Nurni sinishi. Nurning sinishi qonunlari. To'liq ichki ko'zgu. Ob'ektivdagi nurlarning davomiyligi. Yupqa lens formulasi
Geometrik optika yorug'lik tarqalish qonunlarini o'rganadi, fotosuratlar olish bilan bog'liq ushbu fanning asosiy nuqtalarini hisobga oladi. Bu sizning kamerangizdagi jarayonlarni chuqurroq tushunishga yordam beradi.
"Fotografiya" so'zi nurdan foydalanib yozishni anglatadi (yunon tilidan "fotosuratlar" - "nur" va "inoyat" - yozish uchun). Haqiqatdan ham, barqaror tasvirlarni olish usuli sifatida fotografiya yorug'likning ko'plab fizikaviy va kimyoviy xususiyatlaridan foydalanadi. Yorug'likning fizik xususiyatlari yordamida erishiladi optik tasvir olib tashlangan narsalar va kimyoviy nurga duchor bo'lganida, bu tasvir barqaror va barqaror bo'ladi.
Nurning nuri
Yorug'lik, ovoz kabi, to'lqin tabiatiga ega. Ob'ektning mexanik tebranishlari natijasida harakatlanish koeffitsienti va havo kamsitilishi natijasida hosil bo'lgan to'lqinlar ovoz deb ataladi va yorug'lik to'lqinlari 300,000 km / s tezlikda tarqaladigan elektromagnit to'lqinlardir.
Nur manbalari yorug'likdan mustaqil ravishda ko'riladigan va atrofdagi jismlarni yoritadigan barcha jismlardir. Elektromagnit moslashuvchanlar, ya'ni yorug'lik nurning barcha manbalaridan barcha yo'nalishlarda tarqaladi. Yorug'lik uchun dunyodagi faqatgina qismi, inson ko'ziga kirganda, ingl. Hissiyotga olib keladi. Yorug'likning bu qismi yorug'lik oqimi deb ataladi. Yorug'lik oqimi birligi lumen (lm) dir. Misol uchun, oddiy sham faqat 10-15 lm yorug'lik oqimi va elektr lampalar - yuzlab va minglab lümenler beradi. Quyoshning engil oqimi 10 25 lm. Shuning uchun yaxshi quyoshli havoda suratga olish va film olish osonroq.
Elektr chiroqlarini tavsiflash uchun boshqa indikator ko'pincha ishlatiladi - yorug'lik oqimi yorug'lik oqimi bilan ifodalanadi, bu chiroq kuchining har bir vattidagi lumenlarda ifodalanadi. Suratkashlikda nisbatan kichik o'lchamdagi foto lampalar, lekin odatdagilardan ancha yuqori yorug'lik chiqishi bilan farqlanadi, sun'iy yorug'lik yaratish uchun ishlatiladi. Shunday qilib, 127 V kuchlanish uchun an'anaviy 500 Vt chiroq 17,8 lm / Vt yorug'likli qaytarilishga ega va ayni kuch va kuchlanishning o'zaro faoliyat naychaning foto chiroqchasi 32 lm / W ni tashkil etadi.
Engil oqimlar deyarli barcha yo'nalishlarda yorug'lik manbalari bilan teng ravishda tarqalib ketmaydi. Misol uchun, shiftdan chetlatilgan elektr chiroq yanada yorqin oqimni pastga suradi, yon tomonidagi kichkina va butunlay arzimas darajada yuqoriga ko'tariladi. Nur manbaini ma'lum yo'nalishda chiqaradigan nur miqdori bilan ifodalash uchun yorqin qizg'inlik kontseptsiyasi qo'llaniladi. Yorqinligi jadallashtirilgan birlik kandelani qabul qildi. Yorug'lik oqimi qanchalik kuchli va o'tkir bo'lsa, yorug'lik manbai kuchayadi. Maxsus yoritgichlar yuqori yorug'lik zichligi bilan ajralib turadi. Misol uchun, 500 Vtli chiroqlarning yorug'lik kuchi 10 ming kub.
Yoritish yo'nalishi bo'yicha lampalarning yorug'lik darajasi shaffoflar yoki reflektorlarning yordamida sezilarli darajada ko'payishi mumkin. Shuning uchun, sun'iy yorug'lik uchun rasmda odatda maxsus suratkashlatkichlar ishlatiladi.
Xuddi shu yorug'lik manbai va uning yoritilgan yuzasi orasidagi masofaga qarab turlicha. Haqiqatan ham, chiroq yonida yorug'lik oqimi kichik maydon ustida tarqaladi va birlik maydoniga juda ko'p nur tushadi. Chiroqdan uzoqroq bo'lsa, bir xil yorug'lik oqimi katta maydonga tushadi va maydonning birligiga ozgina chiroq tushadi. Chiroqdan tashqari, nurlar yo'nalishi burchagi ham muhimdir. Nurlar perpendikulyar ravishda tushganda, yorug'lik oqimi nurlarning burchak shakllanishiga qaraganda kichikroq maydonga taqsimlanadi.
Yorug'lik oqimining tushadigan maydonga nisbati yorug'lik deb ataladi. Har bir yoritgich birligiga lyuks (lx) olingan. Lyuks 1 m 2 yorug'lik oqimi bilan yaratilgan yoritishdir. Suratkashlikda suratga oluvchi ob'ektlar yoritilishini tezda aniqlash uchun, shuningdek, tortishish paytida kerakli ta'sir qilishni aniqlash uchun foto-ekspozitor deb ataladigan qurilmadan foydalaniladi.
Shaffof muhitda yorug'likning tarqalishi qonunlari geometrik yoki nurli optik deb ataladigan fizika bo'limlaridan birida ko'rib chiqiladi.
Ish tamoyillarini tushunish optik asboblar (fotokamera asboblari, dürbünler va hokazo) geometrik optik qonunlari bilan tanishish kerak.
Nurni aks ettirish va aks ettirish
Bir hil muhitda targ'ib qilinadigan nur nurlari sodda. Ikki ommaviy axborot vositasi, masalan, "havo shishasi" yoki "havo - suv" chegara chiroqqa, yo'nalish o'zgaradi. Dunyoning bu qismida birinchi chorshanba kuni qaytadi. Bu hodisa aks ettirish deb ataladi.
Yorug'likni aks ettirish qonuni hodisa og'zi AO, nisbatan yoritilgan shaffof OS va perpendikulyar VO ning MM yuzasiga nisbatan nisbiy pozitsiyasini belgilaydi, bu nuqta tiklanadi. Voqea ray AO va perpendikulyar VO ning o'lik nuqtadan rekonstruksiya qilinadigan holatiga burilishning burchagi deyiladi va vertikal va yoritilgan nurli OS o'rtasidagi burchak akslantirishning burchisidir, akslantirish burchagi insidensiya burchagiga teng. Bundan tashqari, voqelik nurlari, aks ettirilgan nur va ikki media o'rtasidagi interfeysga perpendikulyar bir tekislikda yotadi.
Ma'lumki, ikki ommaviy axborot vositasining chegarasida yorug'lik tarqalishi yo'nalishi o'zgaradi. Ko'rinib o'tganimizdek, yorug'likni qisman aks ettirishimiz mumkin. Dunyoning boshqa bir qismi, ikkinchi muhit shaffof bo'lgan hollarda, muhitning chegarasidan o'tadi, aksincha, targ'ibot yo'nalishi o'zgaradi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, agar refraktsiyadan oldin yorug'lik nurlari AO yo'nalishi bo'yicha tarqaladigan bo'lsa, u holda u nuqtada sinuvchi bo'lsa, u OD tomon yo'naltiriladi. Ushbu hodisa refraktsiyalar deb ataladi.
Yengil mat suzadigan yorug'lik yoritilganida aks ettiriladi. Ushbu hodisa fotosurat va film olishda e'tiborga olinadi. Yorug'lik manbasini muzli yoki temperli shisha bilan o'rab, yorug'likni "yumshoqroq" qilish va ko'zlardagi juda porloq nurni to'g'ridan-to'g'ri urib yo'q qilish.
