OTTICA
In questa sezione, studiamo le leggi di radiazione, assorbimento e propagazione della luce. La luce ha una duplice natura: si manifesta anche come un flusso particelle - fotoni(quanti leggeri), e come. radiazione elettromagnetica(onda elettromagnetica). Questa proprietà si chiama corpuscolare - dualismo d'onda della luce. In alcuni fenomeni, le proprietà d'onda della luce (interferenza, diffrazione, polarizzazione) sono più pronunciate, in altri - corpuscolari (effetto luce, radiazione termica, effetto Compton). Ad oggi, un certo numero di fenomeni ottici sono stati spiegati sia dalle posizioni delle onde che da quelle corpuscolari (quantistiche).
LEGGI DI RIFLESSIONE E RIFRAZIONE DELLA LUCE
È noto che in un mezzo otticamente omogeneo, la luce si propaga in modo rettilineo con una velocità costante v. valore
si chiama indicatore assoluto media rifrazione .
Qui c \u003d 3 ∙ 10 8 m / s è la velocità della luce nel vuoto.
Quando la luce cade sull'interfaccia tra due media, si verificano la riflessione e la rifrazione del raggio (Fig. 1). L'angolo di incidenza del raggio luminoso è uguale all'angolo di riflessione, ad es.
α \u003d α ′. (1,2)
Questa condizione è chiamata legge della riflessione .
Il raggio incidente, riflesso e rifratto, così come la perpendicolare attratta verso il punto di incidenza, giacciono sullo stesso piano. e
dove n 1 e n 2 sono gli indici di rifrazione assoluta del primo e del secondo mezzo; n 21 è l'indice di rifrazione relativo del secondo mezzo rispetto al primo; β è l'angolo di rifrazione del raggio luminoso.
L'ultima espressione è la legge della rifrazione della luce .
Come si può vedere da (1.3), quando la luce è incidente da un mezzo otticamente meno denso in un mezzo con una densità ottica più elevata (n 1 ‹n 2), l'angolo di rifrazione β è inferiore all'angolo di incidenza α. Nel caso opposto (per n 1 ›n 2) l'angolo β è maggiore dell'angolo α (Fig. 2) ed è possibile una situazione in cui il raggio rifratto scivola lungo l'interfaccia (Fig. 2, linea tratteggiata), ovvero β \u003d 90 º.
Viene chiamato l'angolo di incidenza corrispondente a questo caso limite (α ol). Quando la luce è incidente con un angolo maggiore del massimo, il raggio rifratto non esce affatto nel secondo mezzo, ma, essendo riflesso dall'interfaccia, ritorna al primo mezzo. Questo fenomeno si chiama riflessione interna totale .
ESEMPIO . Un raggio laser è incidente su una lastra di vetro piano-parallelo con un indice di rifrazione di 1,5 e uno spessore di d \u003d 5 cm con un angolo α \u003d 30º e va parallelo al raggio originale. Determina la distanza ltra i raggi rilasciati.
SOLUZIONE. Il percorso del raggio nella piastra è mostrato in Fig. 3. Usando la legge di rifrazione della luce, troviamo l'angolo β:
Ne consegue che l'angolo β \u003d 19º30 ′.
distanza l tra i raggi si possono trovare da ∆ LETTO:
l\u003d BD ∙ cos α.
Definiamo il segmento BD considerando ∆ BCD.
Quando le onde elementari sovrapposte vanno verso il punto O, si verifica un indebolimento reciproco delle oscillazioni e in questa direzione le onde si annullano a vicenda. La linea lungo la quale si muove il fronte d'onda è chiamata raggio (OA).
In un mezzo isotropico, la luce si propaga in modo rettilineo, cioè
raggi di luce sono linee rette. Più la parte anteriore dell'onda si allontana dal punto O, meno curvatura della sua superficie diventa. Pertanto, a grande distanza dalla sorgente luminosa, una piccola sezione della parte anteriore dell'onda può essere considerata piatta e i raggi di luce paralleli.
Un cambiamento nella direzione della propagazione della luce si verifica all'interfaccia tra due diversi media (Figura 3). Se un sottile raggio di luce penetra nella superficie dell'acqua dall'aria, nel punto di incidenza О una parte della luce viene riflessa e una parte penetra nell'acqua e viene rifratta.
