فرمول های اولیه اپتیک هندسی اپتیک به عنوان شاخه ای از فیزیک

دانشمندان باستانی که در قرن پنجم قبل از میلاد زندگی می کردند، پیشنهاد کردند که همه چیز در طبیعت و این جهان مشروط است و فقط اتم ها و پوچی را می توان واقعیت نامید. تا به امروز اسناد تاریخی مهمی حفظ شده است که مفهوم ساختار نور را به عنوان یک جریان ثابت از ذرات که مشخصات فیزیکی. با این حال، خود اصطلاح "اپتیک" خیلی بعد ظاهر خواهد شد. بذر فیلسوفانی مانند دموکریتوس و اقلیدس که با درک ساختار همه فرآیندهای روی زمین کاشته شده اند، جوانه زده اند. تنها در آغاز قرن نوزدهم، اپتیک کلاسیک توانست آن را به دست آورد ویژگی های شخصیت، توسط دانشمندان مدرن قابل تشخیص است و به عنوان یک علم تمام عیار ظاهر شد.

تعریف 1

اپتیک شاخه عظیمی از فیزیک است که به مطالعه و بررسی پدیده هایی می پردازد که مستقیماً با انتشار امواج الکترومغناطیسی قدرتمند در طیف مرئی و همچنین محدوده های نزدیک به آن مرتبط هستند.

طبقه بندی اصلی این بخش مربوط به توسعه تاریخی دکترین ساختار خاص نور است:

• هندسی - قرن سوم قبل از میلاد (اقلیدس)؛
• فیزیکی - قرن 17 (هویگنس)؛
• کوانتومی - قرن بیستم (پلانک).

اپتیک به طور کامل ویژگی های شکست نور را مشخص می کند و پدیده هایی را که مستقیماً با این موضوع مرتبط است توضیح می دهد. روش ها و اصول سیستم های نوری در بسیاری از رشته های کاربردی از جمله فیزیک، مهندسی برق و پزشکی (به ویژه چشم پزشکی) استفاده می شود. در این زمینه ها و همچنین در زمینه های بین رشته ای، دستاوردهای اپتیک کاربردی بسیار محبوب است که در کنار مکانیک دقیق، پایه ای محکم برای صنعت نوری-مکانیکی ایجاد می کند.

طبیعت نور

اپتیک یکی از اولین و اصلی ترین شاخه های فیزیک است که در آن محدودیت های ایده های باستانی در مورد طبیعت ارائه شده است.

در نتیجه، دانشمندان توانستند دوگانگی را ایجاد کنند پدیده های طبیعیو نور:

• فرضیه جسمی نور که از نیوتن سرچشمه می گیرد، این فرآیند را به عنوان جریانی از ذرات بنیادی - فوتون ها مورد مطالعه قرار می دهد که در آن مطلقاً هر تشعشعی به طور مجزا انجام می شود و حداقل بخش از توان یک انرژی معین دارای فرکانس و بزرگی است که مطابق با شدت نور ساطع شده؛
• تئوری موجی نور که از هویگنس سرچشمه می گیرد، بر مفهوم نور به عنوان مجموعه ای از امواج الکترومغناطیسی تک رنگ موازی که در پدیده های نوری مشاهده می شود و در نتیجه اعمال این امواج نشان داده می شود، دلالت دارد.

با چنین ویژگی هایی از نور، عدم انتقال نیرو و انرژی تابش به انواع دیگر انرژی یک فرآیند کاملاً عادی در نظر گرفته می شود، زیرا امواج الکترومغناطیسی در محیط فضایی پدیده های تداخلی با یکدیگر تعامل ندارند، زیرا اثرات نور همچنان ادامه دارد. بدون تغییر ویژگی آنها تکثیر شوند.

فرضیه های موجی و جسمی تابش الکتریکی و مغناطیسی کاربرد خود را در این زمینه پیدا کرده اند آثار علمیماکسول در قالب معادلات.

