Дәріс сабағының конспектілері. Оптика – жарық табиғатын, жарық құбылыстарын және жарықтың затпен әсерлесуін зерттейтін физиканың

Оптика – жарық табиғатын, жарық құбылыстарын және жарықтың затпен әсерлесуін зерттейтін физиканың бөлімі.

Жарық электромагниттік толқынның бір түрі болғандықтан, оптика электромагниттік өріс жайлы жалпы оқудың бір бөлігі болып табылады.

Қарастырылатын құбылыстардың табиғатына байланысты оптика геометриялық (сәулелік), толқындық (физикалық) және кванттық (корпускулалық) оптика болып бөлінеді.

1. Геометриялық оптиканың негізгі заңдары.

Жарықтың табиғаты толық анықталғанға дейін төменде келтірілген заңдар белгілі болған:

Жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңы – жарық сәулелері оптикалық біртекті ортада түзу сызық бойымен таралады.

Жарық сәулесі – бойынан жарық энергиясы тасымалданатын сызық.

Біртекті ортада жарық сәулелері түзу сызықтар сияқты болады.

Жарық шоқтарының тәуелсіздік заңы – жарықтың бір шоғыныңың тудыратын әсері басқа шоқтардың әсерлеріне тәуелді емес, яғни жарық шоқтары бір - біріне ықпалын тигізбейді.

Шағылу заңы – тегіс бетке түскен сәуле, шағылған сәуле және екі ортаның бөліну шекарасындағы түсу нүктесі арқылы жүргізілген нормаль бір жазықтықта жатады; шағылу бұрышы түсу бұрышына тең:

Сыну заңы – түскен сәуле, сынған сәуле және екі ортаның бөліну шекарасындағы түсу нүктесі арқылы жүргізілген нормаль бір жазықтықта жатады, түсу бұрышының синусының сыну бұрышы синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болып табылады, мұндағы n₂₁ – екінші ортаның бірінші ортаға қарағандағы салыстырмалы сыну көрсеткіші. Ол екі ортаның абсолют сыну көрсеткіштерінің қатынасына тең.

Сәйкесінше, сыну заңы былай өрнектеледі:

Ортаның абсолют сыну көрсеткіші дегеніміз электромагниттік толқындардың вакуумдағы жылдамдығының олардың ортадағы фазалық жылдамдығына қатынасына тең болатын физикалық шама n.

Линзалар.

Екі жағы қисықсызықты бетпен шектелген мөлдір дене линза деп аталады (дербес жағдайда екі беттің біреуі жазық болады). Сыртқы пішініне қарай линзалар

1) екі жағы дөңес (дөңес);

2) бір жағы дөңес, екінші жағы жазық (дөңес жазық);

3) екі жағы ойыс (ойыс);

4) бір жағы ойыс, екінші жағы жазық (ойыс жазық);

5) бір жағы дөңес, екінші жағы ойыс (дөңес ойыс) болып бөлінеді.

линзаның қалыңдығы екі бетінің R₁ және R₂ қисықтық радиустарынан әлдеқайда аз болса, онда мұндай линза жұқа линза деп аталады. Оптикалық схемаларда линзалар жоғары – төмен бағытталған бағдармен белгіленеді.

Дөңес бет үшін қисықтық радиус R>0; ойыс бет үшін R<0. Линза беттерінің қисықтықтарының центрлерінен өтетін түзу бас оптикалық ось деп аталады.

Бас оптикалық осьте орналасқан және одан сәулелер өткенде сынбайтын қасиеті бар нүкте линзаның оптикалық центрі деп аталады (әдетте оны О деп белгілейді).

Линзаның оптикалық центрінен өтетін бірақ бас оптикалық осьпен сәйкес келмейтін түзулер жорамал оптикалық осьтер деп аталады.

Бас оптикалық оське параллель таралатын жарық шоғының сәулелері қиылысатын F нүкте линзаның фокусы деп аталады. Линзаның фокусы бас оптикалық ось бойында жатады.

Линзаның фокусы арқылы өтетін және бас оптикалық оське перпендикуляр орналасқан жазықтық фокалдық жазықтық деп аталады.

Линзаның оптикалық центрі O мен фокустың F арасындағы қашықтық фокустық қашықтық f деп аталады:

Жұқа линзаның формуласы:

Мұндағы: a – линзадан нәрсеге дейінгі, b – линзадан кескінге дейін қашықтық. Егер a= , яғнисәулелер линзаға параллель шоқ болып түседі (сурет (a)), онда b= f. Егер b= , яғни кескін шексіздікте орналасады және осының нәтижесінде сәулелер линзадан параллель шоқ болып шығады, онда a= f.

Екі жағынан бірдей ортамен қоршалған линзаның фокустық қашықтықтары тең болады.

- шамасы линзаның оптикалық күші деп аталады. Оның өлшем бірлігі - диоптрия (дптр) – фокустық қашықтығы 1м-ге тең линзаның оптикалық күші.

Оптикалық күші оң линзалар - жинағыш линзалар, ал оптикалық күші теріс линзалар - шашыратқыш линзалар деп аталады.

Жинағыш линзаға қарағанда, шашыратушы линзаның фокустары жорамал болады. Бас оптикалық оське параллель таралып шашыратушы линзаға түскен сәулелердің жалған жалғасы (сынғаннан кейін) осы жорамал фокуста жинақталады.