L'angolo creato dal raggio incidente e dalla perpendicolare ripristinata dal punto di incidenza del raggio sulla superficie è chiamato angolo di incidenza.
L'angolo b costituito dal raggio rifratto e dalla perpendicolare ripristinata all'interfaccia tra i due mezzi nel punto di incidenza del raggio è chiamato angolo di rifrazione.Se la radiazione luminosa viaggia in un mezzo per una distanza considerevole, attenuandosi leggermente, tale mezzo viene chiamato trasparente. Lascia che la radiazione porti energia al punto 0. Quindi 
.
Il coefficiente di riflessione r mostra quale parte dell'energia portata alla superficie del corpo dalle radiazioni è energia,
portato via da questa superficie dalle radiazioni riflesse.
Non ci sono sostanze in natura che assorbono o riflettono completamente tutte le radiazioni incidente su di esse. Nonostante ciò, un concetto astratto è accettato nell'ottica: un corpo assolutamente nero, che assorbe completamente tutta la radiazione incidente su di essa, fuliggine della fornace e velluto nero assorbe quasi completamente i raggi su di essi, e l'argento lucido riflette quasi completamente la luce.
Le leggi della riflessione della radiazione luminosa furono scoperte nel III secolo a.C. Euclid:
L'incidente e i raggi riflessi giacciono sullo stesso piano con la perpendicolare alla superficie riflettente, ripristinata nel punto di incidenza del raggio.
- L'angolo di riflessione del raggio è uguale all'angolo di incidenza i \u003d a.
- L'incidente e i raggi riflessi sono reversibili.
La riflessione può essere diffondere (sparsi) e specchio(figura 4). La riflessione dello specchio si ottiene se le dimensioni delle irregolarità sulla superficie non superano la lunghezza d'onda della radiazione luminosa.
|
Figura 4. Riflessione della luce diffusa (a) e speculare (b)
rifrazione. Se la velocità di propagazione della radiazione nel mezzo 1 è maggiore del mezzo 2 (\u003e), allora l'angolo di rifrazione b è inferiore all'angolo di incidenza a, cioè il raggio rifratto si avvicina alla perpendicolare.
Il rapporto tra la velocità della luce per due mezzi è indicato con n 21 ed è chiamato indice di rifrazione del secondo mezzo rispetto al primo.
Leggi di rifrazione:
Il raggio incidente e il raggio rifratto giacciono sullo stesso piano con la perpendicolare ripristinata nel punto di incidenza del raggio nell'interfaccia tra 2 media.
Il rapporto tra il seno dell'angolo di incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione per questi due media è un valore costante.
Quindi, all'aumentare di a, aumenta anche b.
I raggi incidenti e rifratti sono reversibili.
Coerenza e monocromaticità.
Interferenza della luce
Consideriamo le proprietà della luce, che possono essere spiegate solo dalla natura ondulatoria della luce. Supponiamo che le onde che si propagano da 2 punti diversi si propagino sulla superficie dell'acqua. Osserviamo la loro sovrapposizione (sovrapposizione).
Se le onde provenienti da punti diversi viaggiano con frequenze diverse, in ciascun punto di osservazione è impossibile ottenere un'immagine stabile delle oscillazioni risultanti. Un quadro stabile emerge quando le onde sono sovrapposte con frequenze di oscillazione assolutamente identiche.
Le fonti di onde che oscillano alla stessa frequenza e mantengono una differenza di fase costante per tutto il tempo sono chiamate sorgenti coerenti. Le onde create da tali fonti sono coerenti.
Il fenomeno dell'amplificazione reciproca e dell'attenuazione delle oscillazioni in diversi punti del mezzo a seguito della sovrapposizione di onde coerenti è chiamato interferenza.
Quando si sovrappongono onde coerenti con fasi opposteovunque nell'ambiente l'ampiezza dell'oscillazione risultante è uguale a differenza ampiezze di oscillazioni sovrapposte. Nel caso di sovrapposizione di onde con le stesse fasi, l'ampiezza dell'oscillazione del punto risultante sarà uguale a importo ampiezze di oscillazioni sovrapposte.
