OPTICS
V tejto časti sa zaoberáme zákonmi ožarovania, absorpcie a šírenia svetla. Svetlo má dvojakú povahu: prejavuje sa aj ako prúd častice - fotóny(ľahká quanta), a ako. elektromagnetické žiarenie(elektromagnetická vlna). Táto vlastnosť sa nazýva dualizmus svetla korpuskulárnou vlnou. V niektorých javoch sú vlnové vlastnosti svetla (interferencia, difrakcia, polarizácia) výraznejšie, v iných - korpuskulárne (svetelný efekt, tepelné žiarenie, Comptonov efekt). Doteraz bolo vysvetlené množstvo optických javov z vlnových aj korpuskulárnych (kvantových) pozícií.
ZÁKONY ZAMIETNUTIA A ZMRAZOVANIA SVETLA
Je známe, že v opticky homogénnom médiu sa svetlo šíri priamočiaro konštantnou rýchlosťou v. hodnota
vyzvala absolútny ukazovateľ stredné lom .
Pritom je c \u003d 3 ∙ 108 m / s rýchlosť svetla vo vákuu.
Keď svetlo dopadne na rozhranie medzi dvoma médiami, dochádza k odrazu a lomu lúča (obr. 1). Uhol dopadu svetelného lúča sa rovná uhlu odrazu, t.j.
a \u003d a '. (1.2)
Tento stav sa nazýva zákon odrazu .
Dopadajúci lúč, odrazený a lomený, ako aj kolmica vedená k bodu dopadu, leží v rovnakej rovine. a
kde n 1 an2 sú absolútne indexy lomu prvého a druhého média; n 21 je relatívny index lomu druhého média vo vzťahu k prvému; p je uhol lomu svetelného lúča.
Posledný výraz je zákon lomu svetla .
Ako je zrejmé z bodu (1.3), keď svetlo dopadá z média, ktoré je opticky menej husté na médium s vyššou optickou hustotou (n 1 n 2), uhol lomu β je menší ako uhol dopadu a. V opačnom prípade (pre n1 ›n2) je uhol väčší ako uhol a (obr. 2) a je možná situácia, keď lomený lúč kĺza pozdĺž rozhrania (obr. 2, prerušovaná čiara), t. J. \u003d 90 º.
Uhol dopadu zodpovedajúci tomuto prípadu sa nazýva limit (a ol). Ak dopadá svetlo pod uhlom väčším ako maximum, refrakčný lúč vôbec nevychádza z druhého média, ale odráža sa od rozhrania a vracia sa do prvého média. Tento jav sa nazýva celková vnútorná reflexia .
Príklad , Laserový lúč dopadá na rovinne rovnobežnú sklenenú dosku s indexom lomu 1,5 a hrúbkou d \u003d 5 cm pod uhlom a \u003d 30 ° a prechádza rovnobežne s pôvodným lúčom. Určite vzdialenosť lmedzi uvoľnenými lúčmi.
RIEŠENIE. Dráha lúča v doske je znázornená na obr. 3. Pomocou zákona lomu svetla nájdeme uhol β:
Z toho vyplýva, že uhol β \u003d 19 ° 30 ′.
vzdialenosť l medzi lúčmi nájdete od ∆ BED:
l\u003d BD ∙ cos α.
Segment BD definujeme uvažovaním ∆ BCD.
Keď superponované elementárne vlny smerujú k bodu O, dochádza k vzájomnému oslabeniu kmitov a v tomto smere sa vlny navzájom rušia. Čiara, po ktorej sa vlnový front pohybuje, sa nazýva lúč (OA).
V izotropnom médiu sa svetlo šíri priamočiare, t.j.
svetelné lúče sú priame čiary. Čím ďalej čelná vlna odchádza z bodu O, tým menšie je zakrivenie jej povrchu. Preto vo veľkej vzdialenosti od zdroja svetla možno považovať malý úsek prednej časti vlny za plochý a svetelné lúče rovnobežné.
K zmene smeru šírenia svetla dochádza na rozhraní medzi dvoma rôznymi médiami (obrázok 3). Ak tenký lúč svetla vstúpi na povrch vody zo vzduchu, potom sa v mieste dopadu О časť svetla odrazí a časť preniká do vody a je lámaná.
