Закон прямолинейного распространения света. В прозрачной однородной среде световые лучи являются прямыми линиями. Закон прямолинейного света объясняет образование тени и полутени (рис.45, рис.46).
Рис.45 Схема лунного затмения
Рис.46 Схема солнечного затмения
Закон отражения света -
1) падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к отражающей поверхности, проведённый в точке падения, лежат в одной плоскости.
2) Угол отражения равен углу падения.
Рис.47 Закон отражения света
Закон отражения имеет одно простое, но очень важное геометрическое следствие. Давайте посмотрим на рис. 48. Пусть из точки A исходит световой луч. Построим точку A1, симметричную точке A относительно отражающей поверхности KL.
Рис.48 Построение отраженного луча
Из симметрии точек A и A1 ясно, что AOK = A1OK. Кроме того, AOK + AOC = 900.Поэтому A1OВ = 2= 2(AOK + AOC) = 1800 и, следовательно, точки A1, O и B лежат на одной прямой! Отражённый луч OB как бы выходит из точки A1, симметричной точке A относительно отражающей поверхности.
Построение изображений в плоском зеркале
Для построения изображения плоском зеркале нужно:
1)Провести из точки два луча на отражающую поверхность. По закону отражения света угол падения равен углу отражения.
2) Из отраженных лучей провести мнимые лучи в обратную распространения луча сторону.
3) Точка пересечения этих лучей и будет изображением.
4) Поскольку изображение строится с помощью мнимых лучей, то изображение считается мнимым
Рис.49 Построение изображения в плоском зеркале.
Закон преломления света
Рис.50 Закон преломления света
1) Падающий луч, преломлённый луч и нормаль к поверхности, проведённая в точке падения, лежат в одной плоскости.
2) Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно показателю преломления среды:
где  – скорость распространения света в первой среде,  – скорость распространения света во второй среде (м/с),  – длина волны в первой среде,  – длина волны во второй среде (м, метр),  –показатель преломления второй среды,  – показатель преломления света для первой среды,  – относительный показатель преломления первой среды относительно второй
Следствия закона преломления света. Переходя из оптически менее плотной среды в оптически более плотную, световой луч после преломления идёт ближе к нормали (рис.51). В этом случае угол падения больше угла преломления α >β:
Рис.51 Переход света из оптически менее плотной среды в оптически более плотную среду
Наоборот, переходя из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, луч
отклоняется дальше от нормали (рис. 52). Здесь угол падения меньше угла преломления: α<β.
 Рис.52 Переход света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду
Принцип обратимости световых лучей. Траектория луча не зависит от того, в прямом или обратном направлении распространяется луч. Двигаясь в обратном направлении, луч пойдёт в точности по тому же пути, что и в прямом направлении.
Полное внутреннее отражение. Явление, наблюдаемое при переходе световых лучей из более плотной среды в менее плотную. Преломленный луч при переходе световых лучей из более плотной среды в менее плотную всегда больше угла падения. По мере увеличения угла падения, угол преломления тоже увеличивается и в некоторый момент времени угол преломления будет равен 900 (преломленный луч ОА будет распространяться по поверхности воды рис.53)
Рис.53 Полное внутреннее отражение
Угол α0 называется предельным углом полного отражения. Его величину легко найти из закона преломления:
|
Линза
Линза — это оптически прозрачное однородное тело, ограниченное с двух сторон двумя сферическими (или одной сферической и одной плоской) поверхностями.
В зависимости от форм различаютсобирающие (положительные) и рассеивающие (отрицательные) линзы. К группе собирающих линз обычно относят линзы, у которых середина толще их краёв, а к группе рассеивающих — линзы, края которых толще середины. Следует отметить, что это верно только если показатель преломления у материала линзы больше, чем у окружающей среды. Если показатель преломления линзы меньше, ситуация будет обратной. Например пузырёк воздуха в воде — двояковыпуклая рассеивающая линза.
Рис.54 Виды линз: Собирающие: 1 — двояковыпуклая 2 — плоско-выпуклая 3 — вогнуто-выпуклая (положительный(выпуклый) мениск) Рассеивающие: 4 — двояковогнутая 5 — плоско-вогнутая 6 — выпукло-вогнутая (отрицательный(вогнутый) мениск)
Линзы характеризуются, как правило, своей оптической силой (измеряется в диоптриях), и фокусным расстоянием.
Оптическая сила линзы - величина, характеризующая преломляющую способность линз. Измеряется в диоптриях (обозначение: дптр): 1 дптр=1 м−1
Формула тонкой линзы
|
Характеристики линз
Рис.55 Обозначение тонкой собирающей линзы
Рис.56 Обозначение тонкой рассеивающей линзы
В каждом случае прямая FF – это главная оптическая ось линзы, а сами точки F – ее фокусы. Оба фокуса расположены симметрично относительно линзы. Точка О – оптический центр линзы.
Рис.57 Побочная оптическая ось, фокальная плоскость и побочный фокус линзы.
Расстояние от оптического центра линзы О до фокуса линзы F – фокусное расстояние
Плоскость проведенная через фокус линзы, перпендикулярная главной оптической оси линзы – фокальная плоскость (рис.13)