Prendi 2 sorgenti luminose coerenti A e B con le stesse fasi (Figura 5).
Per determinare l'ampiezza delle oscillazioni nel punto C, si trova la differenza dei percorsi d'onda rispetto al punto di interesse C. BC-AC \u003d BD (e AC \u003d DC) e determinare quante mezze lunghezze d'onda si adattano a questa differenza (BD).
Se nel segmento BD per incontrare mezz'onda dispari fuori fase fluttuazioni di indebolimento.
Se nel segmento BD fit un numero pari di mezze onde, poi arrivano le onde nel punto C. in fase e al punto C il massimo amplificazione delle vibrazioni.
In ottica, solo i raggi generati da la stessa fonte di luce. Per creare interferenze luminose, è necessario sovrapporre i raggi da una sorgente luminosa uno sopra l'altro utilizzando qualsiasi dispositivo ottico: un prisma (Figura 6), uno specchio o una pellicola a forma di cuneo.
|
|
dandoun colore. Tale radiazione può essere ottenuta usando filtri luminosi - occhiali che consentono un solo colore. Tutti gli altri colori assorbono questi occhiali.
Al punto O dello schermo, una barra luminosa sarà visibile, perché in questo luogo i raggi coerenti si sovrapporranno con le stesse fasi (cosa ne pensi, perché?). Allontanandosi dalla banda di luce centrale O dello schermo, la differenza nei percorsi d'onda aumenta e quando raggiunge λ / 2, bande nere appaiono sullo schermo su entrambi i lati della banda centrale O. Quando la differenza dei percorsi d'onda raggiunge λ, sullo schermo appaiono di nuovo bande luminose, ecc.
La distanza tra le bande chiare (o scure) è direttamente proporzionale alla lunghezza d'onda λ: più piccola λ, minore è questa distanza.
I colori dei raggi monocromatici sono disposti in ordine crescente di lunghezze d'onda come segue: viola, blu, ciano, verde, giallo, arancione e rosso.
Nella scienza e nella tecnologia, l'interferenza della luce è ampiamente utilizzata per misurazioni accurate, ad esempio per determinare la qualità del trattamento superficiale (rettifica). Usando l'interferenza, è stata misurata la lunghezza del misuratore di riferimento. Di conseguenza, il misuratore viene ora chiamato la lunghezza in cui la lunghezza d'onda dei raggi arancioni emessi dagli atomi di kripton viene posata 1.650.763,73 volte.
FOTOMETRIA
1. A quale altezza sopra il tavolo da disegno devi appendere una lampadina con una potenza di P \u003d 300 W in modo che l'illuminazione del tavolo sotto la lampadina sia uguale a E \u003d 60 lux. La pendenza della scheda è 30 0 e l'emissione di luce della lampadina è di 15 lm / W. Supponiamo che il flusso luminoso totale emesso da una sorgente di luce isotropica del punto sia Φ \u003d 4πI.
2. Determinare il flusso luminoso totale fornito da una sorgente di punti isotropi se l'illuminamento è di 15,0 lux a una distanza di 2,00 m da esso.
3. Una lampada pende sopra il centro del campo sportivo quadrato ad un'altezza di 5 metri. Calcola a quale distanza dal centro del sito l'illuminazione della superficie terrestre è 2 volte inferiore rispetto al centro. Supponiamo che l'intensità della luce della lampada in tutte le direzioni sia la stessa.
4. Quando si fotografa il soggetto, questo viene illuminato da una lampada elettrica situata a una distanza di r 1 \u003d 2 m. Quante volte è necessario aumentare il tempo di esposizione se la stessa lampada viene posizionata a una distanza di r 2 \u003d 3 m?
5. Al centro della tavola rotonda con un diametro di d \u003d 1,2 m c'è una lampada da tavolo da una lampadina ad un'altezza di 40 cm dalla superficie del tavolo. Sopra il centro del tavolo ad un'altezza di 200 cm è appeso un lampadario di quattro delle stesse lampadine. In tal caso e quante volte l'illuminazione sul bordo del tavolo sarà maggiore: la lampada da tavolo brucia o il lampadario brucia?