Uhol dopadajúci lúčom a kolmica obnovený z bodu dopadu lúča na povrch sa nazýva uhol dopadu.
Uhol b, ktorý tvorí lomený lúč a kolmica obnovená na rozhranie medzi dvoma médiami v bode dopadu lúča, sa nazýva uhol lomu.Ak svetelné žiarenie putuje v médiu na značnú vzdialenosť, mierne zoslabuje, potom sa také médium nazýva priehľadné. Nechajte žiarenie priviesť energiu do bodu 0. Potom 
.
Koeficient odrazu r ukazuje, ktorá časť energie privedenej na povrch tela žiarením je energia,
odvedený z tohto povrchu odrazeným žiarením.
V prírode nie sú žiadne látky, ktoré by úplne absorbovali alebo odrážali všetky dopadajúce žiarenie. Napriek tomu je v optike akceptovaná abstraktná koncepcia: absolútne čierne telo, ktoré úplne absorbuje všetky dopadajúce žiarenie, sadze z pece a čierny zamat takmer úplne absorbujú lúče, ktoré na ne dopadajú, a leštené striebro takmer úplne odráža svetlo.
Zákony odrazu svetelného žiarenia boli objavené už v III. Storočí pred Kristom. Euclid:
Dopadajúce a odrážané lúče ležia v rovnakej rovine s kolmicami na odraznú plochu a obnovujú sa v bode dopadu lúča.
- Uhol odrazu lúča sa rovná uhlu dopadu i \u003d a.
- Incident a odrážané lúče sú reverzibilné.
Odraz môže byť rozptýliť (rozptýlené) a zrkadlo(obrázok 4). Zrkadlový odraz sa dosiahne, ak rozmery nepravidelností na povrchu nepresiahnu vlnovú dĺžku svetelného žiarenia.
|
Obrázok 4. Difúzny (a) a zrkadlový (b) odraz svetla
lom svetla, Ak je rýchlosť šírenia žiarenia v médiu 1 väčšia ako stredná 2 (\u003e), potom je uhol lomu b menší ako uhol dopadu a, t. lomený lúč sa blíži k kolmici.
Pomer rýchlostí svetla pre dve médiá sa označuje ako n21 a nazýva sa index lomu druhého média vo vzťahu k prvému.
Zákony lomu:
Dopadajúci lúč a lámaný lúč ležia v rovnakej rovine s kolmicam obnoveným v bode dopadu lúča na rozhranie medzi 2 médiami.
Pomer sínusového uhlu dopadu k sínusovému uhlu lomu pre tieto dve médiá je konštantná hodnota.
Preto, ako sa zvyšuje, tiež sa zvyšuje b.
Incidentné a lomené lúče sú reverzibilné.
Koherencia a monochromatickosť.
Svetelné rušenie
Pozrime sa na vlastnosti svetla, ktoré možno vysvetliť iba vlnovou povahou svetla. Predpokladajme, že vlny šíriace sa z 2 rôznych bodov sa šíria na hladine vody. Sledujeme ich superpozíciu (superpozíciu).
Ak vlny z rôznych bodov putujú s rôznymi frekvenciami, potom nie je možné v každom pozorovacom bode získať stabilný obraz výsledných kmitov. Stabilný obraz vzniká, keď sú vlny superponované absolútne rovnakými frekvenciami kmitania.
Zdroje vĺn, ktoré oscilujú pri rovnakej frekvencii a udržiavajú konštantný fázový rozdiel po celú dobu, sa nazývajú koherentné zdroje. Vlny vytvorené takýmito zdrojmi sú koherentné.
Fenomén vzájomného zosilnenia a tlmenia kmitov v rôznych bodoch média v dôsledku superpozície koherentných vĺn sa nazýva interferencia.
Pri prekrývaní koherentných vĺn s opačnými fázamikdekoľvek v prostredí amplitúda výslednej oscilácie je rovná rozdiel amplitúdy prekrývajúcich sa kmitov. V prípade superpozície vĺn s rovnakými fázami bude amplitúda výslednej bodovej oscilácie rovná čiastka amplitúdy prekrývajúcich sa kmitov.