این مفهوم جدید از نور به عنوان یک موج دائما در حال حرکت، توضیح فرآیندهای مرتبط با پراش و تداخل، از جمله ساختار میدان نور را ممکن می‌سازد.

ویژگی های نور

طول موج نور $\lambda$ مستقیماً به سرعت کلی انتشار این پدیده در محیط فضایی $v$ بستگی دارد و با رابطه زیر به فرکانس $\nu$ مربوط می شود:

$\lambda = \frac(v)(\nu)=\frac (c)(n\nu)$

که در آن $n$ پارامتر شکست محیط است. به طور کلی، این نشانگر تابعی از طول موج الکترومغناطیسی است: $n=n(\lambda)$.

وابستگی ضریب شکست به طول موج خود را به شکل پدیده پراکندگی سیستماتیک نور نشان می دهد. یک مفهوم جهانی و هنوز کمتر مورد مطالعه در فیزیک، سرعت نور $c$ است. او معنی خاصدر پوچی مطلق نشان دهنده نه تنها حداکثر سرعت، بیشینه سرعتانتشار فرکانس های الکترومغناطیسی قدرتمند و همچنین حداکثر شدت انتشار اطلاعات یا موارد دیگر تاثیر فیزیکیبه اشیاء مادی با افزایش حرکت جریان نور در مناطق مختلف، سرعت اولیه نور $v$ اغلب کاهش می یابد: $v = \frac (c)(n)$.

ویژگی های اصلی نور عبارتند از:

• ترکیب طیفی و پیچیده که توسط مقیاس طول موج های نور تعیین می شود.
• قطبش، که با تغییر کلی تعیین می شود محیط فضاییبردار الکتریکی با انتشار موج;
• جهت انتشار یک پرتو نور، که باید با جبهه موج در غیاب دوشکستگی منطبق باشد.

اپتیک کوانتومی و فیزیولوژیکی

اندیشه توصیف همراه با جزئیاتمیدان الکترومغناطیسی با کمک کوانتا در آغاز قرن بیستم ظاهر شد و توسط ماکس پلانک صداگذاری شد. دانشمندان پیشنهاد کرده اند که گسیل ثابت نور از طریق ذرات خاصی - کوانتومی - انجام می شود. پس از 30 سال، ثابت شد که نور نه تنها به طور جزئی و موازی ساطع می شود، بلکه جذب می شود.

این فرصت را برای آلبرت انیشتین فراهم کرد تا ساختار گسسته نور را تعیین کند. امروزه دانشمندان نور را فوتون های کوانتایی می نامند و خود جریان به عنوان یک گروه جدایی ناپذیر از عناصر در نظر گرفته می شود. بنابراین، در اپتیک کوانتومی، نور هم به عنوان جریانی از ذرات و هم به عنوان امواج به طور همزمان در نظر گرفته می شود، زیرا فرآیندهایی مانند تداخل و پراش را نمی توان با یک جریان واحد فوتون توضیح داد.

در اواسط قرن بیستم، فعالیت های تحقیقاتی Brown-Twiss امکان تعیین دقیق منطقه استفاده از اپتیک کوانتومی را فراهم کرد. کار این دانشمند ثابت کرده است که تعداد معینی از منابع نوری که فوتون‌ها را به دو ردیاب نوری ساطع می‌کنند و سیگنال صوتی ثابتی در مورد ثبت عناصر می‌دهند، می‌توانند دستگاه‌ها را به طور همزمان کار کنند.

پیاده سازی استفاده عملینور غیر کلاسیک محققان را به نتایج باورنکردنی سوق داده است. در این راستا، اپتیک کوانتومی نشان دهنده یک ویژگی منحصر به فرد است جهت مدرنبا پتانسیل بسیار زیاد برای تحقیق و کاربرد.

یادداشت 1

اپتیک مدرن مدتهاست که حوزه های زیادی را شامل می شود دنیای علمیو تحولاتی که مورد تقاضا و محبوب هستند.

