfernih površina C1 i C2 koji graniče sa objektivom naziva se optička osa OO objektiva. Tačka u kojoj se zrake koje dosežu sočivo sa snopom paralelnim sa optičkom osom se nazivaju fokusom objektiva, a ravnina koja prolazi kroz fokus i okomito na optičku os naziva se fokalna ravan. Udaljenost od objektiva do fokusa naziva se žižna daljina objektiva. Žižna daljina različitih objektiva varira u zavisnosti od vrste stakla od kojeg je napravljeno sočivo i od njegovog oblika. Manje žižna daljina objektivom, to jače skuplja ili rasipa zrake. Inverzna veličina fokalne dužine leće naziva se njegova optička snaga. Optička snaga objektiva sa žižnom daljinom od 100 cm uzima se kao jedinica i zove se dioptrija.
Postoji definitivna veza između žižne daljine leće za prikupljanje, kao i udaljenosti od objekta do sočiva i od objektiva do slike, izražene tzv. Osnovnom formulom:
1 / a + 1 / a 1 = 1 / F
gdje je a 1 udaljenost od objekta do objektiva;
a je udaljenost od objektiva do slike;
F - žižna daljina objektiva.
Iz formule se vidi da se rastom udaljenosti od objekta do sočiva smanjuje udaljenost od slike do sočiva i obrnuto.
Odnos linearnih dimenzija optičke slike prema linearnim dimenzijama snimljenog objekta naziva se skala slike.
Jednostavan objektiv nije bez mana. Dakle, ako koristite objektiv kao fotografski objektiv, slika neće biti dovoljno oštra i izobličena. Ove mane slike su uzrokovane brojnim nedostacima objektiva - sferičnom i hromatskom aberacijom, distorzijom, astigmatizmom i komom.
Sferna aberacija nastaje zbog činjenice da srednji dio sočiva skuplja zrake u manjoj mjeri nego rubovi, a zrake koje prolaze blizu sredine leće idu dalje od zraka koje prolaze blizu rubova sočiva. Kao rezultat sferne aberacije, dobijeno je nekoliko žarišta na glavnoj optičkoj osi sočiva, što dovodi do stvaranja zamagljene slike. U proizvodnji sočiva efekat sferne aberacije se smanjuje postavljanjem manje jake divergentne leće na objektiv za sakupljanje. Različita sferna aberacija je koma, koja je karakteristična za objekat koji se nalazi pod uglom u odnosu na optičku osu sočiva. Slika u ovom slučaju dobija se u obliku figure u obliku komete.
Nastanak hromatske aberacije nastaje zbog disperzije svjetlosti. U ovom slučaju, slika u boji je zamućena, jer su žarišta različitih boja spektra, zbog različitog indeksa prelamanja, smještena na različitim točkama optičke osi. Nedavno su se zahtjevi za kromatskom korekcijom sočiva dramatično povećali zahvaljujući širokom razvoju kolor fotografije i filma. U praksi, hromatska aberacija se eliminira odabirom objektiva za sakupljanje i rasipanje koji imaju traženi indeks loma.
Uzrok distorzije je otprilike isti kao i sferna aberacija. Ovaj nedostatak jednostavnog objektiva dovodi do primjetnih zakrivljenosti ravnih linija objekata. Na prirodu distorzije utiče položaj dijafragme (neprozirna ploča sa okruglom rupom u sredini): ako se dijafragma nalazi ispred sočiva, onda izobličenje postaje u obliku bureta; ako se dijafragma nalazi iza objektiva - pužni prsten. Distorzija se značajno smanjuje kada se dijafragma nalazi između linija.
U slučaju kada se objekat nalazi pod određenim uglom u odnosu na optičku osu sočiva, oštrina vertikalnih ili horizontalnih linija je slomljena. Takve izobličenja slike uzrokuje astigmatizam - najteže popraviti nedostatak objektiva. Optički sistem sa značajno eliminisanim astigmatizmom naziva se anastigmat.
DOBIJANJE OPTIČKOG SLIKA U FOTOGRAFIJI
Optička slika objekta u fotoaparatu u vreme snimanja se dobija na sličan način kao i objektiv. Svaki subjekt je skup svetlosnih ili osvetljenih tačaka, tako da konstrukcija slika dve krajnje tačke subjekta određuje položaj celokupne slike. Svaka kamera ima neprozirnu kameru i objektiv koji je kolektivni optički sistem korigiran od aberacija i sastavljen od određenog broja objektiva. Objektiv stvara optičku sliku objekta na fotosenzitivnom materijalu smještenom na stražnjoj strani fotoaparata. Postavljanjem objekta na različite udaljenosti od sočiva možete dobiti optičku sliku njene nejednake veličine. Najčešće su objekti daleko od sočiva, a slike su stvarne, smanjene i inverzne. Kada se subjekt nalazi nešto dalje od fokusa (prednji), slika je zapravo, uvećana i obrnuta. Ako predmet približite fokusu, tada stvarna slika neće raditi. U ovom slučaju, slika je imaginarna, proširena i direktna.
Refrakcija svjetlosti - promjenom smjera širenja optičkog zračenja (svjetla) dok prolazi kroz sučelje između dva medija.
Zakoni refrakcije svetlosti:
1) Udarni snop, zrak koji se lomi i okomit, podignut do tačke upadanja u međusklop između dva medija, leži u istoj ravnini .