Zoberte 2 koherentné zdroje svetla A a B s rovnakými fázami (obrázok 5).
Na stanovenie amplitúdy kmitov v bode C sa zistí rozdiel vlnových trás k bodu záujmu C. BC-AC \u003d BD (a AC \u003d DC) a určí sa, koľko polovičných vlnových dĺžok sa zmestí do tohto rozdielu (BD).
Ak v segmente BD splniť nepárna vlna mimo fázy výkyvy oslabenie.
Ak je v segmente BD fit párny počet vĺn, potom prichádzajú vlny v bode C. vo fáze av bode C maximum zosilnenie vibrácií.
V optike iba lúče generované rovnaký zdroj svetla, Na vytvorenie interferencie svetla je potrebné položiť lúče z jedného zdroja svetla na seba pomocou optického zariadenia: hranolu (obrázok 6), zrkadla alebo filmu v tvare klinu.
|
|
dávaťjedna farba. Takéto žiarenie je možné získať použitím svetelné filtre - okuliare, ktoré umožňujú iba jednu farbu. Všetky ostatné farby pohlcujú tieto poháre.
V bode O obrazovky bude viditeľný svetelný pruh, pretože na tomto mieste sa koherentné lúče prekrývajú s rovnakými fázami (čo si myslíte, prečo?). Keď sa vzdialite od stredného svetelného pásma O na obrazovke, rozdiel v vlnových cestách sa zvyšuje a keď dosiahne λ / 2, na obrazovke sa na oboch stranách stredového pásma O objavia tmavé pruhy. Keď rozdiel vlnových dráh dosiahne λ, na obrazovke sa znova objavia svetelné pásy atď.
Vzdialenosť medzi svetelnými pásmami (alebo tmavými) je priamo úmerná vlnovej dĺžke λ: čím je λ menšia, tým je táto vzdialenosť menšia.
Farby monochromatických lúčov sú usporiadané v poradí zvyšujúcich sa vlnových dĺžok nasledovne: fialová, modrá, azúrová, zelená, žltá, oranžová a červená.
Vo vede a technike sa interferencia svetla široko používa na presné merania, napríklad na určovanie kvality povrchovej úpravy (brúsenie). Pomocou interferencie sa merala dĺžka referenčného metra. Výsledkom je, že merač sa teraz nazýva dĺžka, v ktorej je vlnová dĺžka oranžových lúčov emitovaných atómami kryptonu stanovená 1650 763,73 krát.
MERANIE
1. V akej výške nad rýsovacou doskou musíte zavesiť žiarovku s výkonom P \u003d 300 W, aby sa osvetlenie dosky pod žiarovkou rovnalo E \u003d 60 luxov. Sklon dosky je 30 0 a svetelný výkon žiarovky je 15 lm / W. Predpokladajme, že celkový svetelný tok vyžarovaný izotropným bodovým zdrojom svetla je Φ \u003d 4πI.
2. Stanovte celkový svetelný tok daný zdrojom izotropných bodov, ak je intenzita osvetlenia 15,0 luxov vo vzdialenosti 2,00 m od neho.
3. Lampa visí nad stredom štvorcových športovísk vo výške 5 metrov. Vypočítajte, v akej vzdialenosti od stredu lokality je osvetlenie zemského povrchu dvakrát menšie ako v strede. Predpokladajte, že intenzita svetla lampy vo všetkých smeroch je rovnaká.
4. Pri fotografovaní je objekt osvetlený elektrickou lampou umiestnenou vo vzdialenosti r 1 \u003d 2 m. Koľko krát je potrebné predĺžiť expozičný čas, ak je rovnaká lampa umiestnená vo vzdialenosti r 2 \u003d 3 m?
5. V strede okrúhleho stola s priemerom d \u003d 1,2 m je stolová lampa z jednej žiarovky vo výške 40 cm od povrchu stola. Nad stredom stola vo výške 200 cm visí luster štyroch rovnakých žiaroviek. V takom prípade a koľkokrát bude osvetlenie na okraji stola väčšie: horí stolná lampa alebo luster?