Oksidlanish va sinishning burchaklarini o'lchash quyidagi yorug'lik refraktsiyasini belgilashi mumkin: sinish burchagi sinüsining sinishi burchakka sinishiga nisbati bu ikki omil uchun doimiy qiymatdir (moddalarning sinishi indeksi odatda havo bilan bog'liq) va bu ikkinchi vositaning sinishi ko'rsatkichi deb ataladi; inqiroz nurlari, yorug'lik nurlari va nurlarning chiqish nuqtasida rekonstruksiya qilingan ikkita ommaviy o'rtasidagi oraliq perpendikulyar bir tekislikda yotadi.
Sinov indekslari turli muhitlar uchun farq qiladi. Shunday qilib, foto va kino jihozlarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan optik ko'zoynaklar sinishi indeksi 1,47 dan 2,04 gacha. Yuqori sinishi indeksiga ega optik ko'zoynaklarga kichkinagina bir kronli xom-asalar deb nom berilgan.
PRISMS VA LENSES
Prizmalar. Optik tizimlarda parallel bo'lmagan tekisliklar bilan chegaralangan kamin shaklidagi organlar orqali o'tadigan nur hodisalari ko'pincha qo'llaniladi. Optikda shisha takozlarga prizmalar deyiladi. Optik qurilmalarda ko'pincha isosceles uchburchagi bo'lgan shisha prizma ishlatiladi. Prizma orqali o'tadigan nur nurlari ikki marta - B va C nuqtalarida sinadi va doimo uning keng qismiga to'g'ri keladi. Prizma sizga yorug'lik nurini 90 ° ga aylantirish imkonini beradi, bu kerak, masalan, kameralar oralig'ida. Yengil nurning yo'nalishi 180 daraja (prizmatik dürbünler) bilan o'zgartirilishi mumkin.
Engil dispersiyon. Turli xil rangdagi nurlar turli xil usullar bilan shisha bilan ajralib turadi. Purple nurlari eng yuqori sinishi indeksiga ega, qizil ranglar esa eng past darajaga ega. Shuning uchun, turli xil ranglardan tashkil topgan oq nur nurlari prizma bilan to'qnashganda, u bir qator rang nurlariga aylanadi, ya'ni spektr hosil bo'ladi. Bu hodisa nurning tarqalishi deyiladi.
Linzalar. Deyarli barcha optik asboblarning eng muhim qismi linzalar - shaffof, ko'pincha shaffof jismlar, sferik yuzalar bilan chegaralangan. Chapdagi birinchi optikasi "lentikulyar" to'rtinchi - biconcave deb ataladi. Uchinchi va oxirgi linzalar bir tomondan konveks, ikkinchisining konkavlari. Bunday linzalar meniskus yoki oddiy meniskus deb ataladi. O'rtadagi chap burchaklar uchta chekkalarga nisbatan qalinroq bo'lib, yig'ish deyiladi. Uchta o'ng linzali uchib ketadi, ular qirg'oqlarda qalinroq.
Linzalarni yig'ish va diffuziya qilish jarayonini ochib beradi. Yig'ish linzalari o'rta tomon kengayadigan ko'plab prizmalar to'plami sifatida ifodalanishi mumkin va diffuzli linzalar chekka tomon kengayadigan prizmalar to'plami sifatida ifodalanishi mumkin. Prizmalar yorug'lik nurlarini kengayish yo'nalishida qo'zg'atadi, shuning uchun o'rtada qalinroq bo'lgan linzalar nurlarni o'rtaga almashtiradi, ya'ni ularni to'playdi va qirg'oqlarida qalinroq bo'lganlar nurlarni qirralarga burib, ya'ni ularni tarqatadi.
Agar to'plash linzalari yorug'lik manbai oldiga o'rnatilgan bo'lsa va ekran uning orqasiga qo'yilsa, yorug'lik manbai bilan optikasi yoki linzalari va ekran orasidagi masofani o'zgartirib, ekranda yorug'lik manbasining farqli ravishda teskari tasvirini olish mumkin.
Buning ma'nosi shundaki, yorug'lik manbasining har qanday burchagidan kelib chiqadigan nurlar linzadan o'tib, yana A 1 nuqtasida va yana ekranda to'planadi.
Lensni bog'laydigan C1 va C2 global sirt markazlari orqali o'tadigan to'g'ri chiziqqa OO optikasining optik o'qi deyiladi. Optik o'qi kesishgan parallel bo'lgan linzaga linzalarga yetadigan nurlarga "ob'ektiv markaz" deyiladi va markazdan o'tuvchi va optik o'qga vertikal tekislikka odaklanadigan tekislik deb ataladi. Ob'ektivdan markazgacha bo'lgan masofa linzalarning markazlashtirilgan uzunligi deb ataladi. Turli linzalarning markazlashtirilgan uzunligi linzalar ishlab chiqarilgan shisha turiga va uning shakliga qarab o'zgaradi. Kichikroq markazlashtirilgan uzunlik optikasi, nurlarni yig'ish yoki tarqatishni kuchaytiradi. Lensning markazlashtirilgan uzunligi magnitolasining teskari tomoniga uning optik kuchi deyiladi. Lensning optik kuchi 100 sm bo'lgan fokus uzunligi bir birlik sifatida olinadi va diopter deb ataladi.
Ob'ektiv ob'ektivning markazlashtirilgan uzunligi bilan obyektning ob'ektivgacha va linzadan tortib tasvirga masofa oralig'i bilan aniq bog'lanish mavjud: asosiy ob'ektiv formulasi deb ataladigan:
1 / a + 1 / a 1 = 1 / F
bu erda 1 - ob'ektdan ob'ektivgacha bo'lgan masofa;
a - linzadan tasvirga masofa;
F - linzalarning markazlashtirilgan uzunligi.
Formuladan ob'ektning ob'ektivgacha ko'tarilishi, uning tasviridan ob'ektivgacha bo'lgan masofa qisqargani va buning aksi ham ko'rinib turibdi.
Optik tasvirning chiziqli o'lchamlari rasm ob'ektining chiziqli o'lchamlariga nisbati vahiyning o'lchovi deb ataladi.
Oddiy optikasi kamchiliklarsiz emas. Shunday qilib, agar siz oddiy linzadan fotosurat sifatida foydalanmoqchi bo'lsangiz, tasvir etarlicha keskin va buzuq bo'lmaydi. Ushbu rasmdagi nuqsonlar ob'ektiv va xromatik buzuqlik, buzilish, astigmatizm va komada bir qator linzalarning kamchiliklari bilan bog'liq.
Sfera buzilishi linzalarning o'rta qismini shamlardan kamroq darajada yig'adi va linzalarning o'rtasiga yaqinlashib kelayotgan nurlar linzalarning qirralariga yaqinlashib kelayotgan nurlardan ancha uzoqqa chiqadi. Sferik shikastlanish natijasida ob'ektivning asosiy optik o'qida bir nechta omillar olinadi, bu esa loyqa tasvirni shakllantirishga olib keladi. Linzalar ishlab chiqarishda, global shamollashning ta'siri yig'ish linzalariga kamroq kuchli divergent linzalarni o'rnatish orqali kamayadi. Ko'p sferik aberatsiya - bu koma, bu ob'ektiv optik o'qga burchak ostida joylashgan ob'ektga xosdir. Bu holda tasvir kometa shaklidagi shaklda olinadi.
Ruhiy aberratsiyaning paydo bo'lishi nurning tarqalishiga bog'liq. Bu holda, rangli tasvir loyqalangan, chunki turli xil yorug'lik indekslari tufayli spektrning turli xil rangidagi nurlar optik o'qining turli nuqtalarida joylashgan. Yaqinda rangli suratkashlik va kinofilmlarning keng rivojlanishi natijasida linzalarning kromatik tuzatish talablari sezilarli darajada oshdi. Amalda, kerakli sinishi indeksiga ega bo'lgan yig'ish va shimoli linzalarni tanlab, xromatik aberatsiya yo'q qilinadi.
