Для коррекции близорукости используют очки с рассеивающими выпукло-вогнутыми линзами с отрицательной оптической силой D0 < 0. В результате уменьшенного преломления пучок лучей, параллельный главной оптической оси, начинает сходиться в более удаленной точке – на сетчатке.
Астигматизм
дефект зрения, связанный с несферичностью роговицы, с ее различной кривизной в различных плоскостях. В результате изображение предмета в горизонтальном и вертикальном направлениях возникают в различных плоскостях. Например, когда изображение предмета в вертикальной плоскости оказывается на сетчатке, его изображение в вертикальной плоскости – за или перед ней.
Астигматизм корректируется с помощью цилиндрических линз.
Например, цилиндрические рассеивающие линзы с горизонтальной осью: они уменьшают преломление в вертикальной плоскости и не изменяют его в горизонтальной плоскости. В результате изображение предмета оказывается на сетчатке.
ОЧКИ
ДОПОЛНИТЬ
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА
Сложение волн от независимых точечных источников
Принцип независимости световых пучков
Результирующая амплитуда фронта волны
Интерференция волн
Когерентные волны
Выделение когерентных световых волн
Цуги
Длина когерентности
Условия максимумом и минимумов при интерференции волн.
Опыт Юнга
Способы получения когерентных источников
Амплитуда вектора напряженности электрического поля на сферическом фронте электромагнитной волны точечного источника постоянна. Она остается постоянной и после преобразования фронта волны оптической системой, например, на фронте сходящейся сферической волны, создающей действительное изображение точечного источника.
Одним из основных принципов геометрической оптики является принцип независимости световых лучей:
Световые пучки, встречаясь, не воздействуют друг на друга
Следствием взаимодействия волн является зависимость результирующей амплитуды фронта волны от положения точки на фронте.
Кроме того, эта зависимость определяется временем запаздывания одной волны относительно другой, или, что тоже самое, разностью фаз волн.
Интерференцией света называют пространственное перераспределение светового потока при наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других минимумы интенсивности (интерференционная картина).
Интерференция (от лат.inter – взаимно, ferio – ударяю) – явление наложения волн, вследствие которого наблюдается устойчивое во времени усиление или ослабление результирующих колебаний в различных точках пространства.
Интерференцией света объясняется окраска мыльных пузырей и тонких масляных пленок на воде, хотя мыльный раствор и масло бесцветны. Световые волны частично отражаются от поверхности тонкой пленки, частично проходят в нее. На второй границе пленки вновь происходит частичное отражение волны.
Световые волны, отраженные двумя поверхностями тонкой пленки, распространяются в одном направлении, но проходят разные пути.
Интерференция – общее свойство волн любой природы.
Устойчивая во времени интерференционная картина может наблюдаться только при наложении коррелированных (взаимосвязанных) колебаний, называемых когерентными (от лат. cohaerens – находящийся в связи)
Когерентные волны – волны с одинаковой частотой, поляризацией и постоянной разностью фаз.
При интерференции – сложении когерентных волн – возникает устойчивая во времени интерференционная картина максимумов и минимумов освещенности.
При разности хода, кратной целому числу длин волн l = 2k наблюдается интерференционный максимум.
При разности хода, кратной нечетному числу полуволн l = (2k+1) , наблюдается интерференционный минимум.
Когда выполняется условие максимума для одной длины световой волны, то оно не выполняется для других волн. Поэтому освещенная белым светом тонкая цветная прозрачная пленка кажется окрашенной.
Явление интерференции в тонких пленках применяется для контроля качества обработки поверхностей просветления оптики.
При прохождении света через малое круглое отверстие на экране вокруг центрального светлого пятна наблюдаются чередующиеся темные и светлые кольца; если свет проходит через узкую щель, то получается картина из чередующихся светлых и темных полос.
Для выделения когерентных световых волн можно использовать светофильтр, дающий определенную длину волны, и поляризатор, выделяющий свет определенной поляризации.
Наиболее сложно добиться постоянства разности фаз от двух независимых источников света. Атомы источников излучают свет прерывисто в виде «цугов» гармонических колебаний – импульсов длительностью порядка 10-8с.
Фаза каждого последующего «цуга» хаотически меняется по сравнению с предыдущим.
Средняя длительность цуга гармонического излучения характеризуется временем когерентности τк ≈ 10-8с.