GEOMETRICKÉ MOŽNOSTI
Zákony odrazu a lomu
6. Lúč svetla dopadá na ploché rozhranie medzi dvoma médiami s indexmi lomu n1 a n2, čiastočne odrážajúcimi a čiastočne lámanými. Určte uhol dopadu, pri ktorom je odrazený lúč kolmý na lámaný lúč.
7. Svetelný lúč dopadá na rovinne rovnobežnú sklenenú dosku (n \u003d 1,5) s hrúbkou d \u003d 5,0 cm v uhle i \u003d 30 0. Určite priečny posun lúča prechádzajúceho touto doskou.
8. Na dne nádoby naplnenej vodou (n \u003d 1,33) do výšky h \u003d 25 cm je bodový zdroj svetla. Na hladine vody pláva nepriehľadná doska tak, že stred dosky je nad zdrojom svetla. Stanovte minimálny priemer platne, pri ktorom svetlo neprechádza povrchom vody.
9. Vlákno tvorí dlhé tenké vlákno vyrobené z priehľadného materiálu s indexom lomu n \u003d 1,35. Určte maximálny uhol k osi vlákna, pod ktorým môže svetelný lúč stále padať na koniec, aby prešiel vláknom bez zoslabenia.
10. Sklenená rovinná rovnobežná platňa sa položí na pohár naplnený vodou. V akom uhle má svetelný lúč dopadnúť na dosku, aby došlo k úplnému vnútornému odrazu od rozhrania voda-sklo? Index lomu skla 1,5; index lomu vody je 1,33.
11. Do dna rybníka je zvisle zasunutý tyč s výškou 1,0 m, takže je úplne pod vodou. Ak je slnečné lúče dopadajúce na hladinu vody v uhle 30 0, určte dĺžku tieňa od pólu na dne rybníka. Index lomu vody je 1,33.
12. Určte limitujúci uhol, pri ktorom dochádza k úplnému vnútornému odrazu diamantu.
13. lúč biele svetlo padá v uhle 60 ° na rovinne rovnobežnú sklenenú dosku. Extrémne červené a fialové lúče svetla začínajúce vychádzať z opačnej strany platne sú od seba oddelené 0,3 mm. Hrúbka platne sa stanoví, ak je index lomu skla pre extrémne červené lúče 1,51 a pre extrémne fialovú 1,53.
zrkadlá
14. Vzdialenosť a svetelného bodu S od konkávneho sférického zrkadla sa rovná dvom polomerom krivosti. Bod S je na hlavnej optickej osi. Určite polohu bodu obrázka a zostavte tento obrázok.
15. Nájdite polohu obrázka a jeho rozmery pre objekt s výškou 1,0 cm, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti 30 cm od sférického konkávneho zrkadla s polomerom zakrivenia R \u003d - 20 cm.
16. Vypuklé sférické zrkadlo má polomer zakrivenia 60 cm. Vo vzdialenosti 10 cm od zrkadla je umiestnený predmet s výškou 2,0 cm. Definujte: 1) polohu obrazu; 2) výška obrázka. Zostavte výkres.
17. S použitím sférického zrkadla sa získal obraz predmetu A. Pomocou konštrukcie určte polohu a zaostrenie zrkadla.
18. Poloha predmetu A a obrazu A 'vzhľadom na pól P sférického zrkadla je známa. Nájdite polohu zrkadla a jeho zameranie.
19. Určite ohniskovú vzdialenosť konkávneho sférického zrkadla, ak poskytuje skutočný obraz objektu, zväčšený štyrikrát. Vzdialenosť medzi objektom a jeho obrázkom je 15 cm.
20. Polomer zakrivenia konkávneho zrkadla je 40 cm. Nájdite polohu objektu, v ktorom bude jeho obraz skutočný a 2-krát zväčšený; imaginárny a zväčšený dvakrát.
21. Subjekt je umiestnený vo vzdialenosti 15 cm od vrcholu konkávneho zrkadla na svojej optickej osi. Obrázok sa získal vo vzdialenosti 30 cm od zrkadla. Zistite, kde a do akej miery sa obrázok posunie, ak je objekt vzdialený 1 cm od zrkadla.