Buzuqlikka sabab sharsimon shamollash bilan bir xil. Oddiy linzaning etishmasligi ob'ektlarning to'g'ri chiziqlarini sezilarli egishlariga olib keladi. Buzilishning tabiati diafragma pozitsiyasidan (o'rtadagi dumaloq tuynukli shaffof plastinkadan) ta'sirlanadi: agar diafragma linzalarning old qismida bo'lsa, distorsiyani barrel shaklida bo'ladi; agar diafragma linzalarning orqasida joylashgan bo'lsa - burmacha. Diafragma chiziqlar orasiga joylashtirilgan distorsiya sezilarli darajada kamayadi.
Ob'ektivning optik o'qiga muayyan burchak ostida joylashtirilgan holatda, vertikal yoki gorizontal chiziqlarning aniqligi buziladi. Bunday qiyofaga astigmatizm sabab bo'ladi - ob'ektiv kamchilikni tuzatish eng murakkab. Astigmatizmni sezilarli darajada yo'q qiladigan optik tizimga anastigmat deyiladi.
FOTOSURAT ASOSIDAGI OPTIKAL IMAGEni yaratish
Rasmga tushirish vaqtidagi ob'ektning optik tasvirini linzaga o'xshash tarzda olish mumkin. Har qanday mavzu nurli va yoritilgan nuqtalarning to'plamidir, shuning uchun ob'ektning ikkita uchraydigan nuqtalarining tasvirlari butun tasvirning o'rnini belgilaydi. Har bir kamerada shaffof kameralar va linzalar mavjud. Bu optik tizim, buzuqliklardan tuzalgan va muayyan miqdordagi linzalardan tashkil topgan. Ob'ektiv fotoapparatning orqa tomoniga joylashtirilgan fotosensitiv materialda ob'ektning optik tasvirini hosil qiladi. Ob'ektivni turli masofalarga joylashtirish orqali uning tengsiz o'lchamdagi optik tasvirini olishingiz mumkin. Ko'pincha ob'ektlar ob'ektivdan uzoqda va tasvirlar haqiqiy, qisqartirilgan va teskari. Ob'ekt markazdan (oldingi) bir oz ko'proq joylanganda, tasvir aslida kengaytiriladi va teskari bo'ladi. Mavzuni diqqat markaziga qo'yadigan bo'lsangiz, haqiqiy tasvir ishlamaydi. Bunday holda, tasvir xayoliy, kengaygan va to'g'ridan to'g'ri.
Nurni sinishi - ikki media o'rtasidagi interfeysdan o'tayotganda optik nurlanish tarqalish yo'nalishini (yorug'likni) o'zgartirish.
Yorug'likning sinishi qonunlari:
1) O'lchov nurlari, yorug'lik nurlari va perpendikulyar, ikki ommaviy axborot vositasi orasidagi intervalgacha ko'tarilish nuqtasiga ko'tarilgan, xuddi shu tekislikda yotadi .
2) Sinogram burchakka sinüsünün sinishi burchakka sinishiga nisbati ma'lum bir juftlik uchun doimiy qiymatdir. Ushbu turg'unga ikkinchi vositaning sinishi indeksi 21 deb nomlanadi:
Ikkala ommaviy axborotning nisbiy sinishi indisi ularning mutlaq sinishi indekslarining nisbati bilan tengdir n 21 = n 2 / n 1
Vositaning mutanosib koeffisenti indeksiga elektromagnit to'lqinlarning vakuumda ularning faza tezligiga nisbati bilan n ning n = c / v
3) Yer yuzasiga perpendikulyar bo'lgan ikki media orasidagi chiziqqa tushadigan yorug'lik nurlari boshqa bir vositaga sinadi.
4) O'sha hodisa va chirigan nurlar teskari bo'ladi: agar nur chiziqli nurning yo'nalishi bo'ylab yo'naltirilsa, unda chirigan nur chiroq nurining yo'lini ta'qib qiladi.
Jami ichki tasavvurlar - yorqinlik bilan birga kelmaydigan ikkita shaffof moddalarning interfeysida yorug'likni aks ettirish. Ichki ko'zgusamaning umumiy chizig'i, ma'lum bir muhitni boshqasidan ajraladigan, nurlanish nurlari boshqacha, optik jihatdan kamroq zich muhitni ajratadigan bo'lsa, unda burchak burchagi sinishi chegara burchagidan kattaroq bo'lsa, sodir bo'ladi.
Ob'ektivdagi nurlarning davomiyligi.
Ob'ektiv ikki sharsimon sirt bilan chegaralangan shaffof bir tanadir. Qalinligi o'zi bo'lsa
linzalar sharsimon sirtlarning kavis radiusi bilan solishtirganda kichik bo'lib, linzalar deyiladi yaxshi.
Ob'ektiv yig'ish va sochmoqdalar. Uchrashuv (ijobiy) linzalar parallel nurlarning nurini yaqinlashuvga aylantiruvchi linzalardir. Sochish (salbiy) linzalar parallel nurlarning nurini bir-biridan ajratadigan linzalardir. O'rtacha qirralardan yanada qalinroq bo'lgan linzalar - yig'ish va qirralarning yanada qalinlashadi.
Sferik yuzalar O1 va O2 kavis markazlari orqali o'tadigan to'g'ri chiziqqa deyiladi linzalarning asosiy optik o'qi. Yupqa linzalar uchun, taxminan taxminan, asosiy optik o'qning linzalari bilan bir nuqtada kesishadi, bu odatda deyiladi optik linzali O. Nur nurlari linzalarning optik markazidan o'tadi, asl yo'nalishdan farq qilmaydi. Optik markaz orqali o'tadigan barcha liniyalarga deyiladi yon optik oqlari.
Asosiy optik o'qga parallel nurlarning nurlari linzaga yo'naltirilsa, linzalardan o'tib ketgach, nurlar (yoki ularning davomi) ob'ektivning asosiy yo'nalishi deb ataladigan bir nuqtada yig'iladi. Have nozik optikasi ob'ektivga nisbatan asosiy optik o'qda nosimmetrik joylashtirilgan ikkita asosiy yo'nalish mavjud. Ob'ektivlarni to'plashda fokuslar haqiqiydir, tarqoq bo'lganlar esa xayoliydir. Ikkilamchi optik eksalardan biriga parallel nurlarning nurlari linzalardan o'tib ketganidan keyin, F ni markazlashtirilgan tekislik F bilan, ya'ni asosiy optik o'qga perpendikulyar va asosiy markazdan o'tuvchi ikkinchi o'qning kesishmasida joylashgan F nuqtasiga yo'naltirilgan.Optik markaz o'rtasidagi masofa linzalar O va asosiy F nuqtasi F markazlashtirilgan deb ataladi va bir xil harf F bilan ifodalanadi. Birlashtiruvchi linzalar uchun F\u003e 0 ni ko'rib chiqing,< 0.
D qiymati, teskari markazlashtirilgan uzunlik, linzalarning optik kuchi deb ataladi. SIda optik quvvat o'lchov birligi diopter (diopter) hisoblanadi.
Linzalarning nurlari
Linzalarning asosiy xususiyati - narsalarning tasvirini berish qobiliyati. Rasm to'g'ridan-to'g'ri yoki teskarisi, haqiqiy yoki hayoliy, kengaytirilgan yoki kamaytirilgan.
Vahiyning holati va uning xarakterini geometrik konstruktsiyalar yordamida aniqlash mumkin. Buni amalga oshirish uchun ma'lum bo'lgan standart nurlar (ajoyib nur) xususiyatlaridan foydalaning. Ular - optik markaz yoki ob'ektiv markazidan o'tadigan nurlar, shuningdek, asosiy yoki ikkilamchi optik o'qlardan biriga parallel nurlar. Nozik linzalarda tasvirni yaratish:
1. Asosiy optik o'qga parallel bo'lgan nurlanish asosiy markazlashtirilgan nuqtadan o'tadi.
Ikkilamchi optik o'qga parallel bo'lgan nur ikkinchi darajali markazdan o'tadi (ikkinchi optik o'qda nuqta).