OTTICA GEOMETRICA
Leggi di riflessione e rifrazione
6. Un raggio di luce cade su un'interfaccia piatta tra due media con indici di rifrazione n 1 e n 2, rispettivamente, parzialmente riflessi e parzialmente rifratti. Determinare l'angolo di incidenza in corrispondenza del quale il raggio riflesso è perpendicolare al raggio rifratto.
7. Un raggio di luce cade su una lastra di vetro piano-parallelo (n \u003d 1,5) con uno spessore di d \u003d 5,0 cm con un angolo i \u003d 30 0. Determina lo spostamento laterale del raggio che passa attraverso questa piastra.
8. Nella parte inferiore della nave piena d'acqua (n \u003d 1,33) ad un'altezza di h \u003d 25 cm, c'è una fonte di luce puntuale. Una lastra opaca galleggia sulla superficie dell'acqua in modo che il centro della lastra si trovi sopra la sorgente luminosa. Determinare il diametro minimo della piastra a cui la luce non passa attraverso la superficie dell'acqua.
9. Una fibra lunga e sottile costituita da un materiale trasparente con un indice di rifrazione di n \u003d 1,35 forma una fibra. Determina l'angolo massimo rispetto all'asse della fibra, sotto il quale il raggio di luce può ancora cadere sull'estremità per passare la fibra senza attenuazione.
10. Una lastra di vetro piano-parallelo è posata su un bicchiere riempito d'acqua. A quale angolo dovrebbe cadere un raggio di luce sulla lastra in modo tale che si verifichi una riflessione interna totale dall'interfaccia del bicchiere d'acqua? Indice di rifrazione del vetro 1,5; l'indice di rifrazione dell'acqua è 1,33.
11. Un palo alto 1,0 m viene guidato verticalmente sul fondo dello stagno in modo che sia completamente sott'acqua. Determina la lunghezza dell'ombra dal palo nella parte inferiore dello stagno se i raggi del sole cadono sulla superficie dell'acqua con un angolo di 30 0. L'indice di rifrazione dell'acqua è 1,33.
12. Determina l'angolo limite in corrispondenza del quale si verifica la riflessione interna totale nel diamante.
13. fascio luce bianca cade con un angolo di 60 0 su una lastra di vetro piana-parallela. I raggi estremi rosso e viola della luce iniziano a fuoriuscire dal lato opposto della piastra sono separati di 0,3 mm l'uno dall'altro. Determinare lo spessore della piastra se l'indice di rifrazione del vetro per i raggi rossi estremi è 1,51 e per il viola estremo 1,53.
specchi
14. La distanza a del punto luminoso S dallo specchio sferico concavo è uguale a due raggi di curvatura. Il punto S si trova sull'asse ottico principale. Determina la posizione del punto dell'immagine e costruisci questa immagine.
15. Trova la posizione dell'immagine e le sue dimensioni per un oggetto alto 1,0 cm, situato a una distanza di 30 cm da uno specchio concavo sferico con un raggio di curvatura R \u003d - 20 cm.
16. Uno specchio sferico convesso ha un raggio di curvatura di 60 cm A una distanza di 10 cm dallo specchio, viene posizionato un oggetto con un'altezza di 2,0 cm Definire: 1) la posizione dell'immagine; 2) altezza dell'immagine. Costruisci un disegno.
17. Usando uno specchio sferico, l'immagine B dell'oggetto A.
18. È nota la posizione del soggetto A e dell'immagine A 'rispetto al polo P dello specchio sferico. Trova la posizione dello specchio e il suo focus.
19. Determina la lunghezza focale di uno specchio sferico concavo se fornisce un'immagine reale del soggetto, ingrandita 4 volte. La distanza tra l'oggetto e la sua immagine è di 15 cm.
20. Il raggio di curvatura dello specchio concavo è di 40 cm Trova la posizione dell'oggetto in cui la sua immagine sarà reale e ingrandita 2 volte; immaginario e ingrandito di 2 volte.