22. Konkávne sférické zrkadlo poskytuje imaginárny obraz, ktorý je trikrát väčší ako predmet. Určite ohniskovú vzdialenosť zrkadla, ak je vzdialenosť medzi fotografovaným objektom a obrázkom 20 cm.
23. Na hlavnej optickej osi sférického konkávneho zrkadla s polomerom 40 cm sa bodový svetelný zdroj S umiestni vo vzdialenosti 30 cm od zrkadla. V akej vzdialenosti od konkávneho zrkadla by som mal dať ploché zrkadlo tak, aby lúče odrážané od konkávneho a potom ploché zrkadlo prechádzali bodom S?
šošovky
24. Obrázok ukazuje cestu lúča ABC cez tenkú zbernú šošovku. Po prechode objektívom zostavte lúč DE.
25. Zostavte lúč DE po prechode cez tenkú zberaciu šošovku.
26. Zostavte priebeh DE lúča po prechode cez tenkú rozptylovú šošovku.
27. Obrázok ukazuje cestu lúča ABC cez tenkú rozptylovú šošovku. Po prechode objektívom zostavte lúč DE.
28. Obrázok ukazuje polohu dvoch bodov A a B a ich obrázky A 'a B', čo poskytuje tenkú zbernú šošovku. Nájdite konštrukciu polohy šošovky a jej trikov.
29. Nájdite pomer optických síl skla a diamantu s rovnakými polomermi zakrivenia.
30. Optická sila sklenenej šošovky vo vzduchu je 5,5 dioptria a v kvapaline 1,63 dioptria. Aký je index lomu kvapaliny? Index lomu šošovky je 1,5.
31. Kde a aká bude veľkosť objektu s výškou 2,0 cm umiestnená vo vzdialenosti 15 cm od zbernej šošovky s ohniskovou vzdialenosťou 0,10 m?
WAVE OPTICS
zasahovanie
32. Vzdialenosť medzi dvoma koherentnými zdrojmi svetla (\u003d 0,5 μm) je 0,1 mm. Vzdialenosť medzi maximami rušenia vzoru rušenia je 1 cm. Určite vzdialenosť od zdrojov po obrazovku.
33. Dva koherentné zdroje svetla s vlnovou dĺžkou \u003d 480 nm vytvárajú na obrazovke interferenčný obrazec. Ak sa do dráhy jedného z lúčov umiestni tenká kremenná doska s indexom lomu n \u003d 1,46, potom sa interferenčný obrazec posunie o m \u003d 69 pásov. Stanovte hrúbku platne d.
34. Tenký film s indexom lomu n \u003d 1,5 sa osvetlí svetlom s vlnovou dĺžkou \u003d 600 nm. Pri akej minimálnej hrúbke filmu zmiznú interferenčné prúžky?
35. Na rovinne rovnobežnej fólii klesá index lomu n \u003d 1,33 pod uhlom 45 ° paralelný lúč svetla. Určite, pri ktorej najmenšej hrúbke filmu zrkadlovo odrazené svetlo najsilnejšie zožltne (\u003d 0,60 μm).
36. Inštalácia na pozorovanie Newtonových prsteňov je osvetlená monochromatické svetlo s vlnovou dĺžkou \u003d 0,5 μm, normálne klesajúce. Určite hrúbku vzduchovej medzery tvorenej rovinnou rovnobežnou platňou a rovinne konvexnou šošovkou, ktorá s ňou je v kontakte v mieste, kde je v odrazenom svetle pozorovaný piaty jasný krúžok.
37. Optická výkonnosť rovnoramennej šošovky (n \u003d 1,5) 0,5 dioptria. Konvexná strana šošovky leží na sklenenej doske. Stanovte polomer tmavého kruhu 7. Newtona v prechádzajúcom svetle \u003d 0,5 μm.
38. Na sklenenej doske leží plochá konvexná šošovka s indexom lomu n \u003d 1,6 s konvexnou stranou. Polomer tretieho jasného kruhu v odrazenom svetle (\u003d 0,6 μm) je 0,9 mm. Určite ohniskovú vzdialenosť šošovky.
difrakcie
39. Bodový zdroj svetla (\u003d 0,50 μm) bol umiestnený pred bránicu s kruhovým otvorom s polomerom r \u003d 1,0 mm. Nájdite vzdialenosť b od clony k pozorovaciemu bodu, pre ktorý je počet Fresnelových zón v diere m \u003d 4. Vzdialenosť od zdroja svetla k clone je a \u003d 1,0 m.