3. Ob'ektivning optik markazidan o'tadigan yorug'lik buzila olmaydi.
4. Haqiqiy surat nurlar kesishmasidir. Tasavvurli tasvir - nurlarning davomiyligini kesish
Ob'ektiv yig'ish
1. Agar element ortida bo'lsa ikki tomonlama markazlashtirilgan.
Ob'ekt tasvirini yaratish uchun ikkita nurni qo'yish kerak. Birinchi nur, ob'ektning yuqori qismidan asosiy optik o'qga parallel ravishda uzatiladi. Ob'ektivda nur chirog'ini chiqaradi va markazdan o'tadi. Ikkinchi nur ob'ektning yuqori qismidan linzalarning optik markazidan yo'naltirilishi kerak, u sinmasisiz o'tadi. Ikki nurlanishning kesishgan nuqtasida A nuqtasini qo'yamiz. Bu ob'ektning yuqori nuqtasining obrazi bo'ladi. Xuddi shu tarzda, ob'ektning pastki nuqtasi tasvirlangan. Qurilish natijasida, qisqartirilgan, teskari, haqiqiy tasvir olinadi.
2. Agar mavzu ikki tomonlama markazda bo'lsa.
Buni qurish uchun ikki chiziqdan foydalanish kerak. Birinchi nur, ob'ektning yuqori qismidan asosiy optik o'qga parallel ravishda uzatiladi. Ob'ektivda nur chirog'ini chiqaradi va markazdan o'tadi. Ikkinchi nur ob'ektning yuqori qismidan linzalarning optik markazidan boshqarilishi kerak, u linzadan sinmasisiz o'tadi. Ikki nurlanishning kesishmasida A1 nuqtasini belgilang. Bu ob'ektning yuqori nuqtasining obrazi bo'ladi. Xuddi shu tarzda, ob'ektning pastki nuqtasi tasvirlangan. Qurilish natijasida bino balandligi ob'ekt balandligiga mos keladigan tasvirni oladi. Tasvir teskari va haqiqiy.
3. Agar mavzu mavzu va ikki tomonlama markaz o'rtasidagi bo'shliqda bo'lsa.
Buni qurish uchun ikki chiziqdan foydalanish kerak. Birinchi nur, ob'ektning yuqori qismidan asosiy optik o'qga parallel ravishda uzatiladi. Ob'ektivda nur chirog'ini chiqaradi va markazdan o'tadi. Ikkinchi nur ob'ektning yuqori qismidan linzalarning optik markazidan boshqarilishi kerak. Ob'ektiv orqali u buzilmasdan o'tadi. Ikki nurlanishning kesishgan nuqtasida A nuqtasini qo'yamiz. Bu ob'ektning yuqori nuqtasining obrazi bo'ladi. Xuddi shu tarzda, ob'ektning pastki nuqtasi tasvirlangan. Qurilish natijasida kengaygan, teskari, haqiqiy tasavvur hosil qilamiz.
Differensial lens
Ob'ektiv diffuzli linzalarning oldida joylashgan.
Buni qurish uchun ikki chiziqdan foydalanish kerak. Birinchi nur, ob'ektning yuqori qismidan asosiy optik o'qga parallel ravishda uzatiladi. Ob'ektivda nur sochilib, shu nurning davomi diqqat markazida bo'ladi. Optik markaz orqali o'tadigan ikkinchi nur, birinchi qanotning "A" nuqtasida davomini kesib o'tadi - bu ob'ektning yuqori nuqtasining obrazi bo'ladi, xuddi shu tarzda ob'ektning pastki nuqtasi tasvirini ham yaratadi. Natija to'g'ridan-to'g'ri, kamaytiriladigan, tasavvurga ega bo'lgan tasvirdir. Ob'ektivni diffuzli linzaga qarab harakatlantirganda, to'g'ridan-to'g'ri, kamaytiriladigan, tasavvurdagi tasvir har doim chiqariladi. Ob'ektivni diffuzli linzaga qarab harakatlantirganda, to'g'ridan-to'g'ri, kamaytiriladigan, tasavvurdagi tasvir har doim chiqariladi.
Vahiyning holati va uning tabiati (haqiqiy yoki xayoliy) yordamida ham hisoblash mumkin
nozik ob'ektiv formulalari. Ob'ektivdan ob'ektivgacha bo'lgan masofa va linzadan f ga rasmga masofa bo'lsa, unda nozik optikaning formulasi quyidagi tarzda yozilishi mumkin:
D va f qiymatlari, shuningdek, haqiqiy narsalar uchun d\u003e 0 va f\u003e 0 bo'lgan ma'lum belgilar qoidasiga ham taalluqlidir
(ya'ni, haqiqiy nur manbalari, linzalarning orqasida yaqinlashayotgan nurlarning davomiyligi) va tasvirlar; g< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
Atrof muhitdan shaffof, yaxshi refraktsion materiallarni ajratib turadigan ikkita sfera yuzasidan tashkil topgan markazlashtirilgan tizimning eng oddiy usuli juda katta ahamiyatga ega. Bunday tizim mavjud ob'ektiv ko'plab optik qurilmalarda muhim rol o'ynaydi.
Agar chekkasidagi sferik yuzalar orasidagi masofa sirtning egri chiziqlariga nisbatan kichik bo'lsa, linza nozik deb ataladi. Nozik linzalar uchun sinishi sirtlarining vertikalari bir nuqtaga to'g'ri keladi deb hisoblanishi mumkin. optik markaz linzalari. Optik markazning nuqtasi bo'ylab o'tadigan paraxial nurlanish deyarli sinishi bilan bog'liq emas. Masalan, bunday nurlar uchun linzalarning har ikkala yuzasi parallel ravishda parallel hisoblanishi mumkin, shu sababli ularning ichidan o'tgan nurlanish yo'nalishni o'zgartirmaydi, faqat o'zi parallel bo'ladi (tekislik parallel plastinada sinishi) va linzaning qalinligi e'tiborsiz qolishi mumkin, shunda ko'chirma juda kam va shamdan darz holda sinishsiz o'tadi. Markazdan o'tuvchi nurga deyiladi aks linzalari. Ikkala yuzaning egish markazlaridan o'tuvchi eksa biri deyiladi asosiy , qolganlari - salbiy .
Ob'ektiv pozitsiyasi va uning tasvirini ob'ektivda ifodalashi ( ob'ektiv formulasi ), har ikkala interfeysga nurlarning ikkita ketma-ket nusxasini ko'rib chiqsak (masalan, 2.8-rasm). Birinchisi (ray bo'ylab) refraktsion sirt S nuqtasida A nuqtasi tasvirini beradi, bu esa o'z navbatida sirtning nurlari bo'ylab ikkinchisidir. Ob'ektiv A ob'ektining yakuniy qiyofasi B nuqtasi. Quyidagi ifodalar ommaviy axborot vositalarining bitta sferik interfeysida sinab ko'rilganda kiritilgan bir xil cheklovlar asosida olingan. Shartlar: homosentriklik kirish, stigma tasvirlar paraxializm va imzo qoidasi. Nozik linzaning asosiy tekisliklari optik markazdagi asosiy optik o'qga to'g'ri keladi va shunga qarab ob'ekt va tasvirdan masofalar linzalarning optik markazidan o'lchanadi ( a 1 va a 2). Lensning sinishi indeksini bildiradi n l, biz birlamchi vositaning sinishi indeksini (biz tasavvur qilamiz) n Chor R. 1 - sferik sinishi sirtining radiusi bo'ylab dastlabki kavis radiusi, R. 2 soniyali radius. Bu holda linzalarning formulasi quyidagicha bo'ladi:
(2.12)
Ifoda, agar ob'ektning pozitsiyasi bo'lsa, tasvirning o'rnini aniq belgilashga imkon beradi. Tenglikning o'ng qismi ob'ektning holati va uning tasviriga bog'liq emas va faqat ob'ektning o'ziga xos xususiyatlari bilan belgilanadi. optik tizim. Birinchi qavs n L - n to'y) tizimning jismoniy parametrlarini belgilaydi va (1 / R. 1 – 1/R. 2) - geometrik. Sferik sinishi sirtining formulasi bilan taqqoslaganda, ifodaning o'ng tomoni (2.12) deyiladi optik quvvat nozik optikasi:
Nozik linzaning optik kuchi aslida uning sirtining optik kuchlarining yig'indisi ekanligini ko'rsatish oson. Aslida:
O'lchagan linzalarning kuchlanishi diopterlar (diopter). 1 diopter - ob'ektiv linzalarning havodagi optik kuchi metrga teng.
