L – минимальное расстояние между главными фокусами объектива и окуляра
Угловое увеличение телескопа-рефлектора
Гα =
F1, F2 - фокусные расстояния объектива и окуляра
Максимальное угловое увеличение телескопа-рефлектора получается при соединении длиннофокусного объектива с короткофокусным окуляром.
Когерентные волны – волны с одинаковой частотой, поляризацией и постоянной разностью фаз.
Время когерентности – средняя длительность «цуга» гармонического излучения.
Длина когерентности – расстояние, на котором происходит устойчивое гармоническое колебание световой волны.
Интерференция – явление, наложения когерентных волн, вследствие которого наблюдается устойчивое во времени усиление или ослабление результирующих колебаний в различных точках пространства.
Максимальная результирующая интенсивность при интерференции когерентных колебаний в определенной точке пространства получается при их запаздывании друг относительно друга на время, кратное периоду этих колебаний:
Dtmax = mT , где m = 0, ±1, ±2, ...
Минимальная результирующая интенсивность при интерференции когерентных колебаний в определенной точке пространства получается при их запаздывании друг относительно друга на время, кратное нечетному числу полупериодов этих колебаний:
Dtmin = (2m + 1)T/2 , где m = 0, ±1, ±2, ...
Геометрическая разность хода Δ интерферирующих волн – разность расстояний от источников волн до точки их интерференции.
Условие интерференционного максимума:
Δ = mλ , где m = 0, ±1, ±2, ...
Условие интерференционного минимума:
Δ = (2m + 1) λ/2 , где m = 0, ±1, ±2, ...
Когерентные источники света получаются при разделении светового потока от источника естественного света.
Просветление оптики – уменьшение отражения света от поверхности линзы в результате нанесения на нее специальной пленки.
Дифракция – явление нарушения целостности фронта волны, вызванное резкими неоднородностями в среде.
Дифракция проявляется в нарушении прямолинейности распространения световых лучей, огибании волнами препятствий, в проникновении света в область геометрической тени.
Принцип Гюйгенса-Френеля:
возмущение в любой точке пространства является результатом интерференции когерентных вторичных волн, излучаемых каждой точкой фронта волны.
Зона Френеля – множество когерентных источников вторичных волн, максимальная разность хода между которыми (для определенного направления распространения) равна λ/2.
Условие дифракционного минимума на щели шириной а:
a sin(αm)= mλ , где m = 0, ±1, ±2, ...
αm – угол наблюдения
Приближение геометрической оптики справедливо при условии:
λ <<
a – размер препятствия на пути волны
l – расстояние до препятствия
Условие главных максимумов при дифракции света на решетке с периодом d:
d sin(αm)= mλ , где m = 0, ±1, ±2, ...
αm – угол наблюдения
Увеличение числа щелей приводит к увеличению интенсивности и уменьшению ширины главных максимумов.
Возможность раздельного наблюдения главных максимумов m-го порядка близких волн λ1 и λ2 характеризуется способностью А дифракционной решетки:
A =
Чем больше N щелей и выше порядок спектра m, тем выше разрешающая способность дифракционной решетки.
ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА
Волна от точечного источника
Фронт волны
Принцип Гюйгенса
Направление распространения фронта волны
Рассмотрим возникновение волны, вызванной точечным источником. (Например, опускание кончика карандаша в воду.)
Ее появление связано с изменением расстояния между молекулами. Уменьшение расстояния между молекулами (сжатие) в точке опускания точечного источника приводит к увеличению сил отталкивания между ними, которое по цепочке передается соседним молекулам.
Таким образом, через промежуток t передовой фронт волны сжатия, распространяющейся со скоростью v, будет находится в точке на расстоянии vt от точечного источника волны.
Передовой фронт волны – совокупность наиболее отдаленных от источника точек, до которых дошел процесс распространения волны.
Фронт механической волны – совокупность точек, колеблющихся в одинаковой фазе
В каждой точке фронта волны возникает сжатие. Это эквивалентно тому, что в каждой точке фронта волны действует точечный источник волны. В любой точке фронта есть как бы вторичный точечный источник.
В 1678 г. голландский ученый Христиан Гюйгенс сформулировал это так:
Принцип Гюйгенса:
Каждая точка фронта волны является источником вторичных волн, распространяющихся во все стороны со скоростью распространения волны в среде.