2) Odnos sinusa kuta upada na sinus kuta prelamanja je konstantna vrijednost za dani par medija. Ova konstanta se naziva indeks loma n 21 drugog medija u odnosu na prvi:
Relativni indeks prelamanja dvaju medija jednak je omjeru njihovih apsolutnih indeksa loma n 21 = n 2 / n 1
Apsolutni indeks prelamanja medija naziva se vrijednost n, jednaka omjeru brzine od elektromagnetskih valova u vakuumu do njihove fazna brzina v u mediju n = c / v
3) zrake svjetlosti koje padaju na sučelje između dva medija okomito na površinu, prelaze u drugi medij bez prelamanja.
4) Incidentni i lomljeni zraci su reverzibilni: ako je snop usmjeren duž staze lomljenog zraka, onda će lomljeni zrak slijediti put incidentnog zraka.
Totalna unutrašnja refleksija - refleksija svetlosti na interfejsu dve providne supstance, ne praćene refrakcijom. Potpuna unutrašnja refleksija nastaje kada se snop svjetlosti udara na površinu koja odvaja određeni medij od drugog, optički manje gustog medija, kada je kut upadanja veći od graničnog kuta prelamanja.
Tok zraka u sočivu.
Objektiv je prozirno tijelo omeđeno sfernim površinama. Ako je sama debljina
leće su male u poređenju sa radijusima zakrivljenosti sfernih površina, a leća se zove fino.
Leće se skupljaju i rasipaju. Okupljanje (Pozitivni) objektivi su leće koje pretvaraju snop paralelnih zraka u konvergirajuće. Scattering (negativni) objektivi su leće koje pretvaraju snop paralelnih zraka u divergentne. Objektivi, u kojima je sredina deblja od ivica - sakuplja, au kojima su ivice deblje - rasipaju se.
Naziva se pravac koji prolazi kroz centre zakrivljenosti O1 i O2 sfernih površina glavna optička osa sočiva. U slučaju tankih sočiva, možemo približno pretpostaviti da se glavna optička osa presijeca sa sočivom u jednoj točki, što se obično naziva. optički središnji objektiv O. Snop svjetlosti prolazi kroz optički centar objektiva, ne odstupajući od izvornog smjera. Pozivaju se sve linije koje prolaze kroz optički centar bočne optičke ose.
Ako je snop zraka paralelan glavnoj optičkoj osi usmjeren na sočivo, onda nakon prolaska kroz sočivo zrake (ili njihov nastavak) će se okupiti u jednoj točki F, koja se naziva glavni fokus leće. Have tanke leće Postoje dva glavna fokusa smještena simetrično na glavnoj optičkoj osi u odnosu na objektiv. U sakupljanju trikova sočiva su stvarni, u rasipanju oni su imaginarni. Zrake zraka paralelne s jednom od sekundarnih optičkih osi, nakon prolaska kroz sočivo, također su fokusirane u točki F ", koja se nalazi na sjecištu sekundarne osi s žarišnom ravninom F, tj. Ravninom okomitom na glavnu optičku osu i prolazi kroz glavni fokus. Objektiv O i glavni fokus F nazivaju se žarišnom duljinom, a označava se istim slovom F. Za konvergentnu leću, razmotrimo F\u003e 0, za difuzni F< 0.
Vrijednost D, inverzna žarišna duljina, naziva se optička snaga objektiva. Jedinica za mjerenje optičke snage u SI je dioptrija (dioptrija).
Tok zraka u sočivima
Glavna osobina objektiva je sposobnost da se daju slike objekata. Slike su direktne ili obrnute, realne ili imaginarne, uvećane ili smanjene.
Položaj slike i njen karakter može se odrediti geometrijskim konstrukcijama. Da biste to uradili, koristite svojstva nekih standardnih zraka (prekrasne zrake), čiji je tok poznat. To su zrake koje prolaze kroz optički centar ili jedan od žarišta sočiva, kao i zrake paralelne sa glavnom ili jednom od sekundarnih optičkih osi. Slika u tankom objektivu:
1. Snop paralelan glavnoj optičkoj osi prolazi kroz glavnu tačku fokusa.
2. Zraka paralelna sekundarnoj optičkoj osi prolazi kroz sekundarni fokus (točka na sekundarnoj optičkoj osi).
3. Zraka koja prolazi kroz optički centar objektiva se ne lomi.
4. Prava slika je presek zraka. Imaginarna slika - sjecište nastavaka zraka
Skupljajući objektiv
1. Ako se stavka nalazi iza double focus.
Da biste izgradili sliku objekta, potrebno je postaviti dvije grede. Prvi snop prolazi od vrha objekta paralelno s glavnom optičkom osi. Na sočivu, zrak se lomi i prolazi kroz žarišnu točku. Drugi snop mora biti usmjeren od vrha objekta kroz optički centar sočiva, proći će bez prelamanja. Na preseku dva zraka stavljamo tačku A '. Ovo će biti slika gornje tačke objekta. Na isti način se konstruiše i slika donje tačke objekta. Kao rezultat konstrukcije, dobija se smanjena, obrnuta, stvarna slika.
2.Ako je subjekt u dvostrukoj točki fokusa.