21. Il soggetto si trova ad una distanza di 15 cm dalla parte superiore dello specchio concavo sul suo asse ottico. L'immagine è stata ottenuta a una distanza di 30 cm dallo specchio. Trova dove e quanto l'immagine si sposterà se il soggetto è più vicino di 1 cm allo specchio.
22. Uno specchio sferico concavo dà un'immagine immaginaria che è 3 volte più grande di un oggetto. Determina la lunghezza focale dello specchio se la distanza tra il soggetto e l'immagine è di 20 cm. Costruisci un disegno.
23. Sull'asse ottico principale di uno specchio concavo sferico con un raggio di 40 cm, una sorgente di luce puntiforme S è posta a una distanza di 30 cm dallo specchio. A quale distanza dallo specchio concavo dovrei mettere uno specchio piatto in modo che i raggi riflessi dal concavo e quindi lo specchio piano passino attraverso il punto S?
lenti
24. La figura mostra il percorso del raggio ABC attraverso una lente di raccolta sottile. Costruire il raggio DE dopo aver attraversato l'obiettivo.
25. Costruisci il raggio DE dopo aver attraversato una lente di raccolta sottile.
26. Costruisci il corso del raggio DE dopo aver attraversato una lente di dispersione sottile.
27. La figura mostra il percorso del raggio ABC attraverso una sottile lente di scattering. Costruire il raggio DE dopo aver attraversato l'obiettivo.
28. La figura mostra la posizione dei due punti A e B e le loro immagini A "e B", che danno una lente di raccolta sottile. Trova costruendo la posizione dell'obiettivo e i suoi trucchi.
29. Trova il rapporto tra le forze ottiche di vetro e diamante con gli stessi raggi di curvatura.
30. La potenza ottica di una lente di vetro nell'aria è di 5,5 diottrie e nei liquidi di 1,63 diottrie. Qual è l'indice di rifrazione di un liquido? L'indice di rifrazione dell'obiettivo è 1,5.
31. Dove e quale dimensione verrà posizionata l'immagine di un oggetto alto 2,0 cm a una distanza di 15 cm da una lente di raccolta con una lunghezza focale di 0,10 m?
OTTICHE ONDA
interferenza
32. La distanza tra due sorgenti luminose coerenti (\u003d 0,5 μm) è di 0,1 mm. La distanza tra i massimi di interferenza del modello di interferenza è di 1 cm Determinare la distanza tra le fonti e lo schermo.
33. Due sorgenti luminose coerenti con lunghezza d'onda \u003d 480 nm creano uno schema di interferenza sullo schermo. Se una lastra di quarzo sottile con un indice di rifrazione di n \u003d 1,46 viene posizionata nel percorso di una delle travi, il modello di interferenza viene spostato di m \u003d 69 bande. Determinare lo spessore d della piastra.
34. Un film sottile con un indice di rifrazione di n \u003d 1,5 viene illuminato con luce con una lunghezza d'onda di \u003d 600 nm. A quale spessore minimo del film scompaiono le frange di interferenza?
35. Su un film piano-parallelo, l'indice di rifrazione n \u003d 1,33 con un angolo \u003d 45 0 cade trave parallela di luce. Determinare a quale minimo spessore del film la luce riflessa speculare diventerà fortemente gialla (\u003d 0,60 μm).
36. L'installazione per l'osservazione degli anelli di Newton è illuminata luce monocromatica con una lunghezza d'onda \u003d 0,5 μm, che cade normalmente. Determinare lo spessore del traferro formato da una piastra piano-parallela e una lente piano-convessa a contatto con essa nel punto in cui si osserva il 5 ° anello luminoso alla luce riflessa.
37. La potenza ottica di una lente piano-convessa (n \u003d 1,5) 0,5 diottrie. Il lato convesso dell'obiettivo si trova su una lastra di vetro. Determina il raggio dell'anello scuro del 7 ° Newton nella luce trasmessa \u003d 0,5 μm.