Фронтом волны точечного источника в однородном пространстве является сфера.
Зная положение фронта волны в момент времени t, с помощью принципа Гюйгенса можно найти фронт волны через промежуток Dt.
Вторичные волны от каждой точки волнового фронта через Dt удаляются от него на расстояние vDt. Сферическая поверхность радиуса v(t + Dt), огибающая все вторичные волны в момент времени t + Dt, определяет положение фронта волны в этот момент времени.
Амплитуда возмущения во всех точках сферического фронта волны, распространяющейся от точечного источника, одинакова.
Вторичные механические волны – результат передачи возмущения соседними частицами среды.
Вторичные электромагнитные волны – результат электромагнитной и магнитоэлектрической индукции.
Луч – линия, вектор касательной к которой перпендикулярен фронту волны и направлен в сторону переноса энергии волны в данной точке.
Положение фронта сферической волны в определенный момент времени однозначно определяется двумя лучами, выходящими из точечного источника.
На значительном расстоянии от точечного источника сферический фронт можно считать плоским.
Амплитуда возмущения во всех точках плоского фронта волны одинакова. Положение фронта плоской волны в определенный момент времени определяется одним лучом, перпендикулярным плоскости фронта.
В однородной среде направление распространения волны не изменяется.
В однородной среде волна распространяется во всех направлениях прямолинейно.
СВЕТ - ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ВОЛНА
Свет — это электромагнитные волны в интервале частот 6*1014-8*1014 Гц, воспринимаемых человеческим глазом, т. е. длин волн в интервале 380-770 нм.
Свету присущи все свойства электромагнитных волн: отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация.
Свет может оказывать давление на вещество, поглощаться средой, вызывать явление фотоэффекта.
Имеет конечную скорость распространения в вакууме 300 000 км/с, в среде скорость убывает.
ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА
Отражение волн.
Угол падения, угол отражения
Закон отражения волн исходя из принципа Гюйгенса
Обратимость светового луча.
Зеркальное и диффузное отражение
Преломление волны
Закон преломления волн исходя из принципа Гюйгенса
Абсолютный показатель преломления среды
Оптическая плотность среды
Закон преломления волн через показатели преломления сред
Полное внутреннее отражение (см.ниже)
Если размеры светящегося тела намного меньше расстояния, на котором мы оцениваем его действие, и его размерами можно пренебречь, то светящееся тело называется точечным источником.
В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Об этом свидетельствуют резкие тени, отбрасываемые непрозрачными предметами при освещении их точечными источниками света.
Прямая, указывающая направление распространения света, называется световым лучом.
Световой луч – это линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света.
На границе двух сред свет может частично отразиться и распространяться в первой среде по новому направлению, а также частично пройти через границу и распространиться во второй среде.
Изменение направления распространения волны может происходить при отражении от границы раздела двух сред. Найти количественно это изменение позволяет принцип Гюйгенса.
Рассмотрим процесс возникновения отраженной волны при падении плоской волны на плоскую границу раздела двух сред.
Угол падения волны – угол между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред в точке падения.
Падающая под углом волна достигает различных точек границы раздела двух сред в разные моменты времени. Вторичные волны от точек падения волны (согласно принципу Гюйгенса) начинают излучаться по мере достижения падающей волной границы раздела сред.
Фронт отраженной волны является плоской поверхностью, касательной к сферическим фронтам вторичных волн.
В момент, когда точка В фронта падающей волны попадает в точку В’, вторичное излучение от точки А распространяется на расстояние vt. Положение фронта отраженной волны в этот момент определяется плоскостью, проходящей через A’ и B’.
ÐAB’A’ = ÐBAB’ или a = g
Отраженные лучи из точек А и В’ составляют с перпендикулярами к границе раздела O1A и O2B’ тот же угол a.
Угол отражения волны – угол между отраженным лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности.
Закон отражения волн, полученный с помощью принципа Гюйгенса:
Угол отражения равен углу падения.
Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения к отражающей поверхности, лежат в одной плоскости.
Важным свойством лучей является их обратимость.
Если пустить падающий луч в направлении отраженного, то он отразиться в направлении падающего.
Закон зеркального отражения справедлив для идеально плоской поверхности.
Зеркальное отражение изменяет направление распространения плоского фронта волны, не изменяя его формы.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