این حوزه های علوم نوری به طور مستقیم با خواص الکترومغناطیسی یا کوانتومی نور، از جمله مناطق دیگر، مرتبط هستند.

تعریف 2

اپتیک فیزیولوژیکی یک علم میان رشته ای جدید است که درک بصری نور را مطالعه می کند و اطلاعات بیوشیمی، بیوفیزیک و روانشناسی را ترکیب می کند.

با در نظر گرفتن تمام قوانین اپتیک، این بخش از علم بر اساس این علوم است و جهت عملی خاصی دارد. عناصر دستگاه بصری مورد بررسی قرار می گیرند و همچنین توجه می شود توجه ویژه پدیده های منحصر به فرد، مانند، خطای دیدو توهمات نتایج کار در این زمینه در فیزیولوژی، پزشکی، مهندسی نور و صنعت فیلم استفاده می شود.

امروزه بیشتر از کلمه اپتیک به عنوان نام فروشگاه استفاده می شود. طبیعتاً در چنین نقاط تخصصی امکان خرید انواع دستگاه ها وجود دارد اپتیک فنی- لنز، عینک، مکانیسم های محافظت از بینایی. در این مرحله، فروشگاه ها دارای تجهیزات مدرنی هستند که به آنها اجازه می دهد تا حدت بینایی را به طور دقیق در محل تعیین کنند و همچنین مشکلات موجود و راه های رفع آنها را شناسایی کنند.

سبک- این امواج الکترومغناطیسی هستند که طول موج آنها برای چشم متوسط ​​انسان بین 400 تا 760 نانومتر است. در این حدود نور نامیده می شود قابل رویت. نور با طولانی ترین طول موج برای ما قرمز و نور با کوتاه ترین طول موج بنفش به نظر می رسد. یادآوری تناوب رنگ ها در طیف با استفاده از ضرب المثل آسان است. بههر در بارهشکارچی ومی خواهد زنه، جی de بامی رود افاذان." حروف اول کلمات ضرب المثل به ترتیب نزولی طول موج (و بر این اساس، افزایش فرکانس) با حروف اول رنگ های اصلی طیف مطابقت دارد: بهقرمز - در بارهدامنه - ورنگ زرد - زسبز - جیآبی - باآبی - افرنگ بنفش." نور با طول موج بیشتر از قرمز نامیده می شود فرو سرخ. چشمان ما متوجه آن نمی شوند، اما پوست ما چنین امواجی را به صورت تابش حرارتی ثبت می کند. نور با طول موج کوتاهتر از بنفش نامیده می شود ماوراء بنفش.

امواج الکترومغناطیسی(و به طور خاص، امواج نور، یا به سادگی سبک) یک میدان الکترومغناطیسی است که در فضا و زمان منتشر می شود. امواج الکترومغناطیسی عرضی هستند - بردارهای شدت الکتریکی و القای مغناطیسی عمود بر یکدیگر هستند و در صفحه ای عمود بر جهت انتشار موج قرار دارند. امواج نور مانند هر امواج الکترومغناطیسی دیگری با سرعت محدودی در ماده منتشر می شوند که با فرمول قابل محاسبه است:

جایی که: ε و μ - نفوذپذیری دی الکتریک و مغناطیسی ماده، ε 0 و μ 0 - ثابت های الکتریکی و مغناطیسی: ε 0 = 8.85419 10 -12 F/M، μ 0 = 1.25664·10 -6 H/M. سرعت نور در خلاء(جایی که ε = μ = 1) ثابت و مساوی است با= 3∙10 8 m/s، همچنین می توان آن را با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

سرعت نور در خلاء یکی از ثابت های فیزیکی اساسی است. اگر نور در هر محیطی منتشر شود، سرعت انتشار آن نیز با رابطه زیر بیان می شود:

جایی که: n– ضریب شکست ماده – کمیت فیزیکی، نشان می دهد که چند برابر سرعت نور در یک محیط کمتر از خلاء است. ضریب شکست، همانطور که از فرمول های قبلی مشخص است، به صورت زیر قابل محاسبه است:

• نور حامل انرژی است.هنگامی که امواج نور منتشر می شوند، جریانی از انرژی الکترومغناطیسی ایجاد می شود.
• امواج نور به صورت کوانتومی منفرد ساطع می شوند تابش الکترومغناطیسی(فوتون ها) اتم ها یا مولکول ها.