38. Una lente piatta-convessa con un indice di rifrazione di n \u003d 1.6 con il lato convesso si trova sulla lastra di vetro. Il raggio del terzo anello luminoso in luce riflessa (\u003d 0,6 μm) è 0,9 mm. Determina la lunghezza focale dell'obiettivo.
diffrazione
39. Una sorgente di luce puntiforme (\u003d 0,50 micron) è stata posizionata davanti al diaframma con un foro circolare di raggio r \u003d 1,0 mm. Trova la distanza b dal diaframma al punto di osservazione per cui il numero di zone di Fresnel nel foro è m \u003d 4. La distanza dalla sorgente luminosa al diaframma è a \u003d 1,0 m.
40. Il raggio della 4a zona di Fresnel per una parte anteriore dell'onda piana è r 4 \u003d 3 mm. Determina il raggio della 12a zona dallo stesso punto di osservazione.
41. Nel punto A (vedi Fig.) È una fonte puntuale di luce monocromatica (\u003d 500 nm). Un diaframma con un'apertura di 1 mm di raggio si sposta da un punto di 50 cm di distanza da A ad un punto di 1,5 m di distanza da A. Quante volte si verificherà un blackout nel punto B se AB \u003d 2 m?
42. La luce proveniente da una fonte puntuale cade su un diaframma con un foro circolare, il cui raggio può essere modificato arbitrariamente. Su uno schermo situato a distanza l 1 \u003d 125 cm dal diaframma, è stato ottenuto un modello di diffrazione. Trova la lunghezza d'onda della luce incidente se si osserva il massimo al centro del modello di diffrazione a r 1 \u003d 1,00 mm e il successivo a r 2 \u003d 1,29 mm. Distanza dalla sorgente all'apertura l 2 \u003d 100 cm.
43. La griglia di diffrazione contiene 100 colpi per 1 mm di lunghezza. È normale determinare la lunghezza d'onda dell'incidente di luce monocromatica sulla griglia se l'angolo tra due massimi di Fraunhofer primo è 8 0.
44. La costante della griglia di diffrazione installata nello spettrometro è di 2 μm. A quale angolo rispetto all'asse del collimatore dovrebbe essere installato un telescopio per osservare una linea spettrale con una lunghezza d'onda di 410 nm?
45. Su una fessura stretta con una larghezza di b \u003d 0,05 mm cade normalmente luce monocromatica con lunghezza d'onda \u003d 694 nm. Determina la direzione della luce sulla seconda banda di diffrazione luminosa (relativa alla direzione della luce originale).
46. La luce normalmente monocromatica con una lunghezza d'onda \u003d 0,5 μm è incidente su una fessura con una larghezza di b \u003d 0,1 mm. Un modello di diffrazione è osservato su uno schermo parallelo alla fessura. Determina la distanza dalla fessura allo schermo se la larghezza del massimo di diffrazione centrale è d \u003d 1 cm.
47. La luce monocromatica con una lunghezza d'onda \u003d 600 nm è normalmente incidente sulla griglia di diffrazione. Determina l'ordine di spettro più grande ottenuto usando questo reticolo, se è costante d\u003d 2 μm.
polarizzazione
48. Un raggio di luce naturale cade sul vetro con un indice di rifrazione di n \u003d 1,73. Determina a quale angolo di rifrazione il raggio di luce riflesso dal vetro sarà completamente polarizzato.
49. Il grado di polarizzazione della luce parzialmente polarizzata è 0,75. Determinare il rapporto dell'intensità luminosa massima trasmessa dall'analizzatore al minimo.
50. L'analizzatore 2 volte attenua l'intensità della luce polarizzata incidente su di esso. Qual è l'angolo tra i piani principali del polarizzatore e dell'analizzatore?
51. L'angolo tra i piani principali del polarizzatore e dell'analizzatore è 30 0. Determina la variazione dell'intensità della luce trasmessa attraverso di loro, se l'angolo tra i piani principali è 45 0.
Nell'ottica geometrica, il punto principale è l'approssimazione in cui la lunghezza d'onda della luce λ tende a zero. Inoltre, il flusso luminoso nell'ottica geometrica è considerato un insieme di raggi luminosi indipendenti indipendenti, ognuno dei quali obbedisce alle leggi di rifrazione e riflessione della luce. In un mezzo otticamente isotropico, i raggi sono perpendicolari alla parte anteriore dell'onda in ciascun punto della parte anteriore e descrivono il movimento della parte anteriore dell'onda luminosa nello spazio.