40. Polomer 4. Fresnelovej zóny pre prednú časť rovinnej vlny je r 4 \u003d 3 mm. Určite polomer 12. zóny z toho istého bodu pozorovania.
41. V bode A (pozri obrázok) je bodový zdroj monochromatického svetla (\u003d 500 nm). Membrána s otvorom s polomerom 1 mm sa pohybuje z bodu 50 cm od bodu A do bodu 1,5 m od bodu A. Koľkokrát dôjde k výpadku prúdu v bode B, ak AB \u003d 2 m?
42. Svetlo z bodového zdroja dopadá na clonu s okrúhlym otvorom, ktorého polomer je možné ľubovoľne meniť. Na obrazovke umiestnenej na diaľku l 1 \u003d 125 cm od bránice sa získal difrakčný obrazec. Nájdite vlnovú dĺžku dopadajúceho svetla, ak je maximum pozorované v strede difraktogramu pri r 1 \u003d 1,00 mm a ďalšie pri r 2 \u003d 1,29 mm. Vzdialenosť od zdroja po clonu l 2 \u003d 100 cm.
43. Difrakčná mriežka obsahuje 100 úderov na 1 mm dĺžky. Je normálne určiť vlnovú dĺžku monochromatického svetla dopadajúceho na mriežku, ak je uhol medzi dvoma maximami prvého Fraunhofera 8 0.
44. Konštanta difrakčnej mriežky nainštalovanej v spektrometri je 2 μm. V akom uhle k osi kolimátora by mal byť inštalovaný ďalekohľad na pozorovanie spektrálnej čiary s vlnovou dĺžkou 410 nm?
45. Na úzkej štrbine so šírkou b \u003d 0,05 mm to normálne padá monochromatické svetlo s vlnovou dĺžkou \u003d 694 nm. Určte smer svetla do druhého jasného difrakčného pásma (vzhľadom na pôvodný smer svetla).
46. Normálne monochromatické svetlo s vlnovou dĺžkou \u003d 0,5 μm dopadá na štrbinu so šírkou b \u003d 0,1 mm. Difrakčný obrazec je pozorovaný na obrazovke rovnobežne so štrbinou. Stanovte vzdialenosť od štrbiny po obrazovku, ak je šírka maxima centrálnej difrakcie d \u003d 1 cm.
47. Na difrakčnú mriežku zvyčajne dopadá monochromatické svetlo s vlnovou dĺžkou \u003d 600 nm. Stanovte najväčšie poradie spektra získané pomocou tejto mriežky, ak je jej konštanta d\u003d 2 μm.
polarizácia
48. Lúč prirodzeného svetla dopadá na sklo s indexom lomu n \u003d 1,73. Určte, v akom uhle lomu bude svetelný lúč odrážaný od skla úplne polarizovaný.
49. Stupeň polarizácie čiastočne polarizovaného svetla je 0,75. Stanovte pomer maximálnej intenzity svetla prenášaného analyzátorom k minimu.
50. Analyzátor 2-krát tlmí intenzitu dopadajúceho polarizovaného svetla. Aký je uhol medzi hlavnými rovinami polarizátora a analyzátora?
51. Uhol medzi hlavnými rovinami polarizátora a analyzátora je 30 0. Stanovte zmenu intenzity svetla prepúšťaného cez ne, ak je uhol medzi hlavnými rovinami 45 0.
V geometrickej optike je hlavným bodom aproximácia, v ktorej vlnová dĺžka svetla λ má sklon k nule. Okrem toho sa svetelný tok v geometrickej optike považuje za súbor samostatných nezávislých svetelných lúčov, z ktorých každý sa riadi zákonmi lomu a odrazu svetla. V opticky izotropnom médiu sú lúče kolmé na prednú vlnu v každom bode prednej časti a opisujú pohyb prednej svetelnej vlny v priestore.