Ob'ektiv deyiladi yig'ish (ijobiy ) if D > 0; tarqoq (salbiy ) if D < 0. В случае линзы представленной на рис. 2.9: R. 1\u003e 0, va R. 2 < 0, тогда и оптическая сила такой линзы D \u003e 0 if n l\u003e n Chor Shunday qilib, linzalarning optik kuchining belgisi uning geometrik parametrlari va ommaviy axborotning sinishi indekslari nisbati bilan belgilanadi.
Shakl. 2.10 turli moslamalar linzalari taqdim etildi. Agar n l\u003e n Cherkiz, keyin 1, 2, 3 raqamli linzalar ijobiy va 4, 5, 6 - salbiy deb hisoblanadi n l< n boshqa yo'ldan ketgan.
Bir hil muhitda ingichka linzalarni hisobga olib, qiymatlarni kiritishingiz mumkin
, (2.14)
ushbu optik tizimning asosiy markazida nuqtalarini belgilash. Ular sferik sinishi sirtining masofaviy masofalari bilan taqqoslanadi va ko'rinib turganidek, turli belgilar mavjud. Shunday qilib, markazlashtirilgan nuqtalar linzaning qarama-qarshi tomonlarida yotadi (birinchi diqqat nuqtasi linzaning oldida, ikkinchi markazning nuqtasi nurning bo'ylab linzalarning orqasida), ammo mutlaq qiymatda teng. Shuning uchun, ba'zan, jismoniy jargon yordamida, linzalarning "markazida" haqida gapirish (bir fokus uzunligi).
Nozik linzadagi tasvirni yaratishning namunasi. 2.11. Bu erda yig'ish (ijobiy) ob'ektiv haqiqiy, teskari va qisqartirilgan tasvirni hosil qiladi. y¢ mavzusi y. Yupqa linzali orqali berilgan chiziqli (enli) magnituta bir sirt uchun bir xil tarzda hisoblanadi:
. (2.15)
Yuqoridagilarga o'xshab, biz ham teskarisini topamiz joriy rasmlar ortish salbiy va to'g'ridan-to'g'ri xayolot uchun V > 0.
Xuddi shu ob'ektiv uchun chiziqli kattalashtirish kattaligi va belgisi ob'ektning joylashuviga bog'liq. Ob'ektni yig'ish linzasining ikki tomonlama nuqtasi orqasida joylashgan bo'lsa (rasm 2.12a), unda tasvir haqiqiy, teskari va qisqartirilgan ko'rinadi.
Ob'ekt ikki tomonlama markazda bo'lsa, tasvir teng bo'lib, haqiqiy va teskari bo'lib qoladi (2.12b-rasm). Ob'ektiv ob'ektga yaqinlashganda, rasm asta-sekin uzoqlashadi, kattalashib boradi va ob'ekt old fokusli tekislikka etib borganida - bu abadiyatga o'tkaziladi (2.12c, d).
Ob'ektivning markazida va ob'ektiv o'rtasida joylashishi xayoliy, to'g'ridan-to'g'ri, kengaygan tasvirni shakllantirishga olib keladi (kattalashtiruvchi oynaning yoki kattalashtiruvchi oynaning holati, 2.12d-rasm).
Salbiy (tarqoq) linzalar tashkil etilayotgan tasvirlarning sezilarli darajada pastroq o'zgaruvchanligi bilan ajralib turadi: ob'ektning har qanday joylashuvi uchun tasvir tasavvur qilinganda, to'g'ridan-to'g'ri va kamaytiriladi (2.12e-rasm).
Agar bir nechta nozik linzalardan tashkil topgan optik tizim bir hil muhitda yig'ilsa ( n Wed), bunday tizimning markazida masofasini aniqlash uchun siz ifodani ishlatishingiz mumkin
, (2.16)
qaerda D Tizim har bir linzaning optik kuchlarining yig'indisi sifatida aniqlanadi, tizimning o'zi joylashgan muhit uchun hisoblab chiqiladi.
Fokal nuqtalar linzalari. Ch. IX nurning sinishi qonunini shakllantirdi, bu nur bir o'rtadan ikkinchisiga o'tganda yorug'lik nurlarining yo'nalishi qanday o'zgarishini belgilaydi. Ikkala ommaviy axborot vositasi orasidagi intervalda yorug'likning eng oddiy holatini hisobga olgan holda.
Amaliy ilovalarda, sferik interfeysdagi nurning sinishi juda muhimdir. Optik apparatlarning asosiy qismi - linzalar - odatda sharsimon yuzalar tomonidan har ikkala tomonda cheklangan shishaning tanasi; Muayyan holatda, linzalardan birining sirtlari bir tekislik bo'lishi mumkin, u cheksiz katta radiusning sferik yuzasi hisoblanishi mumkin.
Linzalar nafaqat shishadan, balki umuman olganda ochiq shaffof moddadan ham foydalanish mumkin. Ba'zi qurilmalarda, masalan, kvarts, tosh tuzi va boshqalardan foydalanilgan linzalar qo'llaniladi, linzalarning sirtlari ham silindrsimon, parabolik va boshqalar kabi murakkab shaklga ega bo'lishi mumkinligini unutmang. Biroq, bunday linzalar kamdan-kam qo'llaniladi. Quyida biz global sirtli linzalarni ko'zdan kechiramiz.
Shakl. 193. Yupqa optikasi: - optik markaz va - linzalarni qamrab oluvchi sferik yuzalar markazlari
Shunday qilib, ikkita sfera sindirish yuzasi bilan cheklangan linzalarni ko'rib chiqing va (193-rasm). Birinchi sindirilgan sirt markazida nuqta nuqtada ikkinchi sirt markazida yotadi. Shakl. 193 ravshanligi uchun ma'lum bir qalinlikga ega bo'lgan ob'ektiv tasvirlangan. Aslida, biz odatda ushbu linzalarning juda nozik, ya'ni masofa bilan solishtirganda juda kichik ekanligini taxmin qilamiz. Bu holatda nuqta va amalda bir nuqtada birlashtirilishi mumkin. Ushbu nuqtaga linzalarning optik markazi deyiladi.
Optik markazdan o'tuvchi har qanday yo'nalishga linzalarning optik o'qi deyiladi. Ob'ektivning ikkita sinishi sirtining markazlaridan o'tuvchi eksa biri asosiy optik o'q, boshqasi esa ikkinchi eksa deb ataladi.
Ob'ektiv orqali o'tadigan har qanday optik oqi bo'ylab sayohat qilgan nur, amalda o'z yo'nalishini o'zgartirmaydi. Masalan, optik o'qi bo'ylab yuradigan nurlar uchun linzalarning har ikkala yuzasi parallel ravishda hisoblanishi mumkin va biz optikani qalinligini juda kichik deb hisoblaymiz. Biz bilganimizdek, tekislik parallel plastinadan o'tayotganda, nur parchalari parallel ko'chirilishga uchraydi, lekin nurni juda nozik plastinkada joyidan tashqariga olib qo'yish mumkin (IX-bobdan so'ng Mashg'ulotlar 26-ga qarang).
Agar yorug'lik chiroqlari optik o'qlardan birida emas, balki boshqa yo'nalishda, birinchi navbatda, birinchi cheklovli linza yuzasida sinuvchi tajribaga ega bo'lsa, ikkinchi tomonda asl yo'nalishdan ajralib qoladi.
