1. Введение
2. Геометрическая оптика
а) Закон прямолинейного распространения света.
б) Закон независимости световых лучей.
в) Закон отражения света.
Возможно вы искали - Реферат: Гидрогазодинамика
г) Закон преломления света.
3. Заключение
Введение.
Первые представления древних ученых о свете были весьма наивны. Считалось, что из глаз выходят особые тонкие щупальца и зрительные впечатления возникают при ощупывании ими предметов. Останавливаться подробно на подобных воззрениях сейчас, разумеется, нет нужды.
От источника света, например, лампочки, свет распространяется во все стороны и падает на окружающие предметы, вызывая, в частности, их нагревание. Попадая в глаз, свет вызывает зрительное ощущение – мы видим. Можно сказать, что при распространении света происходит передача воздействий от одного тела (источника) к другому (приемнику).
Свет представляет собой сложное явление: в одних случаях он ведет себя как электромагнитная волна, в других – как поток особых частиц (фотонов).
Похожий материал - Реферат: Гидродинамика
Геометрическая оптика
Длины воспринимаемых глазом световых волн очень малы (порядка м). Поэтому распространение видимого света можно в первом приближении рассматривать, отвлекаясь от его волновой природы и полагая, что свет распространяется вдоль некоторых линий, называемых лучами. В предельном случае, соответствующем l → 0, законы оптики можно сформулировать на языке геометрии. В соответствии с этим раздел оптики, в котором пренебрегают конечностью длин волн, называется геометрической оптикой. Другое название этого раздела – лучевая оптика.
Основу геометрической оптики образуют четыре закона: 1) закон прямолинейного распространения света; 2) закон независимости световых лучей; 3) закон отражения света; 4) закон преломления света.
В основу геометрической оптики может быть положен принцип, установленный французским математиком Ферма в середине XVII столетия. Из этого принципа вытекают законы прямолинейного распространения, отражения и преломления света. В формулировке самого Ферма принцип гласит, что свет распространяется по такому пути, для прохождения которого ему требуется минимальное время.
|
требуется время dt = ds / v, где v – скорость света в данной
Очень интересно - Реферат: Гипотезы о природе шаровой молнии
точке среды. Заменив v через c/n (из n=c/v), получим, что
dt = (1/c) n ds. Следовательно, время τ, затрачиваемое
светом на прохождение пути от точки 1 до точки 2, равно
|
Имеющая размерность длины величина
|
называется оптической длиной пути. В однородной среде оптическая длина равна произведению геометрической длины пути s на показатель преломления среды n:
|
Вам будет интересно - Реферат: Глаз как оптическая система
Согласно (1) и (2)
|
Пропорциональность времени прохождения τ оптической длине пути L дает возможность сформулировать принцип Ферма следующим образом: свет распространяется по такому пути, оптическая длина которого минимальна. Точнее, оптическая длина пути должна быть экстремальной, т. е. либо минимальной, либо максимальной, либо стационарной – одинаковой для всех возможных путей. В последнем случае все пути света между двумя точками оказываются таутохронными (требующими для своего прохождения одинакового времени).
Из принципа Ферма вытекает обратимость световых лучей. Действительно, оптический путь, который минимален в случае распространения света из точки 1 в точку 2, окажется минимальным и в случае распространения света в обратном направлении.
|
по тому же пути, но в обратном направлении.
Получим с помощью принципа Ферма законы отражения и преломления света. Пусть
свет попадает из точки А в точку В, отразившись
от поверхности MN (рис. 2; прямой путь из А в В
прегражден непрозрачным экраном Э). Среда, в
которой проходит луч, однородна. Поэтому ми-
нимальность оптической длины пути сводится к
минимальности его геометрической длины. Гео-
метрическая длина произвольно взятого пути
равна АО΄В = А΄О΄В (вспомогательная точка А΄
является зеркальным изображением точки А). Из
рисунка видно, что наименьшей длиной обладает
путь луча, отразившегося в точке О, для которой угол отражения равен углу падения. Заметим, что при удалении точки О΄ от точки О геометрическая длина пути неограниченно возрастает, так что в данном случае имеется только один экстремум – минимум.
Похожий материал - Реферат: Глобальная история Вселенной (физика)
Теперь найдем точку, в которой должен преломиться луч, распространяясь от А к В, чтобы оптическая длина пути была экстремальна (рис. 3). Для произвольного луча оптическая длина пути равна:
| |
Чтобы найти экстремальное значение, продифференцируем L по x и приравняем производную к нулю
| |
Множители при n и n равны соответственно sin υ и sin υ΄΄. Таким образом, получается соотношение:
| |
выражающие закон преломления.