Za izgradnju je potrebno koristiti dvije grede. Prvi snop prolazi od vrha objekta paralelno s glavnom optičkom osi. Na sočivu, zrak se lomi i prolazi kroz žarišnu točku. Drugi snop mora biti usmjeren od vrha objekta kroz optički centar sočiva, a proći će kroz objektiv bez prelamanja. Na sjecištu dva zraka postavite točku A1. Ovo će biti slika gornje tačke objekta. Na isti način se konstruiše i slika donje tačke objekta. Kao rezultat konstrukcije dobija se slika čija se visina poklapa sa visinom objekta. Slika je obrnuta i važeća.
3. Ako se objekat nalazi u razmaku između fokusa i dvostrukog fokusa.
Za izgradnju je potrebno koristiti dvije grede. Prvi snop prolazi od vrha objekta paralelno s glavnom optičkom osi. Na sočivu, zrak se lomi i prolazi kroz žarišnu točku. Drugi snop mora biti usmjeren od vrha objekta kroz optički centar objektiva. Kroz objektiv prolazi bez loma. Na preseku dva zraka stavljamo tačku A '. Ovo će biti slika gornje tačke objekta. Na isti način se konstruiše i slika donje tačke objekta. Kao rezultat konstrukcije, dobija se uvećana, obrnuta, stvarna slika.
Difuzno sočivo
Objekt se nalazi ispred difuznog objektiva.
Za izgradnju je potrebno koristiti dvije grede. Prvi snop prolazi od vrha objekta paralelno s glavnom optičkom osi. Na objektivu se zrake lome na takav način da nastavak ovog snopa pređe u fokus. I drugi snop, koji prolazi kroz optički centar, prelazi nastavak prvog snopa u tački A ’- to će biti slika gornje tačke objekta, na isti način se konstruiše i slika donje tačke objekta. Rezultat je direktna, smanjena, imaginarna slika. Prilikom pomeranja predmeta u odnosu na difuzno sočivo, uvek se dobija direktna, smanjena, imaginarna slika. Prilikom pomeranja predmeta u odnosu na difuzno sočivo, uvek se dobija direktna, smanjena, imaginarna slika.
Položaj slike i njena priroda (realna ili imaginarna) takođe se može izračunati pomoću
formule za tanke leće. Ako je udaljenost od objekta do objektiva označena sa d, a udaljenost od objektiva do slike kroz f, onda se formula tankog sočiva može napisati u obliku:
Vrijednosti d i f također podliježu određenom pravilu znakova: d\u003e 0 i f\u003e 0 za stvarne objekte
(tj. stvarni izvori svjetlosti, a ne nastavci zraka koji se spajaju iza sočiva) i slike; d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
Najjednostavniji slučaj centriranog sistema koji se sastoji samo od dve sferne površine koje odvajaju bilo koji transparentni, dobro refraktivni materijal od okoline je od velikog značaja. Takav sistem je objektiv i igra važnu ulogu u mnogim optičkim uređajima.
Objektiv se naziva tanak ako je udaljenost između vrhova sfernih površina koja je graniči mala u usporedbi s polumjerima zakrivljenosti površina. Za tanku leću, vrhovi refraktivnih površina se mogu smatrati da se podudaraju u jednoj tački, koja se zove optički centar leće. Bilo koji paraksijalni zrak koji prolazi kroz tačku optičkog centra, praktično ne doživljava refrakciju. Za ovakve zrake, površine obje površine objektiva mogu se smatrati paralelnim, tako da snop koji prolazi kroz njih ne mijenja smjer, već samo pomiče paralelno sa samim sobom (prelamanje u ravninsko-paralelnoj ploči), a kako se debljina leće može zanemariti, pomak je zanemariv i greda praktično prolazi bez prelamanja. Zraka koja prolazi kroz centar se zove osovina leće. Naziva se jedna od osi koja prolazi kroz centre zakrivljenosti obje površine glavni , ostalo - nepovoljno .
Izraz koji se odnosi na položaj objekta i njegovu sliku u objektivu ( formula objektiva ) može se izvesti ako uzmemo u obzir dva uzastopna prelamanja zraka na svakom od sučelja (Sl. 2.8). Prva (duž zrake) refraktivne površine daje sliku objekta A u točki C, koja je, pak, predmet druge površine duž grede. Konačna slika objekta A u sočivu je tačka B. Slijedeći izraz je dobiven pod istim ograničenjima koje smo uveli kada se prelomi na jednom sferičnom sučelju medija. Uslovi: homocentricity grede, stigma slika paraxiality i sign rule. Glavne ravni tanke leće se podudaraju i okomite su na glavnu optičku osu u optičkom centru, stoga se udaljenosti od objekta i slike mere od optičkog centra sočiva ( a 1 i a 2). Označava se indeks refrakcije leće n l, indeks refrakcije homogenog medija u kojem (pretpostavljamo) je sočivo - n Wed R 1 - poluprečnik zakrivljenosti prvog duž snopa prelomne površine, R Radijus 2 sekunde. U ovom slučaju, formula objektiva će biti:
(2.12)
Izraz vam omogućava da jedinstveno odredite položaj slike, ako je položaj objekta. Desni deo jednakosti ne zavisi od pozicije objekta i njegove slike i određen je samo svojstvima samog objekta. optički sistem. Prva zagrada ( n l - n wed) određuje fizičke parametre sistema, i (1 / R 1 – 1/R 2) - geometrijski. Analogno formuli sferne refraktivne površine, naziva se desna strana izraza (2.12) optička snaga tanke leće:
Lako je pokazati da je optička snaga tankog sočiva u suštini zbroj optičkih sila njegovih površina. Zaista:
Izmerena snaga objektiva dioptri (diopter). 1 diopter - je optička snaga objektiva, koja je u zraku, ima žarišnu duljinu od 1 metar.