علاوه بر نور، انواع دیگری از امواج الکترومغناطیسی نیز وجود دارد. در زیر به ترتیب کاهش طول موج (و بر این اساس، افزایش فرکانس) فهرست شده اند:

• امواج رادیویی؛
• اشعه مادون قرمز؛
• نور مرئی؛
• اشعه ماوراء بنفش؛
• تابش اشعه ایکس؛
• تابش گاما

دخالت

دخالت- یکی از درخشان ترین جلوه های ماهیت موجی نور. این با توزیع مجدد انرژی نور در فضا در هنگام استفاده از به اصطلاح همراه است منسجمامواج، یعنی امواجی که فرکانس های یکسان و اختلاف فاز ثابت دارند. شدت نور در ناحیه همپوشانی پرتو دارای ویژگی نوارهای متناوب نور و تاریک است که در حداکثر شدت بیشتر و در حداقل شدت بیشتر است. کمتر از مقدارشدت پرتو هنگام استفاده از نور سفید، حاشیه های تداخل در رنگ های مختلف طیف ظاهر می شوند.

برای محاسبه تداخل از مفهوم استفاده می شود طول مسیر نوری. اجازه دهید نور مسافت را طی کند Lدر محیطی با ضریب شکست n. سپس طول مسیر نوری آن با فرمول محاسبه می شود:

برای ایجاد تداخل، حداقل دو پرتو باید همپوشانی داشته باشند. برای آنها محاسبه می شود تفاوت مسیر نوری(اختلاف طول نوری) طبق فرمول زیر:

این مقدار است که تعیین می کند در طول تداخل چه اتفاقی می افتد: حداقل یا حداکثر. موارد زیر را به خاطر بسپارید: حداکثر تداخل(نوار نور) در نقاطی از فضا مشاهده می شود که در آن شرایط زیر برآورده می شود:

در متر= 0، حداکثر ترتیب صفر مشاهده می شود، در متر= ± 1 حداکثر مرتبه اول و غیره. حداقل تداخل(باند تیره) زمانی مشاهده می شود که شرایط زیر برآورده شود:

اختلاف فاز نوسان:

در ابتدا عدد فرد(یک) حداقل مرتبه اول و دومی (سه) حداقل مرتبه دوم و غیره خواهد بود. حداقل سفارش صفر وجود ندارد.

انکسار. توری پراش

انکسارنور پدیده انحراف نور از جهت مستقیم انتشار در هنگام عبور از کنار موانعی است که ابعاد آنها با طول موج نور قابل مقایسه است (نور خمیده به اطراف موانع). تجربه نشان می دهد که نور در شرایط خاصی می تواند وارد ناحیه سایه هندسی شود (یعنی جایی باشد که نباید باشد). اگر مانعی گرد در مسیر پرتو نور موازی وجود داشته باشد (یک دیسک گرد، یک توپ یا یک سوراخ گرد در یک صفحه مات)، سپس روی صفحه‌ای که در فاصله کافی از مانع قرار دارد، الگوی پراش- سیستمی از حلقه های روشن و تاریک متناوب. اگر مانع خطی باشد (شکاف، نخ، لبه صفحه)، سیستمی از حاشیه های پراش موازی روی صفحه ظاهر می شود.

