Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Теоретичні відомості. Оптикою називають розділ фізики, в якому вивчаються явища і закономірності, пов'язані з виникненням
|
|
Оптикою називають розділ фізики, в якому вивчаються явища і закономірності, пов'язані з виникненням, розповсюдженням і взаємодією світла з речовиною.
При дослідженні властивостей речовин і в практичній діяльності широко застосовуються такі оптичні прилади як мікроскопи, спектрофотометри, телескопи, теодоліти, нівеліри, біноклі тощо. Важливими конструктивними деталями цих приладів є призми, дзеркала, лінзи, розщіплювачі пучків світла тощо. Дія цих елементів базується на законах і явищах геометричної оптики. Одним із таких явищ є повне внутрішнє відбивання світла, яке лежить в основі принципу дії рефрактометрів, світловодів, що широко використовуються в медицині, ветеринарії та інших галузях.
Геометрична (променева) оптика описує закони прямолінійного розповсюдження світла в прозорих середовищах, його відбивання і заломлення на границі поділу двох середовищ. Основним її поняттям є промінь – пряма лінія, вздовж якої розповсюджується світло.
Однією із найважливіших характеристик є швидкість розповсюдження світла. Швидкість світла у вакуумі с = 3х108 м/с є найбільшою серед існуючих в природі швидкостей. Вона входить у велику кількість законів фізики і є однією із основних фізичних констант.
Швидкість світла в середовищах завжди менша, порівняно з її значенням у вакуумі. Зменшення швидкості в середовищі відносно її значення у вакуумі характеризують оптичною густиною середовища. Мірою оптичної густини середовища є абсолютний показник заломлення:
, (1)
де с– швидкість світла у вакуумі; v – швидкість світла у середовищі.
Абсолютний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість світла у вакуумі більша, ніж у середовищі.
В різних середовищах різна швидкість світла. Якщо в різних місцях середовища швидкість світла однакова (однаковий абсолютний показник заломлення), то середовище називається однорідним.
Розрізняють оптично менш густі й оптично більш густі середовища.
Середовище, в якому швидкість світла більша (менший абсолютний показник заломлення) порівняно з іншим середовищем, називається оптично менш густим.
Середовище, в якому швидкість світла менша (більший абсолютний показник заломлення) порівняно з іншим середовищем, називається оптично більш густим.
При переході із одного середовища в інше, на границі їх поділу світло частково відбивається від границі поділу середовищ, а частково переходить в інше середовище.
Кут 
між падаючим променем світла і перпендикуляром до границі поділу двох середовищ називають кутом падіння (рис. 14.1).
Кут 
між відбитим променем і Рис. 14.1.
перпендикуляром до границі поділу двох середовищ називають кутом відбивання світла (рис. 14.1)
При переході світла із одного середовища в інше, якщо їх оптичні густини різні, відбувається зміна напрямку променя. Це явище називають заломленням світла.
Кут γ між заломленим променем і перпендикуляром до границі поділу двох середовищ називають кутом заломлення (рис. 14.1).
Зв'язки між кутами падіння, відбивання і заломлення називають законами відбивання і заломлення світла.
Закон відбивання світла:
Падаючий і відбитий промені лежать в одній площині з перпендикуляром, проведеним до границі поділу середовищ в точці падіння; кут падіння α дорівнює куту відбивання 
.
Закон заломлення світла:
Падаючий і заломлений промені лежать в одній площині з перпендикуляром до границі поділу середовищ, проведеним в точку падіння; відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох даних середовищ є величиною сталою, що дорівнює відношенню швидкості світла в першому середовищі v1 до швидкості світла в другому середовищі v2 і яку називають відносним показником заломлення (n відн. ).
. (2)
Якщо світло падає із вакууму, де його швидкість с, у середовище із швидкостями v1 і v2, то їх абсолютний показник заломлення n1 і n2 є:
; (3)
. (4)
Поділимо формулу (4) на формулу (3):
. (5)
З урахуванням формули (5), рівняння (2) приймає вигляд:
(6)
Із формули (6) видно, що при v2<v1 (n1<n2), тобто при переході світла із оптично менш густого в оптично більш густе середовище, кут заломлення γ менший кута падіння α (γ<α).
Якщо ж v2>v1 і n1>n2, тобто при переході світла із оптично більш густого середовища в оптично менш густе, кут заломлення γ більший кута падіння α (γ>α) (рис. 14.2а).
Рис. 14.2.
В такому випадку при збільшенні кута падіння α зростає і кут заломлення γ (відношення синусів цих кутів повинно бути незмінним).
При деякому куті падіння α = А, кут заломлення стає рівним 90° (рис.14.2б), тобто світло розповсюджується вздовж границі середовищ і не попадає в інше середовище.Це явище називають повним внутрішнім відбиванням.
Найменший кут падіння α = А, при якому наступає повне внутрішнє відбивання світла називають граничним кутом падіння.
Із закону заломлення (2), коли α = А, а значить γ = 90°, маємо:
Оскільки sin 90° = 1, то:
sin A = nвідн. (7)
Таким чином, якщо експериментально визначити граничний кут падіння А, то знайшовши синус цього кута, отримуємо чисельне значення відносного показника заломлення. Це і використовують у рефрактометрах для визначення відносних показників заломлення різних рідин. Якщо розчини, в які переходить світло із повітря (скла), мають різні концентрації розчинених в них сухих речовин, то в них і різні швидкості v2 розповсюдження світла, а значить і різні відносні показники заломлення nвідн.. Кожному значенню v2 і nвідн. відповідає певне значення концентрації розчину. Тому за допомогою рефрактометра можна визначити не тільки відносний показник заломлення, а й концентрацію сухих речовин в розчині.
Date: 2015-10-19; view: 543; Нарушение авторских прав