Naziva se sočivo okupljanje (pozitivan ) ako D > 0; dissipative (negativan ) ako D < 0. В случае линзы представленной на рис. 2.9: R 1\u003e 0, i R 2 < 0, тогда и оптическая сила такой линзы D \u003e 0 ako n l\u003e n Wed Dakle, znak optičke snage objektiva određen je njegovim geometrijskim parametrima i omjerom indeksa loma medija.
Na sl. 2.10 predstavljene sočiva različitih konfiguracija. Ako n l\u003e n Sre, onda su objektivi označeni brojevima 1, 2, 3 pozitivni, a numerisani 4, 5, 6 - negativni, ako n l< n udati, obrnuto.
S obzirom na tanku leću u homogenom mediju, možete unijeti vrijednosti
, (2.14)
određivanje položaja glavnih fokusnih tačaka ovog optičkog sistema. Oni se dobijaju analogno sa fokalnim rastojanjima sferne refraktivne površine i, kao što se može videti, imaju različite znakove. Dakle, tačke fokusa leže na suprotnim stranama objektiva (točka prvog fokusa je ispred sočiva, točka drugog fokusa je iza leće duž snopa), ali su jednake u apsolutnoj vrijednosti. Stoga, ponekad, koristeći fizički žargon, govorimo o "fokusu" sočiva (jedna žižna daljina).
Primer izgradnje slike u tankom objektivu je prikazan na sl. 2.11. Ovdje prikupljajući (pozitivni) objektiv gradi pravu, obrnutu i smanjenu sliku. y. Subjekta y. Linearno (poprečno) uvećanje koje daje tanko sočivo izračunava se na isti način kao i za jednu površinu:
. (2.15)
Slično gore navedenom, nalazimo da je za invertirani valid images povećanje je negativno i za direktno imaginarno V > 0.
Magnituda i znak linearnog uvećanja za isti objektiv zavise od lokacije objekta. Ako se objekat nalazi iza dvostrukog fokusa sabirne leće (sl. 2.12a), onda se čini da je njegova slika stvarna, obrnuta i smanjena.
Ako se objekat nalazi u točki dvostrukog fokusa, slika postaje jednaka, ostaje važeća i invertirana (slika 2.12b). Kada se subjekt približava objektivu, slika se postepeno udaljava, povećavajući veličinu, a kada objekt dosegne prednju fokalnu ravan - prenosi se u beskonačnost (slika 2.12c, d).
Položaj objekta između fokusa i sočiva dovodi do stvaranja imaginarne, direktne, uvećane slike (slučaj povećala ili lupa, sl. 2.12d).
Negativnu (difuznu) leću karakteriše značajno manja varijabilnost formiranih slika: za svaki raspored subjekta, slika se zamišlja, direktna i redukovana (slika 2.12e).
Ako postoji optički sistem koji se sastoji od nekoliko tankih sočiva stavljenih zajedno u homogeni medij ( n Sri), da bi se odredila žižna daljina takvog sistema, možete koristiti izraz
, (2.16)
gdje D Sist se definira kao zbroj optičkih sila svakog objektiva pojedinačno, izračunat za okolinu u kojoj se nalazi sam sustav.
Leće fokalnih tačaka. In ch. IX je formulisao zakon prelamanja svetlosti, koji utvrđuje kako se smer svetlosnog snopa menja kada svetlost prolazi iz jednog medija u drugi. Razmatran je najjednostavniji slučaj loma svjetlosti na ravnom sučelju između dva medija.
U praktičnim primjenama, lom svjetlosti na sfernom sučelju je vrlo važan. Glavni dio optičkih uređaja - leća - je obično stakleno tijelo, omeđeno s obje strane sfernim površinama; U konkretnom slučaju, jedna od površina leće može biti ravnina, koja se može smatrati sferičnom površinom beskonačno velikog radijusa.
Leće mogu biti napravljene ne samo od stakla, već i općenito, od bilo koje transparentne supstance. U nekim uređajima, na primjer, koriste se objektivi od kvarca, kamene soli, itd. Primijetite da površine leća mogu biti složenijeg oblika, npr. Cilindrične, parabolične, itd. Međutim, takve leće se koriste relativno rijetko. U nastavku se ograničavamo na razmatranje sočiva sa sfernim površinama.
Sl. 193. Tanki objektiv: - optički centar, i - centri sfernih površina koje omeđuju sočivo
Dakle, razmotrimo objektiv ograničen sa dvije sferične površine lomljenja i (Sl. 193). Središte prve refraktivne površine leži u tački u centru druge površine - u tački. Na sl. 193 radi jasnoće, prikazan je objektiv označene debljine. Zapravo, obično pretpostavljamo da su predmetne leće veoma tanke, odnosno da je udaljenost veoma mala u odnosu na ili. U ovom slučaju, točka i može se smatrati praktično spajanjem u jednom trenutku. Ova tačka se naziva optički centar objektiva.
Svaka linija koja prolazi kroz optički centar naziva se optička osa sočiva. Jedna od osi, koja prolazi kroz centre dve refraktivne površine sočiva, naziva se glavna optička osa, druge su sekundarne osi.