توری های پراشنمایندگی کند ساختارهای دوره ای، توسط دستگاه تقسیم مخصوص بر روی سطح یک صفحه شیشه ای یا فلزی حک می شود. در گریتینگ های خوب، خطوط موازی با یکدیگر حدود 10 سانتی متر طول دارند و تا 2000 خط در میلی متر وجود دارد. در این حالت طول کل گریتینگ به 10-15 سانتی متر می رسد.تولید چنین گریتینگ ها مستلزم استفاده از بالاترین فناوری ها است. در عمل، از توری های درشت تر با 50 تا 100 خط در میلی متر اعمال شده بر روی سطح یک فیلم شفاف نیز استفاده می شود.

هنگامی که نور به طور معمول بر روی یک شبکه پراش تابیده می شود، ماکزیمم ها در برخی جهات مشاهده می شوند (علاوه بر جهاتی که نور در ابتدا در آن تابیده شده است). تا رعایت شود حداکثر تداخل، شرایط زیر باید رعایت شود:

جایی که: د- دوره (یا ثابت) توری (فاصله بین خطوط مجاور)، متریک عدد صحیح به نام ترتیب حداکثر پراش است. در نقاطی از صفحه که این شرط برای آنها برقرار است، به اصطلاح ماکزیمم های اصلی الگوی پراش قرار دارند.

قوانین اپتیک هندسی

اپتیک هندسیشاخه ای از فیزیک است که خواص موجی نور را در نظر نمی گیرد. قوانین اساسی اپتیک هندسی مدت ها قبل از اینکه ماهیت فیزیکی نور مشخص شود شناخته شده بود.

محیط همگن نوری- این محیطی است که در کل حجم آن ضریب شکست بدون تغییر باقی می ماند.

قانون انتشار مستقیم نور:در یک محیط نوری همگن، نور به صورت مستقیم منتشر می شود. این قانون منجر به ایده پرتو نور به عنوان یک خط هندسی می شود که نور در طول آن منتشر می شود. لازم به ذکر است که اگر نور از سوراخ های کوچکی که ابعاد آنها با طول موج قابل مقایسه است (در این حالت پراش مشاهده می شود) عبور کند، قانون انتشار مستقیم نور نقض شده و مفهوم پرتو نور مفهوم خود را از دست می دهد.

در سطح مشترک بین دو محیط شفاف، نور می تواند تا حدی منعکس شود به طوری که بخشی از انرژی نور پس از بازتاب در جهت جدیدی منتشر می شود و تا حدی از مرز عبور کرده و در محیط دوم منتشر می شود.

قانون بازتاب نور:پرتوهای فرود و منعکس شده، و همچنین عمود بر سطح مشترک بین دو محیط، بازسازی شده در نقطه تابش پرتو، در یک صفحه (صفحه تابش) قرار دارند. زاویه بازتاب γ برابر با زاویهسقوط α . توجه داشته باشید که تمام زوایا در اپتیک از عمود بر سطح مشترک بین دو رسانه اندازه گیری می شوند.

قانون شکست نور (قانون اسنل):پرتوهای فرود و شکست، و همچنین عمود بر سطح مشترک بین دو محیط، بازسازی شده در نقطه تابش پرتو، در یک صفحه قرار دارند. نسبت سینوسی زاویه بروز α به سینوس زاویه شکست β یک مقدار ثابت برای دو رسانه داده شده است و با عبارت:

قانون شکست توسط دانشمند هلندی دبلیو اسنلیوس در سال 1621 ایجاد شد. مقدار ثابت n 21 نامیده می شود شاخص نسبیانکسارمحیط دوم نسبت به محیط اول ضریب شکست یک محیط نسبت به خلاء نامیده می شود ضریب شکست مطلق.

چهارشنبه از ارزش عالییک نشانگر مطلق از نظر نوری متراکم تر و با یک پایین تر - چگالی کمتر نامیده می شود. هنگام حرکت از یک محیط کم چگال به یک محیط چگال تر، پرتو بر روی عمود فشار می آورد و هنگامی که از یک محیط متراکم تر به یک محیط کم تراکم تر حرکت می کند، از عمود "دور می شود". تنها حالتی که پرتو منکسر نمی شود این است که زاویه تابش 0 باشد (یعنی پرتوها بر سطح مشترک عمود باشند).