За это время свет распространяется на расстояние, называемое длиной когерентности lк = сτк ≈ 1 м
Длина когерентности – расстояние, на котором происходит устойчивое гармоническое колебание световой волны.
Волны от разных источников имеют постоянную разность фаз лишь в течении времени когерентности. Затем разность фаз между ними хаотически меняется. Соответственно меняется интерференционная картина. Устойчивой интерференционной картины от таких источников не наблюдается.
Условия минимумов и максимумов при интерференции волн
Будем рассматривать интерференцию двух когерентных электромагнитных волн, пришедших одновременно в произвольную точку пространства.
Когерентные волны одинаково поляризованы и имеют одинаковую частоту ω и период T = 2π/ω.
Пусть второе колебание с амплитудой Е2 запаздывает относительно первого на период колебаний Δt = T. Результирующее колебание имеет максимально возможную амплитуду:
Emax = E1 + E2
Максимальной будет и интенсивность электромагнитной волны:
Imax = 0.5cε0Emax2 = 0.5cε0(E1 + E2)2
Раскрывая скобки, получаем максимальное значение интенсивности при интерференции волн с интенсивностями I1 = 0.5cε0E12 и I2 = 0.5cε0E22:
Imax = I1 + I2 + 2
Максимальная результирующая интенсивность при интерференции когерентных колебаний в определенной точке пространства получается при их запаздывании друг относительно друга на время, кратное периоду колебаний:
Δtmax = mT
где m = 0, ±1, ±2, ...
Пусть второе колебание с амплитудой Е2 запаздывает относительно первого на Δt = T/2.
Суммарное колебание будет иметь максимально возможную амплитуду:
Emin = E1 – E2
Минимальная интенсивность электромагнитной волны от сложения колебаний с интенсивностями I1 = 0.5 cε0 E12 и I2 = 0.5 cε0 E22:
Imax = I1 + I2 - 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:
Δtmax = (2m+1)T/2
где m = 0, ±1, ±2, ...
Если время запаздывания одного когерентного колебания относительно другого принимает промежуточное значение, результирующая интенсивность оказывается в промежутке между ее максимальным и минимальным значением:
Imax > I > Imin
Геометрическая разность хода волн
Запаздывание одной волны относительно другой из-за разности расстояний до точки интерференции:
Δt = t2 – t1 =
Разность r2- r1 обозначают Δ и называют геометрической разностью хода.
Геометрическая разность хода интерферирующих волн – разность расстояний от источников волн до точки их интерференции.
Длина волны λ = сТ
Условие интерференционного максимума:
Δ = mλ , где m = 0, ±1, ±2, ...
При интерференции двух когерентных источников максимумы наблюдаются в тех точках пространства, для которых геометрическая разность хода интерферирующих волн равна целому числу длин полуволн.
Условие интерференционного минимума:
Δ = (2m+1) λ/2 , где m = 0, ±1, ±2, ...
При интерференции двух когерентных источников минимумы наблюдаются в тех точках пространства, для которых геометрическая разность хода интерферирующих волн равна нечетному числу длин полуволн.
Опыт Юнга
Независимые источники естественного света некогерентны, с их помощью нельзя получить устойчивую интерференционную картину.
Любой источник света когерентен сам себе. Следует пространственно разделить световой поток на два, идущих как бы от разных источников.
Такие источники будут когерентны, если разность хода между ними будет меньше длины когерентности D << lк
Интерференцию света удалось наблюдать в 1800 г. с помощью установки, предложенной английским ученым Томасом Юнгом.
Он был одним из первых, кто понял, что от двух независимых источников света интерференционная картина не получится. Поэтому он пропустил в тёмную комнату солнечный свет через узкое отверстие, затем с помощью двух других отверстий разделил этот пучок на два.
Эти два пучка, накладываясь друг на друга, образовали в центре экрана белую полосу, а по краям – радужные.
В опыте Юнга интерференционная картина получилась путем деления фронта волны, исходящей из одного источника, при ее прохождении через два близко расположенных отверстия.
В опыте Юнга солнечный свет падал на экран с узкой щелью S шириной около 1 мкм. Прошедшая через эту щель световая волна падала н экран с двумя щелями S1, S2 такой же ширины, находящихся на расстоянии d порядка нескольких микрон.
В результате деления фронта волны световые волны от щелей S1 и S2 были когерентны, создавая на экране устойчивую интерференционную картину.
Солнечный свет немонохроматичен, он содержит волны разной длины.
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