La prova della rettilineità della propagazione della luce è la formazione dell'ombra. Un'ombra piena nasce da una fonte di luce puntuale. Raggi che emanano da un punto forma fascio divergente (aumenta la sezione del raggio). Raggi che convergono in un punto fascio convergente .
Quando un'onda luminosa cade su un'interfaccia piatta tra due dielettrici con diversi valori di permittività relativa, l'onda luminosa viene parzialmente riflessa e parzialmente rifratta. Le caratteristiche dei media in questo caso sono la velocità di propagazione della luce in essi: dove c \u003d 3 · 10 8 m / s è la velocità della luce nel vuoto, ε è la costante dielettrica relativa del mezzo, μ è la permeabilità magnetica relativa del mezzo (per la stragrande maggioranza dei media dielettrici). atteggiamento
si chiama indice di rifrazione assoluto di luce. atteggiamento
si chiama indice di rifrazione relativo medium leggero 2 in relazione al medium 1.
Le formule (1.1), (1.2) sono valide solo per le onde le cui frequenze sono piccole rispetto alla frequenza dei processi negli atomi e nelle molecole del mezzo. A causa della dispersione dell'indice di rifrazione, queste formule sono valide solo per le onde monocromatiche. I media in cui si propagano le onde riflesse e rifratte sono considerati semi-infiniti, cioè si presume che solo tre onde convergano all'interfaccia: incidente, riflesso, rifrazione, cioè La riflessione multipla viene trascurata.
Quando un'onda luminosa cade su un'interfaccia piana ideale di 2 dielettrici, le cui dimensioni superano in modo significativo la lunghezza d'onda, l'angolo tra la direzione di propagazione dell'onda riflessa e il normale all'interfaccia ι ’1 (angolo di riflessione) è uguale in valore assoluto all'angolo corrispondente per l'onda incidente ι 1 (legge della riflessione , fig. 1.1). L'angolo tra la direzione di propagazione dell'onda rifratta e il normale all'interfaccia (angolo di rifrazione ι 2) è correlato all'angolo di incidenza per legge rifrazione della luce :
(1.3)
dove n 21 - l'indice di rifrazione relativo del mezzo in cui si diffonde la luce, rispetto al mezzo in cui si propaga la luce incidente.
Se un'onda luminosa da un mezzo otticamente più denso cade sull'interfaccia con un mezzo otticamente meno denso 2 (cioè, se), quindi con un angolo di incidenza i 1\u003e i crdove peccato io cr=n 21, peccato i 2\u003e1, che è impossibile. angolo io cr a quale i 2 \u003d90 0 e l'onda rifratta è assente, chiamata angolo critico caduta di luce. Sono chiamati i fenomeni di riflessione della luce nella sua interezza nel primo mezzo pieno riflessione interna di luce. L'energia dell'onda elettromagnetica incidente viene completamente restituita al primo mezzo, ma i punti di entrata dell'incidente e di uscita dell'onda riflessa all'interfaccia sono sfalsati l'uno dall'altro di una distanza di circa la metà della lunghezza dell'onda luminosa.
Viene chiamato il rapporto tra l'intensità dell'onda riflessa e l'intensità dell'incidente coefficiente di riflessione luce del secondo mezzo rispetto al primo. Viene chiamato il rapporto tra le intensità del rifratto e l'intensità dell'onda incidente trasmittanza secondo mezzo rispetto al primo.
Nell'ottica geometrica, ogni punto di una sorgente luminosa è considerato il centro di una divergenza
raggio di raggi chiamato homocentric . Se dopo riflessi e rifrazioni il raggio converge anche in un punto, allora è anche omocentrico. Il centro del raggio riflesso o rifratto è chiamato immagine del punto corrispondente della sorgente luminosa. Se ogni punto della sorgente luminosa corrisponde a un punto dell'immagine, viene chiamata l'immagine stigmatic . Vengono chiamati punti simili della sorgente e dell'immagine, così come i raggi e i raggi di luce corrispondenti coniugato . Il compito dell'ottica geometrica è la costruzione di immagini coniugate.