Snop koji putuje duž bilo koje od optičkih osa, prolazi kroz sočivo, praktično ne mijenja svoj smjer. Za zrake koji idu uz optičku osu dijelovi obje površine objektiva mogu se smatrati paralelnim, a debljinu objektiva smatramo vrlo malom. Kada prolazimo kroz ravan-paralelnu ploču, kao što znamo, svjetlosni snop prolazi paralelno pomicanje, ali se pomicanje grede u vrlo tankoj ploči može zanemariti (vidi vježbu 26 nakon poglavlja IX).
Ako snop svjetlosti udari u sočivo ne po jednoj od njegovih optičkih osi, već u bilo kojem drugom smjeru, onda, nakon što je doživio lom, prvo na prvoj površini leće, zatim na drugoj, odstupa od izvornog smjera.
Objektiv prekrijte crnim papirom 1 s izrezom koji ostavlja malu površinu otvorenu blizu glavne optičke osi (Sl. 194). Dimenzije reza, pretpostavljamo male u poređenju sa i. Stavimo paralelni snop svjetla na leću 2 duž glavne optičke osi s lijeva na desno. Zraci koji prolaze kroz otvoreni deo sočiva će se lomiti i prolaziti kroz određenu tačku koja leži na glavnoj optičkoj osi desno od sočiva na udaljenosti od optičkog centra. Ako se bijeli ekran 3 nalazi na mjestu, točka gdje se presjecaju zrake prikazuje se kao svijetla mrlja. Ova tačka na glavnoj optičkoj osi, gde se zraci paralelni sa glavnom optičkom osom seku nakon refrakcije u sočivu, naziva se glavni fokus, a rastojanje se naziva žižna daljina leće.
Sl. 194. Glavni fokus objektiva
Lako je pokazati, koristeći zakone prelamanja, da će svi zraci paralelni sa glavnim optičkim kozicama i prolaziti kroz mali centralni deo sočiva, nakon prelamanja, zaista presresti u jednoj tački, nazvanoj iznad glavnog fokusa.
Razmotrimo snop koji pada na sočivo paralelno s njegovom glavnom optičkom osi. Neka ova greda ispuni prvu refraktivnu površinu sočiva u tački na visini iznad ose, i mnogo manja od i (Sl. 195). Lomljeni snop će ići u smjeru i, nakon što se ponovno lomi na drugoj površini koja graniči sa sočivom, izlazi iz leće u smjeru koji čini kut s osi. Točka ukrštanja ove grede sa osom je označena sa, a rastojanje od ove tačke do optičkog centra sočiva je označeno sa.
Nacrtajte kroz tačke i ravnine tangentne na refraktivne površine leće. Ove tangentne ravni (okomite na ravninu crteža) seku se pod određenim uglom, a ugao je veoma mali, jer je sočivo koje razmatramo tanko. Umesto prelamanja snopa u sočivu, očigledno možemo uzeti u obzir prelamanje istog snopa u tankoj prizmi koju smo stvorili u tačkama i tangentnim ravnima.
Sl. 195. Refrakcija u sočivu snopa paralelno glavnoj optičkoj osi. (Debljina sočiva i visina k prikazani su kao pretjerana u odnosu na udaljenosti, i, prema tome, uglovi i slika su preveliki.)
Videli smo u § 86 da kada se lomi u tankoj prizmi sa prelomnim uglom, snop odstupa od prvobitnog pravca za ugao koji je jednak
gdje je indeks refrakcije supstance iz koje je napravljena prizma. Očigledno je da je ugao jednak uglu (sl. 195), tj.
. (88.2)
Dopustiti i biti centri sfernih refraktivnih površina leće, i i su radijusi tih površina. Radijus je okomit na ravninu tangente, a radijus je na tangencijalnu ravninu. Dobro poznatim teoremom geometrije, kut između ovih okomica, koje označavamo, jednak je kutu između ravnina:
S druge strane, ugao, kao vanjski kut u trokutu, jednak je zbroju kutova koje čine radijusi i osi:
Dakle, pomoću formula (88.2) - (88.4) nalazimo
(88.5)
Pretpostavili smo da je on mali u poređenju sa radijusima sfernih površina i sa rastojanjem tačke od optičkog centra sočiva. Stoga su i uglovi r i mali i možemo zamijeniti sinuse ovih uglova samim uglovima. Nadalje, zbog činjenice da je sočivo tanko, možemo zanemariti njegovu debljinu, uzimajući u obzir; , a takođe i zanemariti razliku u visini tačaka i, s obzirom da se nalaze na istoj visini iznad osi. Dakle, to možemo približno pretpostaviti
Zamjenjujući ove jednakosti u formulu (88.5), nalazimo
, (88.7) iz optičkog centra objektiva.
Dakle, dokazano je da objektiv ima glavni fokus, a formula (88.9) pokazuje kako žižna daljina ovisi o indeksu prelamanja supstance iz koje je objektiv napravljen, te o radijusima zakrivljenosti njegovih refraktivnih površina.
Pretpostavili smo da paralelni snop zraka pada na objektiv s lijeva na desno. Suština materije se, naravno, neće promeniti, ako se isti snop zraka kreće u suprotnom pravcu, tj. S desna na levo, usmjeren je na sočivo. Ovaj snop zraka paralelno s glavnom osi ponovo će se okupiti u jednoj točki - drugom fokusu sočiva (Sl. 196) na udaljenosti od svog optičkog centra. Na osnovu formule (88.9), zaključujemo da su oba žarišta simetrično na obe strane objektiva.