Ob'ektivni qora qog'oz bilan qopqog'ini 1 asosiy optik o'qining yonida ochilgan kichik maydonni yopib qo'ying (194-rasm). Kesishning o'lchamlari biz bilan solishtirganda kichikroqdir. Keling, chap optikning asosiy optik o'qi bo'ylab linzaga 2 yorug'lik chizig'ini qo'yaylik. Ob'ektivning ochiq qismidan o'tadigan nurlar refraktsion va optik o'qning o'ng qismida optik markazdan uzoq masofada joylashgan ma'lum nuqtadan o'tadi. Oq ekran 3 nuqtada joylashgan bo'lsa, nurlarning kesishadigan nuqtasi yorqin mayin zichlikda ko'rsatiladi. Ob'ektivdagi refraktsiyadan so'ng asosiy optik o'qga parallel bo'lgan nurlarning asosiy optik o'qi bu nuqtaga asosiy diqqat markazida deyiladi va masofa linzalarning markazlashtirilgan uzunligi deb ataladi.
Shakl. 194. Lensning asosiy yo'nalishi
Yoritishni qonunlaridan foydalanib, barcha nurlarning asosiy optik poxga parallel va linzaning kichik markaziy qismidan chiqib ketishdan so'ng, ko'rsatgichning yuqorida tilga olingan bir nuqtada kesib o'tishini ko'rsatish oson.
Uning asosiy optik tizmasiga parallel ravishda linzada bir nurlanishni tasavvur qiling. Ushbu nurlanish linzalarning birinchi sinishi sirtini eksa ustidagi balandlikda va juda kamroq va (195-rasm) kutib tursin. Sinishi chirog'i yo'nalishga o'tadi va linzalarni bog'laydigan ikkinchi sirtda qayta sinadi, linzalardan eksa bilan burchakni tashkil etadigan yo'nalish bo'yicha chiqadi. Ushbu nurni eksa bilan kesish nuqtasi bilan belgilanadi va bu nuqtadan linzaning optik markaziga masofa belgilanadi.
Ob'ektivning sinishi sirtiga tegib turgan nuqtalar va tekisliklarni chizish. Ushbu chiziqli samolyotlar (chizilgan tekisligiga perpendikulyar) muayyan burchak bilan kesishadi va burchakka juda kichikdir, chunki ko'rib chiqayotgan ob'ektiv nozik. Ob'ektivdagi nurni sinishi o'rniga, biz shamollar va tegangli tekisliklarda biz tomonimizdan hosil bo'lgan nozik prizma bilan bir xil nurning sinishini hisobga olamiz.
Shakl. 195. Asosiy optik o'qga parallel parallel linzada parchalanish. (Linzaning qalinligi va K balandligi masofalar bilan taqqoslaganda shunchalik abartılıdır va shuning uchun burchaklar va shakl juda katta.)
§ 86-da ko'rdikki, yaqqol prizma sinishi burchagi bilan sinadi, shamshir asl yo'nalishdan burchakka tenglashadi.
prizma qilingan moddaning sinishi indekslari qani? Aniq burchak burchakka teng (195-rasm), ya'ni, burchakka teng.
. (88.2)
Ob'ektivning sferik sinishi sirtlarining markazlari bo'lsin va bo'laylik, va ular ushbu sirtlarning radiusi. Radius chiziqli tekislikka perpendikulyar va radius tejangli tekislikka to'g'ri keladi. Mashhur geometriya teoremasi bilan, biz ko'rsatgan bu perpendikullar orasidagi burchak tekisliklar orasidagi burchakka teng:
Boshqa tomondan, uchburchakdagi tashqi burchak kabi burchak radius va eksa bilan hosil bo'lgan burchaklar summasiga teng:
Shunday qilib, formulalar (88.2) - (88.4) yordamida topamiz
(88.5)
Biz sferik yuzalar radiusiga va nuqta optik markazidagi masofadan masofa bilan solishtirilgandik. Shuning uchun burchaklar r va kichikdir va biz bu burchaklarning sinuslarini burchaklarning o'zlari bilan almashtira olamiz. Bundan tashqari, optikasi nozik bo'lgani uchun, uning qalinligini unutib qo'yishimiz mumkin; , shuningdek, ballar balandligidagi farqni e'tiborsiz qoldirib, ular bir xil balandlikda o'qning yuqorisida joylashganligini hisobga olish kerak. Shunday qilib, taxminan buni taxmin qilishimiz mumkin
Ushbu tengliklarni (88.5) formulasiga almashtirishimiz mumkin
, (88,7) linzalarning optik markazidan.
Shunday qilib, linzaning asosiy diqqat markaziga ega ekanligi isbotlangan va formuladan (88.9) fokus uzunligi linzalar chiqarilgan moddaning sinishi indeksiga va uning sinishi sirtlarining egri chiziqlariga qanday bog'liqligini ko'rsatadi.
Biz nurlarning parallel nurlari linzani chapdan o'ngga tushirgan deb taxmin qildik. Masalaning mohiyati, albatta, farqli tomonga qarab, ya'ni o'ngdan chapga o'tadigan nurlarning bir xil nurlari linzaga yo'naltirilgan bo'lsa, o'zgarmaydi. Asosiy oqi parallel bo'lgan nurlarning bu nurlari yana bir nuqtada - ob'ektivning ikkinchi markazida (196-rasm) uning optik markazidan masofa bo'ylab yig'iladi. Formuladan (88.9) asoslanib, biz ikkala odatiy linzalarning ikkala tomonida ham nosimmetrik tarzda yotib qolgan degan xulosaga kelishimiz mumkin.
Fokus odatda oldingi markaz deb ataladi, diqqat markazida; Shunga ko'ra, masofa old markazida masofa deb ataladi, masofa orqa markazida masofa deyiladi.
Shakl. 196. Fokal nuqtalar linzalari
Agar nuqta manba linzalari linzalarning markaziga joylashtirilsa, bu nuqtadan chiqadigan va linzalardan siqilgan nurlar har biri yorug'lik nurlarining qaytarilish qonuniga muvofiq ob'ektivning asosiy optik o'qiga parallel ravishda ketadi (qarang: § 82). Shunday qilib, bu holda linzalardan asosiy oqi parallel bo'lgan nurlarning nurlari paydo bo'ladi.
Biz tomondan olingan munosabatlarni amalda qo'llashda har doim ularni yaratishda yuzaga keladigan taxminlarni soddalashtirish kerak. Biz parallel nurlarning o'qdan juda oz masofada joylashgan linzaga tushganiga ishonamiz. Bu holat to'liq qoniqtirilmaydi. Shu sababli, linzalarning sinishi natijasida nurlarning kesish nuqtalari bir-biriga mutlaqo mos kelmaydi, lekin oxirgi sonli hajmni egallaydi. Agar biz bu joyga ekran qo'ysak, uni geometrik nuqtaga emas, balki har doim ham kamroq yorqin nuqta olamiz.
Yodda tutilishi kerak bo'lgan yana bir narsa - biz aniq nuqta yorug'lik manbai ekanligini anglay olmaymiz. Shuning uchun linzalarning markazida manbai kamida juda kichik, lekin har doim ham sonli o'lchamda joylashtirsak, linzalarning yordami bilan nurlarning keskin parallel nurini olmaymiz.
§ 70 da nurlarning qat'iy ravishda parallel nurlanishining jismoniy ma'nosi yo'qligi aniqlandi. Ko'rsatilgan izohlar ob'ektiv xususiyatlari ushbu umumiy jismoniy holatga mos kelishini ko'rsatadi.
Har bir alohida holatda nurni parallel nurga ega bo'lish uchun maxsus yorug'lik manbaiga qo'llash yoki, aksincha, parallel beamni qaratishga qaratilgan linzadan foydalanilganda, formulalar olingan sharoitlarni soddalashtiruvchi shovqin darajasini maxsus tekshirish kerak. Biroq, nurli nurlarning yorug'lik nurlarini sinchkovlik bilan sinishi muhim xususiyatlariga ega, bu formulalar to'g'ri tushuntiriladi va ular undan keyinchalik muhokama qilinadi.