هنگامی که نور از یک محیط نوری متراکم تر به یک محیط نوری با چگالی کمتر عبور می کند n 2 < n 1 (مثلاً از شیشه به هوا) قابل مشاهده است پدیده بازتاب داخلی کاملیعنی ناپدید شدن پرتو شکسته. این پدیده در زوایای فرود بیش از یک زاویه بحرانی خاص مشاهده می شود α pr که نامیده می شود زاویه محدود کننده بازتاب داخلی کل. برای زاویه برخورد α = α pr، گناه β = 1، از آنجا که β = 90 درجه، این بدان معنی است که پرتو شکسته شده در امتداد خود رابط می رود، و طبق قانون اسنل، شرط زیر برآورده می شود:

به محض اینکه زاویه تابش از زاویه محدود کننده بزرگتر شود، پرتو شکست دیگر به سادگی در امتداد مرز نمی رود، اما اصلاً ظاهر نمی شود، زیرا سینوس آن اکنون باید بزرگتر از یک باشد، اما این اتفاق نمی افتد.

لنزها

لنزجسم شفافی است که توسط دو سطح کروی محدود شده است. اگر ضخامت خود عدسی در مقایسه با شعاع انحنای سطوح کروی کوچک باشد، عدسی نامیده می شود. لاغر.

لنز وجود دارد جمع آوریو پراکندگی. اگر ضریب شکست عدسی بزرگتر از محیط، سپس عدسی همگرا در وسط ضخیم تر از لبه ها است ، برعکس عدسی واگرا در قسمت میانی نازک تر است. اگر ضریب شکست عدسی کمتر از محیط اطراف باشد، عکس آن صادق است.

خط مستقیمی که از مراکز انحنای سطوح کروی می گذرد نامیده می شود محور نوری اصلی لنز. در مورد لنزهای نازک، تقریباً می توان فرض کرد که محور نوری اصلی با عدسی در یک نقطه قطع می شود که معمولاً به آن می گویند. مرکز نوری لنز. پرتو نور از مرکز نوری عدسی بدون انحراف از جهت اصلی خود عبور می کند. تمام خطوط مستقیمی که از مرکز نوری عبور می کنند نامیده می شوند محورهای نوری ثانویه.

اگر پرتوی از پرتوهای موازی با محور نوری اصلی به سمت یک عدسی هدایت شود، پس از عبور از عدسی، پرتوها (یا ادامه آنها) در یک نقطه همگرا می شوند. اف، که نامیده می شود تمرکز اصلی لنز. یک لنز نازک دارای دو کانون اصلی است که به طور متقارن نسبت به لنز در محور نوری اصلی قرار دارند. عدسی های همگرا دارای کانون های واقعی هستند، در حالی که عدسی های واگرا دارای کانون های خیالی هستند. فاصله بین مرکز نوری لنز Oو تمرکز اصلی افتماس گرفت فاصله کانونی. با همان حرف مشخص می شود اف.

فرمول لنز

ویژگی اصلی لنزها توانایی تولید تصاویر از اجسام است. تصویر- این نقطه ای از فضا است که در آن پرتوها (یا پسوندهای آنها) که از منبع ساطع می شوند پس از شکست در عدسی، تلاقی می کنند. تصاویر می آیند سر راستو وارونه, معتبر(خود پرتوها همدیگر را قطع می کنند) و خیالی(ادامه پرتوها قطع می شوند) بزرگ شده استو کاهش.

موقعیت تصویر و شخصیت آن را می توان با استفاده از ساختارهای هندسی تعیین کرد. برای این کار از خواص برخی پرتوهای استاندارد استفاده کنید که سیر آن مشخص است. اینها پرتوهایی هستند که از مرکز نوری یا یکی از نقاط کانونی عدسی و همچنین پرتوهای موازی با محورهای نوری اصلی یا ثانویه عبور می کنند.