Fokus se obično naziva prednji fokus, fokus je zadnji fokus; Shodno tome, udaljenost se naziva prednja žižna daljina, a udaljenost se zove zadnja žižna daljina.
Sl. 196. Leće fokalnih tačaka
Ako se tačkasti izvor svetlosti nalazi u fokusu sočiva, svaki od zraka, koji izlazi iz ove tačke i lomi se u sočivu, ide dalje paralelno sa glavnom optičkom osom sočiva, u skladu sa zakonom reverzibilnosti svetlosnih zraka (vidi § 82). Tako će u tom slučaju iz leće izići snop zraka paralelnih glavnoj osi.
U praktičnoj primeni odnosa koje smo dobili, uvek je potrebno zapamtiti pojednostavljujuće pretpostavke koje su napravljene prilikom njihovog izvođenja. Smatrali smo da paralelni zraci padaju na sočivo na veoma maloj udaljenosti od osi. Ovaj uslov nije u potpunosti zadovoljen. Dakle, nakon prelamanja u sočivu, tačke preseka zraka neće se strogo podudarati, već će zauzeti određenu konačnu zapreminu. Ako na ovo mesto stavimo ekran, na njega ćemo dobiti ne geometrijsku tačku, već uvek manje ili više nejasnu svetlu tačku.
Još jedna okolnost koja se mora zapamtiti je da ne možemo ostvariti striktni izvor svjetlosti. Stoga, postavljajući izvor u fokus objektiva barem vrlo mali, ali uvijek konačnih veličina, nećemo dobiti strogo paralelni zrak zraka pomoću objektiva.
U § 70 je rečeno da striktno paralelni zrak zraka nema fizičko značenje. Navedeni komentari ukazuju da su razmatrana svojstva objektiva u skladu s ovim općim fizičkim položajem.
U svakom pojedinačnom slučaju nanošenja sočiva na određeni izvor svjetlosti za dobivanje paralelnog snopa zraka ili, obrnuto, kada se koristi sočivo za fokusiranje paralelnog snopa, potrebno je posebno provjeriti stupanj odstupanja od onih koji pojednostavljuju uvjete pod kojima su formule izvedene. Ali bitne karakteristike fenomena prelamanja svetlosnih zraka u sočivu, ove formule prenose ispravno, a odstupanja od njih će biti razmatrana kasnije.
OPTICS
U ovom dijelu proučavamo zakone zračenja, apsorpciju i širenje svjetlosti. Svetlost ima dvostruku prirodu: ona se manifestuje kao potok čestice - fotoni(svjetlosni kvanti), i kako elektromagnetno zračenje(elektromagnetski val). Ova imovina se zove corpuscular - wave dualizam svjetlosti. U nekim fenomenima, valna svojstva svjetlosti (interferencija, difrakcija, polarizacija) su izraženija, u drugim - corpuscular svojstva (foto efekt, toplotno zračenje, Comptonov efekt). Broj optičkih fenomena do sada je bio u stanju da objasni i iz talasa i iz korpuskularnih (kvantnih) pozicija.
ZAKONI REFLEKSIJE I REFLEKSIJE SVJETLA
Poznato je da se u optički homogenom mediju svetlost širi pravocrtno pri konstantnoj brzini v. Magnitude
zove apsolutni indeks loma medija .
Ovdje c = 3 8 10 8 m / s je brzina svjetlosti u vakuumu.
Kada svjetlo padne na sučelje između dva medija, snop se reflektira i lomi (slika 1). Ugao upada svjetlosnog snopa jednak je kutu refleksije, tj.
α = α ′. (1.2) \\ t
Ovaj uvjet se naziva pravo refleksije .
Snop koji se udara, reflektuje i lomi, kao i okomica, držana u tački upadanja, leži u istoj ravnini. I
gde su n 1 i n 2 apsolutni indeksi prelamanja prvog i drugog medija; n 21 je relativni indeks prelamanja drugog medija u odnosu na prvi; β je kut prelamanja svjetlosnog snopa.
Poslednji izraz je zakon prelamanja svetlosti .
Kao što se može videti iz (1.3), kada je svetlost upadna iz medija koji je optički manje gust, do medija sa većom optičkom gustinom (n 1 n n 2), ugao prelamanja β je manji od ugla upadanja α. U suprotnom slučaju (za n 1 ›n 2), ugao β je veći od ugla α (slika 2), i moguće je da se lomljeni snop klizi duž sučelja između medija (slika 2, isprekidana linija), tj. Β = 90 º
Kut upada koji odgovara ovoj prilici naziva se ekstremno (α pr). Kada se svetlost upali pod uglom koji je veći od granice, prelamani zrak uopće ne izlazi u drugi medij i, reflektujući se iz sučelja, vraća se na prvi medij. Ovaj fenomen se naziva ukupno unutrašnje odsjaj .
PRIMJER . Laserski snop pod kutom α = 30 º pada na ravnu paralelnu staklenu ploču s indeksom prelamanja 1,5 i debljinom d = 5 cm i ide paralelno s izvornom gredom. Odredite udaljenost lizmeđu zraka koji su izašli.
REŠENJE. Tijek zraka u ploči prikazan je na sl. 3. Koristeći zakon loma svjetlosti, nalazimo kut β:
Iz toga sledi da je ugao β = 19º30 ′.
