В учебном пособии в конспективной форме изложены основные законы и рассмотрены понятия оптики. <...> ПРИРОДА СВЕТА Оптикой называется раздел физики, в котором изучаются закономерности излучения, поглощения и распространения света. <...> Геометрическая оптика не рассматривает вопрос о природе света. <...> Скорость распространения электромагнитных колебаний в разных средах различна, поэтому для ее определения используется абсолютный показатель преломления n, показывающий, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем в данной среде: n = c v , где c — скорость света в вакууме; v — скорость света в данной среде. <...> В однородной изотропной среде, прозрачной для световой волны определенной частоты, скорость распространения света v = c/n. <...> Основные понятия геометрической оптики Законы распространения света можно получить как следствие применения принципа Гюйгенса к случаю распространения световых волн. <...> 1.1 Геометрическая оптика — раздел физики, в котором изучаются явления распространения света на основе представления о луче; при этом поперечный размер световых пучков много меньше длины волны света. <...> Законы геометрической оптики В основе формального построения геометрической оптики лежат пять законов, установленных опытным путем. <...> Закон отражения: луч падающий, нормаль к отражающей поверхности в точке падения и луч отраженный лежат в одной плос6 Рис. <...> 1.3 кости; угол отражения γ равен углу падения α: α = γ. <...> Закон отражения света был известен еще до нашей эры. <...> Для плоских поверхностей падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела в точке падения (эта плоскость называется плоскостью падения), причем угол падения α (угол между нормалью к границе раздела и падающим лучом) равен углу отражения γ (углу между нормалью к границе раздела и отраженным лучом) (рис. <...> Если же луч света падает на зеркальную поверхность, то отраженный луч можно увидеть лишь в том случае, если глаз займет положение, для которого <...>
Оптика.pdf
УДК 373.53(075.8)
ББК 22.3
Ж81
Рецензенты: А. П. Власова, В.Г. Средин
Ж81
Жорина Л.В.
Оптика : учеб. пособие / Л.В. Жорина, Б.С. Старшинов. –
М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. – 86, [2] с. : ил.
В учебном пособии в конспективной форме изложены основные
законы и рассмотрены понятия оптики. Приведены примеры решения
типовых задач.
Пособие предназначено для учащихся физико-математического
лицея № 1580, изучающих курс физики по углублeнной программе
в соответствии с тематическим планом кафедры «Основы физики»
(СУНЦ-2) при МГТУ им. Н.Э. Баумана.
УДК 373.53(075.8)
ББК 22.3
-МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011
c
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Природа света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1. Диапазон световых волн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2. Развитие представлений о природе света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3. Основные понятия геометрической оптики . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4. Законы геометрической оптики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Примеры решения задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2. Оптические явления на границе раздела двух прозрачных сред . . . 12
2.1. Зеркальное и диффузное отражения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2. Плоское зеркало . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3. Сферическое зеркало. Формула сферического зеркала . . . . . . . . 15
2.4. Построение изображений, получаемых с помощью сферических
зеркал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Примеры решения задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3. Преломление света. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1. Полное внутреннее отражение света, предельный угол . . . . . . . 28
3.2. Прохождение света через плоскопараллельную пластину и через
трeхгранную призму. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Примеры решения задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4. Преломление света на сферической поверхности. . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.1. Преломление луча на сферической поверхности раздела прозрачных
сред . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.2. Линзы. Уравнение шлифовщика линз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.3. Формула тонкой линзы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.4. Построение изображений в тонких линзах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Примеры решения задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
86
Стр.86
5. Оптические системы и приборы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.1. Аберрации оптических систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.2. Оптическая сила системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.3. Проекционный аппарат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.4. Фотоаппарат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.5. Глаз как оптическая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.6. Лупа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.7. Микроскоп . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.8. Зрительные трубы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.9. Телескоп. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Примеры решения задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
6. Волновая оптика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
6.1. Интерференция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
6.2. Дифракция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
6.3. Дисперсия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.4. Поляризация света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Примеры решения задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Стр.87