برای سادگی، می توانید به یاد داشته باشید که تصویر یک نقطه یک نقطه خواهد بود. تصویر نقطه ای که روی محور نوری اصلی قرار دارد روی محور اصلی نوری قرار دارد. تصویر یک قطعه یک قطعه است. اگر قطعه ای عمود بر محور نوری اصلی باشد، تصویر آن عمود بر محور نوری اصلی است. اما اگر قطعه در یک زاویه خاص به محور نوری اصلی متمایل شود، تصویر آن در زاویه دیگری متمایل خواهد شد.

تصاویر را نیز می توان با استفاده از فرمول لنزهای نازک. اگر کمترین فاصله از یک جسم تا یک عدسی را با نشان دهیم د، و کمترین فاصله از لنز تا تصویر از طریق است f، سپس فرمول لنز نازک را می توان به صورت زیر نوشت:

اندازه D، معکوس فاصله کانونی. تماس گرفت قدرت نوری لنز. واحد توان نوری 1 دیوپتر (دوپتر) است. دیوپتر قدرت نوری عدسی با فاصله کانونی 1 متر است.

مرسوم است که علائم خاصی را به فواصل کانونی لنزها اختصاص دهید: برای یک لنز همگرا اف> 0، برای پراکندگی اف < 0. Оптическая сила рассеивающей линзы также отрицательна.

مقادیر دو fهمچنین از یک قانون علامت خاصی پیروی کنید: f> 0 – برای تصاویر واقعی؛ f < 0 – для мнимых изображений. Перед دعلامت "-" تنها زمانی قرار می گیرد که یک پرتو همگرا از پرتوها روی عدسی بیفتد. سپس از نظر ذهنی به تقاطع پشت لنز کشیده می شوند، یک منبع نوری خیالی در آنجا قرار می گیرد و فاصله آن مشخص می شود. د.

بسته به موقعیت جسم نسبت به عدسی، ابعاد خطی تصویر تغییر می کند. افزایش خطیلنزها Γ نسبت ابعاد خطی تصویر و جسم نامیده می شود. یک فرمول برای بزرگنمایی خطی عدسی وجود دارد:

در آن وب سایت برای انجام این کار، به هیچ چیز نیاز ندارید، یعنی: هر روز سه تا چهار ساعت را به آماده شدن برای سی تی در فیزیک و ریاضیات، مطالعه تئوری و حل مسائل اختصاص دهید. واقعیت این است که سی تی امتحانی است که در آن فقط دانستن فیزیک یا ریاضی کافی نیست، بلکه باید بتوانید آن را سریع و بدون شکست حل کنید. تعداد زیادی ازوظایف برای موضوعات مختلفو با پیچیدگی های متفاوت دومی را فقط با حل هزاران مشکل می توان آموخت.

اجرای موفقیت آمیز، سخت کوش و مسئولانه این سه نکته به شما این امکان را می دهد که در CT نتیجه عالی، حداکثر توانایی خود را نشان دهید.

اشتباهی پیدا کردی؟

اگر فکر می کنید خطایی در آن پیدا کرده اید مواد آموزشی، سپس لطفاً از طریق ایمیل در مورد آن بنویسید. همچنین می توانید یک اشکال را به آن گزارش دهید شبکه اجتماعی(). در نامه موضوع (فیزیک یا ریاضی)، نام یا شماره مبحث یا تست، شماره مسئله و یا جایی در متن (صفحه) که به نظر شما خطایی وجود دارد را مشخص کنید. همچنین توضیح دهید که خطای مشکوک چیست. نامه شما بی توجه نمی ماند، یا خطا تصحیح می شود، یا به شما توضیح داده می شود که چرا اشتباه نیست.