Dôkazom priamosti šírenia svetla je vytvorenie tieňa. Z bodového zdroja svetla vzniká plný tieň. Lúče vychádzajúce z jedného bodu líšiaci sa lúč (zväčšuje sa prierez lúča). Lúče zbiehajúce sa v jednom bode konvergentný lúč .
Keď svetelná vlna dopadne na ploché rozhranie medzi dvoma dielektrikami s rôznymi hodnotami relatívnej permitivity, svetelná vlna sa čiastočne odrazí a čiastočne lomí. Charakteristiky média v tomto prípade sú rýchlosť šírenia svetla v nich: kde c \u003d 3,10 m / s je rýchlosť svetla vo vákuu, ε je relatívna dielektrická konštanta média, μ je relatívna magnetická permeabilita média (pre veľkú väčšinu dielektrického média). postoj
vyzvala absolútny index lomu svetla. postoj
vyzvala relatívny index lomu ľahké médium 2 vo vzťahu k médiu 1.
Vzorce (1.1), (1.2) platia iba pre vlny, ktorých frekvencie sú malé v porovnaní s frekvenciou procesov v atómoch a molekulách média. Z dôvodu rozptylu indexu lomu sú tieto vzorce platné iba pre monochromatické vlny. Médiá, v ktorých sa šíria odrazené a lomené vlny, sa považujú za polo nekonečné, t.j. predpokladá sa, že na rozhraní sa zbiehajú iba tri vlny: dopadajúce, odrazené, lomené, t.j. Viacnásobná reflexia je zanedbaná.
Keď svetelná vlna dopadne na ideálne rovinné rozhranie s 2 dielektrikami, ktorých rozmery významne presahujú vlnovú dĺžku, uhol medzi smerom šírenia odrazenej vlny a kolmou na rozhranie „1 (uhol odrazu) sa v absolútnej hodnote rovná zodpovedajúcemu uhlu dopadajúcej vlny 1 (zákon odrazu , obr. 1.1). Uhol medzi smerom šírenia lomovej vlny a kolmým na rozhranie (uhol lomu ι 2) súvisí s uhlom dopadu podľa zákona lom svetla :
(1.3)
kde n 21 - relatívny index lomu média, v ktorom sa svetlo šíri, vo vzťahu k médiu, v ktorom sa šíri dopadajúce svetlo.
Ak svetelná vlna z opticky hustejšieho média 1 dopadne na rozhranie s opticky menej hustým médiom 2 (t.j., ak), potom v uhle dopadu i 1\u003e i crkde hriech i cr=n 21, hriech i 2\u003e1, čo je nemožné. uhol i cr na ktorom i 2 \u003d90 0 a lomená vlna chýba, nazýva sa kritický uhol svetlo padajúce. Nazývajú sa javy odrazu svetla ako celku v prvom médiu plne vnútorná reflexia svetla. Energia dopadajúcej elektromagnetickej vlny sa úplne vracia na prvé médium, ale miesta vstupu dopadajúcej a vystupujúcej odrazenej vlny na rozhraní sú vzájomne odsadené o vzdialenosť asi polovice dĺžky svetelnej vlny.
Nazýva sa pomer intenzity odrazenej vlny k intenzite dopadu koeficient odrazu svetlo druhého média vzhľadom na prvé médium. Nazýva sa pomer intenzít lomu k intenzite dopadajúcej vlny priepustnosť druhé médium v \u200b\u200bporovnaní s prvým.
V geometrickej optike sa každý bod svetelného zdroja považuje za stred rozbiehavej sa
lúč lúčov zvaný homocentric , Ak po odrazoch a lomoch lúč tiež konverguje v jednom bode, potom je tiež homocentrický. Stred odrazeného alebo lomeného lúča sa nazýva obraz zodpovedajúceho bodu svetelného zdroja. Ak každý bod zdroja svetla zodpovedá jednému bodu obrázka, vyvolá sa obraz stigmatická , Nazývajú sa podobné body zdroja a obrazu, ako aj zodpovedajúce lúče a lúče svetla konjugované , Úlohou geometrickej optiky je konštrukcia združených obrazov.