Udaljenost l između zraka može se naći iz: BED:
l= BD α cos α.
Segment BD se određuje uzimajući u obzir: BCD:
BD = 2VK = 2d tg β.
l= 2d g tg β ∙ cos α = 2d ∙ tg 19º30 ′ ∙ cos 30º = 2 5, 0, 3541 0.8665 = 0.3063 (cm).
Prelamanje svjetlosti u sočivima
Objektivi su predmeti izrađeni od prozirnih materijala, ograničeni s obje strane refrakcijskim površinama, najčešće sferičnim. Objektivi su bikonveksni, bikonkave, ravne konveksne, ravne, savijene itd. U ovom slučaju, ravna površina se može smatrati sferičnim beskonačno velikim radijusom zakrivljenosti.
Fokus objektiv To je tačka u kojoj se, nakon prelamanja objektiva, siječe zrake na leći paralelno s njegovom optičkom osi. Naziva se udaljenost F od fokusa do centra objektiva žižna daljina objektiva.
Za tanke leće smještene u homogenom mediju, omjer
gdje a i u - respektivno, udaljenost od sočiva do objekta i od objektiva do slike; R1 i R2 su radijusi zakrivljenosti graničnih površina; F je žižna daljina objektiva; D = 1 / F - optička snaga objektiva (u SI sistemu se mjeri u dioptrijama, dptr). Sve udaljenosti, izmjerene u toku snopa, uzimaju se znakom "+" na putu snopa - sa znakom "-".
Povećanje objektiva k je odnos veličine slike prema veličini objekta.
PRIMJER. Na daljinu a = 25 cm od bikonveksne leće L sa optičkom snagom D = 10 dioptrija, objekat je postavljen sa visinom AB = 3 cm.Nađite položaj i visinu slike objekta A 1 1, kao i povećanje leće k.
REŠENJE. Odredite žižnu daljinu objektiva
F = 1 / D = 1/10 = 0,1 (m).
Izgradite sliku objekta AB. Da biste to uradili, iz svake od tačaka A i B treba provesti najmanje dva zraka. Izvucite zrake AB 1 i BA 1 kroz središte objektiva; niti mijenjaju svoj pravac. Još dva zraka koja dolaze iz tačaka A i B paralelno s optičkom osi prolaze kroz fokus objektiva F. Kao rezultat konstrukcije, vidimo da je rezultirajuća slika stvarna, inverzna i smanjena.
Prema formuli (1.4) nalazimo udaljenost uod objektiva do slike:
Iz sličnosti trouglova AOB i A 1 OB 1 slijedi da je to
A 1 B 1 = AB ∙ u/a= 3 6 0,16 / 0,25 = 1,82 (cm)
Povećanje leće k = A 1 V 1 / AV = 1,82 / 3 = 0,66.
LIGHT INTERFERENCE
Kada se dodaju dva koherentan intenzitet valova I 1 i I 2 intenziteta Irezultujući talas je jednak
I= I 1 + I 2 + 2√ I 1 I 2 cos δ, (1.5)
pri čemu je δ fazna razlika u preklopnim valovima.
U onim tačkama u prostoru, gde je cos δ δ ›0, rezultujući intenzitet je veći od sume intenziteta originalnih talasa, tj. I› I 1 + I 2 A gdje je cos δ δ 0, naprotiv - rezultirajući intenzitet je manji od zbroja intenziteta izvornih valova - I‹ I 1 + I 2 .
Stoga dolazi do redistribucije energije svjetlosnog toka: na nekim mjestima valovi se međusobno pojačavaju, opažaju se highs intenziteti svetlosti, dok se u drugima talasi međusobno slabe i javljaju se lows intenzitet svjetlosti. Ovaj fenomen se naziva smetnje svjetlosti .
Optički put L svetlosni talas je proizvod geometrijske dužine puta s svjetlo na indeksu prelamanja medija n:
L = s n.(1.6)
Razlika optičkog putadva svetlosna talasa se nazivaju magnitude
Δ = L 2 - L 1 = s 2 n 2 - s 1 n 1 . (1.7)
Optička razlika u kretanju vala Δ odnosi se na njihovu faznu razliku δ na relaciju
Δ = –– λ 0. (1.8)
Ovdje je λ 0 valna duljina u vakuumu.
Ako je razlika optičkih putanja valova jednaka parnom broju poluvalova, tj.
Δ = ± 2 m λ 0/2 = ± m λ 0, (1.9)
onda kada se nadgledaju maksimum smetnji . Ako je razlika optičkog puta neparan broj poluvalova
Δ = ± (2 m + 1) λ 0/2, (1.10)
zatim sa njihovim dodavanjem minimum interferencije .
Naziva se udaljenost između susjednih visina (ili padova) propusnost smetnji Δ x. Prilikom posmatranja interferencijskog uzorka iz dva koherentna izvora svjetlosti (Youngovo iskustvo, Fresnelova zrcala, Fresnelov biprizam, itd.), Širina interferencijskog pojasa se izračunava pomoću formule
Δ x =––– λ, (1.11)
gdje l - udaljenost od izvora svetlosti do ekrana za posmatranje; d - udaljenost između izvora svjetlosti; λ je talasna dužina.