OPTIKA
Ushbu bo'limda nurlanish, absorbsiya va yorug'lik qonunlarini o'rganamiz. Nurning ikkilamchi tabiati bor: u o'zini oqim sifatida namoyon qiladi zarrachalar - fotonlar(engil quanta), qanday. elektromagnit nurlanish(elektromagnit to'lqin). Bu xususiyat deyiladi nurning korpuskulyar to'lqin dualizmi. Ba'zi hodisalarda yorug'likning to'lqin xususiyatlari (interferentsiya, diffraktsiya, polarizatsiya) boshqalarda - korpuskulyar xususiyatlar (foto effekti, termal nurlanish, Compton ta'siri) ko'proq aniqlanadi. Bugungi kunga qadar bir qator optik hodisalar to'lqindan ham, korpuskulyar (kvant) pozitsiyalardan ham tushuntirildi.
IQTISODIYNN OShIRISh VA OShIRISh qonunlari
Ma'lumki, optik jihatdan bir hil muhitda yorug'lik tekis tezlikda v. Kattaligi
chaqirdi o'rtacha aniq refraktsion indeks .
Bu erda c = 3 ∙ 10 8 m / s - vakuumdagi nurning tezligi.
Ikki ommaviy axborot vositasi orasidagi interfeysga nur tushganda, chiroq aks ettiriladi va sinadi (1-rasm). Yorug'lik nurlanishining burchagi aks ettirish burchagiga tengdir, ya'ni.
a = a »ga qarang. (1.2)
Ushbu shart deyiladi ko'zgu qonuni .
Shikastlanadigan yorug'lik, yaqqol namoyon bo'ladigan va sindirilgan, shuningdek, perpendikulyar insidensiya nuqtasida ushlangan, xuddi shu tekislikda yotadi. Va
bu erda n 1 va n 2 birinchi va ikkinchi ommaviy axborotning mutlaq sinishi ko'rsatkichlari; n 21, ikkinchi moddaning birinchi nisbatan nisbatan sinishi ko'rsatkichi; b nur chirog'ining burchagi burchagi.
Oxirgi ifoda yorug'lik sinishi qonuni .
(1.3) dan ko'rinib turganidek, yorug'lik optik jihatdan kamroq bo'lgan muhitdan yuqori optik zichlikka ega (n 1 n n 2) bo'lgan muhitda paydo bo'lganda, pb sinish burchagi b auktsiya burchagidan kichikdir. Buning aksi holda (n 1\u003e n 2 uchun) burchakka b a burchagidan a (2-rasm) nisbatan kattaroqdir va yoritilgan nurlanish muhiti (2-rasm, nuqta chiziq) o'rtasidagi oraliq bo'ylab siljishi mumkin, ya'ni b = 90 °
Ushbu holatlarga mos keladigan kasallanish burchagi deyiladi haddan tashqari (a pr). Yorug'lik chegara kattaroq burchak ostida bo'lsa, sinishi chirog'i ikkinchi muhiti ichiga chiqmaydi va interfeysi aks etganda birinchi muhiti qaytadi. Bu hodisa deyiladi umumiy ichki tasavvur .
EXAMP . A = 30 ° burchakdagi lazer nurlari tekislik parallel shisha plastinaga 1,5 parchalanish indikatori va d = 5 sm qalinlikda tushadi va asl shamolga parallel ketadi. Masofani aniqlang lchiqadigan nurlarning orasidagi masofa.
Qaror. Plastinadagi yorug'lik kursi shakl. 3. Nurning sinishi qonunidan foydalanib, biz b burchagini topamiz:
Bundan kelib chiqadiki, burchak b = 19º30 '.
Masofa l nurlari orasidagi masofadan turib D BUDdan topish mumkin:
l= BD ∙ cos a.
BD segmenti D BCDni hisobga olgan holda aniqlanadi:
BD = 2VK = 2d tg β.
l= 2d ∙ tg b ∙ cos a = 2d ∙ tg 19º30 '∙ cos 30º = 2 5 ∙ 0, 3541 0.8665 = 0.3063 (sm).
Lenslarda yorug'likni sindirish
Ob'ektiv - shaffof materiallardan, har ikkala tomondan sinchkovlik bilan, ko'pincha sferik qatlamlardan iborat ob'ektlar. Ob'ektivlar biconvex, biconcave, flat-convex, flat-bent va boshqalar. Bunday holda, tekis, bir sirt abadiy katta kavis radiusi sifatida qabul qilinadi.
Ob'ektivni qarating Bu nuqta, linzalarning sinishi natijasida linzalarning optik o'qiga parallel bo'lgan nurlari kesishadi. F-dan masofadan linzaning markaziga masofa deyiladi linza markazida masofa.
Bir hil muhitda joylashtirilgan nozik linzalar uchun bu nisbat
qaerda a va ichida - mos ravishda, linzalardan ob'ektga va ob'ektiv rasmga bo'lgan masofa; R1 va R2 chegara yuzalarning kavis radiusi; F linzalarning markazlashtirilgan uzunligi; D = 1 / F - linzaning optik kuchi (SI tizimida diopter, dptr bilan o'lchanadi). Kiruvchi chiziq bo'ylab o'lchanadigan barcha masofalar "-" belgisi bilan nur chizig'idan "+" belgisi bilan olinadi.
L linzasining kattalashishi tasvir o'lchamining ob'ekt o'lchamiga nisbati.
EXAMP. Masofada a D = 10 diopterning optik kuchiga ega bo'lgan bikunveks linzasidan 25 sm, ob'ekt AB = 3 sm balandlikda joylashtiriladi. A 1V 1 ob'ektining qiyofasini va balandligini toping, shuningdek k ob'ektivning ko'tarilishi.
Qaror. Lensning fokal uzunligini aniqlang
F = 1 / D = 1/10 = 0,1 (m).
Evropa Ittifoqi ob'ektining obrazi yaratish. Buning uchun A va B nuqtalarining har biridan kamida ikkita nurlar sarflash kerak. Ob'ektiv markazi orqali 1-B va 1-nurlarini chizish; Ular ham o'z yo'nalishini o'zgartirishmaydi. Optik o'qga parallel ravishda A va B nuqtalaridan keladigan yana ikkita nur linzasi F linzasining markazidan o'tadi. Qurilish natijasida biz hosil bo'ladigan tasvir haqiqiy, teskari va kamaytirilganligini ko'ramiz.
Formuladan (1.4) ko'ra masofani topamiz ichidaob'ektivdan tasvirga:
AOB va A 1 OB 1 uchburchaklari o'xshashligidan kelib chiqadi
A 1 B 1 = AB ∙ ichida/a= 3 ∙ 0.16 / 0.25 = 1.82 (sm)
Ob'ektivdagi k = 1 / V 1 / AV = 1.82 / 3 = 0.66.
IQTISODIYOR
Ikki qo'shilganda izchil qizg'in to'lqinlar Men 1 va Men 2 zichlik Menolingan to'lqin tengdir
Men= Men 1 + Men 2 + 2√ Men 1 Men 2 cos d, (1.5)
bu erda d - katlama to'lqinlarning o'zgarishlar farqi.
Kosmik dd\u003e 0 bo'lgan kosmosdagi bu nuqtalarda, natijada olingan zichlik asl to'lqinlarning zichliklari yig'indisidan kattaroqdir, ya'ni. Men› Men 1 + Men 2 Va qaerda kos d d d 0, aksincha - natijada paydo bo'ladigan intensivlik asl to'lqinlarning intensivligidan kattaroqdir - Men‹ Men 1 + Men 2 .
Natijada, nur oqimining energiyasini qayta taqsimlash sodir bo'ladi: ba'zi joylarda to'lqinlar bir-birini kuchaytiradi, yuqori yorug'lik intensivligi, boshqalarda to'lqinlar bir-birini zaiflashtiradi va sodir bo'ladi lows yorug'lik qizg'inligi. Bu hodisa deyiladi engil shovqin .