همه می دانند یا حداقل شنیده اند که نور دارای خاصیت شکست و انعکاس است. اما فقط فرمول های اپتیک هندسی و موجی می توانند توضیح دهند که چگونه، یا بهتر است بگوییم با چه معیارهای خاصی این اتفاق می افتد. و همه این آموزه ها بر اساس مفهوم "پرتو" است که توسط اقلیدس سه قرن قبل از میلاد معرفی شد. بنابراین، از نظر علمی، پرتو چیست؟

پرتو یک خط مستقیم است که امواج نور در امتداد آن حرکت می کنند. چگونه، چرا - به این سؤالات با فرمول های اپتیک هندسی که بخشی از اپتیک موجی است پاسخ داده می شود. دومی، همانطور که ممکن است تصور شود، پرتوها را به عنوان امواج در نظر می گیرد.

فرمول های اپتیک هندسی

قانون انتشار مستقیم: یک پرتو در محیطی از همان نوع تمایل به انتشار مستقیم دارد. یعنی نور در کوتاه ترین مسیری که بین دو نقطه وجود دارد حرکت می کند. حتی می توان گفت که پرتو نور به دنبال صرفه جویی در زمان خود است. این قانون پدیده های سایه و نیم سایه را توضیح می دهد.

به عنوان مثال، اگر خود منبع نور اندازه کوچکی داشته باشد یا در فاصله بسیار زیادی قرار گرفته باشد که بتوان اندازه آن را نادیده گرفت، آنگاه پرتو نور سایه های شفافی را تشکیل می دهد. اما اگر منبع نور سایز بزرگیا در فاصله بسیار نزدیکی قرار دارد، پرتو نور سایه ها و نیم سایه های مبهم را تشکیل می دهد.

قانون انتشار مستقل

پرتوهای نور تمایل دارند مستقل از یکدیگر پخش شوند. یعنی اگر در یک محیط همگن از یکدیگر تلاقی یا عبور کنند به هیچ وجه روی یکدیگر تأثیر نخواهند گذاشت. به نظر می رسد پرتوها از وجود پرتوهای دیگر بی خبرند.

قانون انعکاس

بیایید تصور کنیم که شخصی یک نشانگر لیزری را به سمت آینه نشانه می رود. البته پرتو از آینه منعکس می شود و در محیط دیگری منتشر می شود. زاویه بین عمود بر آینه و پرتو اول را زاویه بازتاب می گویند. این زوایا مساوی هستند.

فرمول های اپتیک هندسی موقعیت های زیادی را نشان می دهد که هیچ کس حتی به آنها فکر نمی کند. به عنوان مثال، توضیح می‌دهد که چرا می‌توانیم خود را در یک آینه «مستقیم» دقیقاً همانطور که هستیم ببینیم، و چرا سطح منحنی آن تصویر متفاوتی ایجاد می‌کند.

a زاویه تابش، b زاویه بازتاب است.

قانون شکست

پرتو فرودی، پرتو شکست و عمود بر آینه در یک صفحه قرار دارند. اگر سینوس زاویه برخورد بر سینوس تقسیم شود، مقدار n به دست می آید که برای هر دو رسانه ثابت است.

n نشان می دهد که پرتو در چه زاویه ای از محیط اول به محیط دوم می گذرد و ترکیبات این رسانه ها چگونه با هم ارتباط دارند.

i - زاویه برخورد. r زاویه انکسار است. n 21 - ضریب شکست.

sin i/sin r = n 2/ n 1 = n 21

قانون برگشت پذیری نور

قانون برگشت پذیری نور چه می گوید؟ اگر یک پرتو در یک مسیر خاص در یک جهت منتشر شود، در جهت مخالف همان مسیر را تکرار می کند.

نتایج

فرمول های اپتیک هندسی به شکلی ساده شده نحوه عملکرد یک پرتو نور را توضیح می دهند. هیچ چیز پیچیده ای در مورد آن وجود ندارد. بله، فرمول‌ها و قوانین اپتیک هندسی برخی از ویژگی‌های جهان را نادیده می‌گیرند، اما اهمیت آن‌ها برای علم را نمی‌توان نادیده گرفت.