Optička razlika putanja svetlosnih talasa kada se reflektuje od tankog filma
Δ = 2d√ n 2 - sin 2 α ± λ / 2 = 2 d ncos β ± λ / 2. (1.12)
Evo d - debljina filma; α i β su uglovi upadanja i prelamanja vala. Dodatna razlika putanja ± λ / 2 nastaje zbog gubitka poluvalova kada se svjetlost odbija od medija, koji je optički gušći.
Radijusi Newtonovih svetlih prstenova u reflektovanoj svetlosti (ili tamni u propuštenoj svetlosti)
Radijusi tamnih prstena Newtona u reflektovanoj svjetlosti (ili svjetlosti u prolazu)
(1.14)
gdje R - radijus sočiva; m- broj prstena; n- indeks refrakcije medija između sočiva i staklene ploče.
PRIMJER . Na ravan-paralelnom filmu sa indeksom prelamanja 1.25, koji je u vazduhu, paralelni snop monokromatske svetlosti talasne dužine λ pada normalno. Kako će ovaj film izgledati u reflektovanoj svjetlosti ako je njegova debljina d = 10 λ?
REŠENJE . Razmotrimo snop svjetlosti 1 koji pripada snopu upadne svjetlosti. Poznato je da tokom normalne incidencije refraktovani zrak ne mijenja smjer. U tački A, svetlosni snop 1 se delimično reflektuje od prve strane filma u suprotnom smeru (snop 1΄), delimično prolazi u originalnom pravcu u tačku B i reflektuje se od druge strane filma (1΄΄). Radi praktičnosti, zraci 1΄ i 1΄ su prikazani odvojeno, u stvari, idu u istom pravcu. Zrake 1΄ i 1, su koherentne, jer koje se dobija dijeljenjem jednog snopa na dva i može ometati nametanje. Kako se gubitak poluvalova javlja kada se svjetlost odbija od gornje granice filma, razlika optičkog puta u ovom slučaju se određuje kao
Δ = L 2 - L 1 = 2d n -(- λ / 2) = 2 d n + λ / 2. (1.15)
Pošto se debljina filma i ugao upada zraka ne mijenjaju, razlika putanja interferencijskih zraka kroz film je ista. Dakle, film će biti ravnomjerno obojen: ako je zadovoljen uvjet interferencijskih minimuma (1.10), bit će taman, a ako je zadovoljen uvjet maksimalnih vrijednosti (1.9), on će biti obojen bojom upadnog monokromatskog zračenja.
U principu, možete pisati
2d n + λ / 2 = x λ / 2, (1.16)
imajući na umu to sa čak x film u reflektovanom svjetlu će biti svijetao, a za neparan - taman.
Pronađite vrijednost iz jednadžbe (1.16):
2d n + λ / 2 4 d n
x= –––––––––-- = ––––- +1;
4 ∙ 10 λ λ ∙ 1.25
x= –––––––––-- + 1 = 51,
tj. dobila je neparan broj, iz čega slijedi da će film u reflektovanom svjetlu biti taman.
PRIMJER . Fenomen interferencije svetlosti koristi se za određivanje indeksa prelamanja transparentnih materijala pomoću instrumenata koji se zovu interferencijski refraktometri . Slika 6 prikazuje shematski dijagram takvog refraktometra. Evo S - uski prorez kroz koji prolazi svjetlo valne duljine λ = 589 nm; 1 i 2 - dugačke kivete l = 10 cm svaki, čiji je refrakcioni indeks ispunjen zrakom n = 1.000277; L 1 i L 2 - sočiva; E - ekran za posmatranje interferencijskog uzorka. Kod zamjene zraka u jednoj od zračnih ćelija amonijakom, interferencijski uzorak na ekranu pomaknut je za N = 17 traka u odnosu na izvorni uzorak. Odredite indeks refrakcije amonijaka.
REŠENJE . Razmotrimo tačku A u centru ekrana E. Očigledno, razlika optičkog puta Δ 1 u slučaju punjenja obeju kiveta vazduhom je nula. Iz stanja maksimuma Δ 1 = m 1 λ = 0 slijedi redoslijed maksimuma m 1 u točki A je također nula.
Prilikom punjenja jedne kivete amonijakom, razlika optičkog puta Δ 2 u ovom trenutku će biti
Δ 2 = n i l- n l = m 2 λ, (1.17)
gdje m 2 - novi maksimalni poredak, koji je jednak problemskom stanju m 2 = m 1 + n. Zbog toga je interferencni uzorak iu svim tačkama ekrana pomaknut na N traka. To slijedi
n i l- n l = m 2 λ = ( m 1 + N) λ;
n a = n+ ––––––– λ ;
n a= n+ 1,000277 + ––––––– ∙589∙10 -9 = 1, 001278.
Treba obratiti pažnju na visoku tačnost mjerenja indeksa refrakcije ovom metodom.
Difrakcija svjetlosti
Difrakcija svjetlosti - to je val koji se savija oko prepreka u veličini koja se može porediti sa talasnom dužinom zračenja, zbog čega valovi odstupaju od njihovog pravolinijskog širenja. Ovaj fenomen se dešava za talase bilo koje prirode - mehaničke, elektromagnetske, itd.
Radijusi Fresnelovih zona za sferne valove
za ravne talase
gdje a i b- udaljenost od izvora talasa do prepreke i od prepreke do tačke posmatranja; m - broj zone; λ je talasna dužina.
S difrakcijom ravnog svjetlosnog vala na pravokutnoj beskonačno dugoj širini proreza amaksimalni difrakcijski uvjet