Optik yo'l L nurli to'lqin geometrik yo'l uzunligi hosil bo'ladi b yorug'lik indikatorining yorug'ligi n:
L = s n.(1.6)
Optik yo'l farqlariikkita yorug'lik to'lqini katta kuch deb ataladi
Δ = L 2 - L 1 = b 2 n 2 - b 1 n 1 . (1.7)
Dalgalikda harakatlanish D ning optik farqi, ularning o'zaro bog'liqligi bo'yicha ularning o'zgarishlar farqiga bog'liq
D = - l 0. (1,8)
Bu erda l 0 - vakuumdagi to'lqin uzunligi.
Agar to'lqinlarning optik yo'l farqlari yarim to'lqinlarning teng miqdoriga teng bo'lsa, ya'ni.
D = ± 2 m l 0/2 = ± m l 0, (1.9)
keyinchalik qo'shib qo'yilganda kuzatiladi shovqin maksimal darajada . Optik yo'lning farqi yarim to'lqinlarning g'alati bir qismi bo'lsa
D = ± (2 m + 1) l 0/2, (1.10)
so'ng ularni qo'shish bilan amalga oshiriladi shovqin minimumi .
Qo'shni yuqori (yoki lows) orasidagi masofa deyiladi interferentsiyalarning tarmoqli kengligi Δ x. Ikkita izchil yorug'lik manbalaridan (Youngning tajribasi, Fresnel nometall, Fresnel biprizm va boshqalar) interferentsiya naqshini kuzatayotganda, shovqin bantining kengligi formulalar
Δ x =--- l, (1.11)
qaerda l - yorug'lik manbalaridan kuzatuv ekraniga masofa; g - yorug'lik manbalari orasidagi masofa; L to'lqin uzunligi.
Nozik filmdan aks ettirilgan yorug'lik to'lqinlarining optik yo'l farqlari
Δ = 2d√ n 2 - sin 2 a ± l / 2 = 2 d ncos b ± l / 2. (1.12)
Bu erda g - kino qalinligi; a va b - to'lqinning yaqqolligi va sinishi burchagi. ± l / 2 ning qo'shimcha yo'l farqlari yorug'likning optik jihatdan zichroq bo'lgan muhitdan yoritilganda yarim to'lqinning yo'qolishiga bog'liq.
Nyutonning yaltiroq nuridagi radiuslari (yoki yoritilgan nurda)
Nyutonning qorong'u uzuklarining radiuslari aks ettirilgan yorug'likda (yoki o'tuvchi yorug'likda)
(1.14)
qaerda R. - linzalarning radiusi; m- qo'ng'iroq raqami; n- linzalar va shisha plastinkalar orasidagi vosita sinishi indisi.
EXAMP . Havoda joylashgan 1.25 parchalanish indisi bilan parallel parallel kinolarda to'lqin uzunligi l ning monoxromatik nurining parallel chirog'i odatda tushadi. Ushbu filmning qalinligi bo'lsa, aks ettirilgan nurda qanday ko'rinish oladi g = 10 l
Qaror . Hodisa yorug' nuriga tegishli bo'lgan nurning nurini ko'rib chiqing. Oddiy insultda sinish bezi yo'nalishini o'zgartirmasligi ma'lum. A nuqtasida yorug'likning 1 chizig'i filmning birinchi yuzidan qarama-qarshi yo'nalishda qisqartiriladi (qisqartma 1), qisman B yo'nalishidagi asl yo'nalishda o'tib, kino (1) ning ikkinchi yuzasidan aks ettiriladi. Qulaylik uchun 1 va 1 nurlari alohida tasvirlangan, aslida ular xuddi shu yo'nalishda harakat qilishadi. 1 va 1 chiziqlari bir-biriga mos keladi, chunki bir nurni ikkiga bo'linish yo'li bilan olinganligi va ularni joylashtirilishiga xalaqit berishi mumkin. Yarim to'lqinning yo'qolishi filmning yuqori chegarasidan yorug'lik chiqarilganda sodir bo'ladi, bu holda optik yo'lning farqi quyidagicha aniqlanadi:
Δ = L 2 - L 1 = 2d n -(- l / 2) = 2 d n + l / 2. (1.15)
Filmning qalinligi va nurlanish holatlarining burchagi o'zgarmasligi sababli, kino ichiga kiruvchi nurlarning yo'l farqlari bir xil bo'ladi. Shuning uchun kino bir xil tarzda bo'yaladi: agar interferentsiya minima (1.10) ning holati qoniqarsa, u qorong'i bo'ladi va maksimal holat (1.9) bajarilsa, u monokromatik nurlanishning rangi bo'yaladi.
Odatda siz yozishingiz mumkin
2d n + l / 2 = x l / 2, (1.16)
hatto u bilan ham yodda tutish kerak x yoritilgan nurda kino yorqin va g'alati - qorong'i bo'ladi.
Tenglama qiymatini toping (1.16):
2d n + l / 2 4 d n
x= –––––––––-- = ––––- +1;
4 ∙ 10 ∙ l ∙ 1.25
x= –––––––––-- + 1 = 51,
ya'ni, filmning shaffof nurda qorong'i bo'lishini ko'rsatadigan yagona raqamni oldi.
EXAMP . Yorug'likdagi aralashuv hodisasi shaffof materiallarning sinishi ko'rsatkichlarini aniqlash uchun ishlatiladi parazit refraktometrlari . 6-rasmda bunday refraktometrning sxematik diagrammasi berilgan. Bu erda S - to'lqin uzunligi l = 589 nm o'tadigan yorug'likning tor qismi; 1 va 2 - kubiklar uzunligi l Har biri 10 sm bo'lgan, ular havo bilan to'lib toshgan indikator n = 1,000277; L 1 va L 2 - linzalari; Interferentsiyani kuzatish uchun E - ekran. Havoni havo ammiak bilan almashtirganida, ekrandagi shovqin naqshlari N = 17 chiziqlari bilan asl naqshga nisbatan o'zgaradi. Ammiakning parchalanish indeksini aniqlang.
Qaror . E nuqtasining markazida A nuqtasini o'ylab ko'ring. E'tiborli jihati shundaki, ikkita kUVETETni havo bilan to'ldirishda optik yo'lning farq 1-qiymati nol bo'ladi. Maksim A ning holati 1 dan m 1 l = 0 maksimal maksimal tartibga rioya qiladi m A nuqtasida ham nol bo'ladi.
Ko'mirdan birini ammiak bilan to'ldirganda, ushbu nuqtada D 2 ning optik yo'l farqi bo'ladi
D 2 = n va l- n = m 2-L, (1.17)
qaerda m 2 - yangi maksimal tartib, muammo holatiga teng m 2 = m 1 + n. Buning sababi shundaki, ekranning barcha nuqtalarida shovqin naqshlari N-lanlarga o'tkazildi. Shundan keyin
n va l- n = m 2 l = ( m 1 + N) l;
n a = n+ ––––––– λ ;
n a= n+ 1,000277 + ––––––– ∙589∙10 -9 = 1, 001278.
Bu usul bilan sinishi ko'rsatkichini o'lchashning yuqori aniqligiga e'tibor qaratish lozim.
Engil diffraksiya
Engil diffraksiya - radiatsiya to'lqinining uzunligi bilan taqqoslanadigan hajmdagi to'siqlar atrofida bükülme to'lqinidir, buning natijasida to'lqinlar to'g'ri chiziqdan tarqalib ketadi. Bu hodisa har qanday tabiatning to'lqinlari - mexanik, elektromagnit va boshqalar uchun sodir bo'ladi.
Sferik to'lqinlar uchun Fresnel zonalarining radiusi
samolyot to'lqinlari uchun
qaerda a va b- to'lqin manbaidan to'siqqa va to'siqdan kuzatish nuqtasiga qadar masofa; m - mintaqaviy raqam; L to'lqin uzunligi.
To'g'ri to'rtburchaklar cheksiz uzun yaroqli kenglikdagi samolyot yorug'lik to'lqinining parchalanishi bilan adifraktsiya maksimal holati