Реферат
На тему: «Геометрична оптика і квантові властивості світла.»
Виконав Шайхутдінов Талгат
Геометрична оптика
Геометричною оптикою називається розділ оптики, в якому вивчаються закони поширення світлової енергії в прозорих середовищах на основі уявлення про світловому промені.
Світловий промінь - це не пучок світла, а лінія вказує напрям поширення світла.
Основні закони:
1. Закон про прямолінійному поширення світла.
Світло в однорідному середовищі поширюється прямолінійно. Прямолінійністю поширення світла пояснюється утворення тіні, тобто місце, куди не проникає світлова енергія. Від джерел малих розмірів утворюється різко окреслена тінь, а великих розмірів створюють тіні і півтіні, в залежності від величини джерела і відстані між тілом і джерелом.
2. Закон відображення. Кут падіння дорівнює куту відображення.
Падаючий промінь, відбитий промінь і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, відновлений в точці падіння променя, лежать в одній площині
α-кут падіння β-кут відбиття γ-перпендикуляр опущений в точку падіння
3. Закон заломлення.
На межі розділу двох середовищ світло змінює напрямок свого поширення. Частина світлової енергії повертається в першу середу, тобто відбувається віддзеркалення світла. Якщо друга середа прозора, то частина світла при певних умовах може пройти через кордон середовищ також змінюючи при цьому, як правило, напрям поширення. Це явище називається заломленням світла.
α-кут падіння β-кут заломлення.
Падаючий промінь, відбитий промінь і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, відновлений в точці падіння променя, лежать в одній площині. ставлення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є незмінною для двох даних середовищ.
Постійна n називається відносним показником заломлення або показником заломлення другого середовища відносно першого.
Хід променів у трикутній призмі
В оптичних приладах часто застосовується трикутна призма зі скла або інших прозорих матеріалів.
Хід променів у перерізі трикутної призми
Промінь, що проходить через трикутну скляну призму, завжди прагне до її підстави.
Кут φназивается заломлюючим кутом призми. Кут відхилення променя θ залежить від показання заломлення n призми і кута падіння α.В оптичних приладах часто застосовують оптичні призми у вигляді рівнобедреного прямокутного трикутника. Їх застосування засноване на тому що граничний кут повного відображення для скла равенα 0 = 45 0
Хід променів в призмах такого виду
Поведінка променів при перехожденіі з середовища одного типу в іншу.
При попаданні променя з менш щільного середовища в більш щільну відбувається заломлення і промінь притискається до перпендикуляру опущеному в точку падіння
α - кут падіння, β-кут заломлення
При попаданні променя з більш густого середовища в менш щільну відбувається заломлення і промінь притискається до межі поділу середовищ.
α-кут заломлення, β-УОЛ падіння
Лінза
Прозоре тіло, обмежене з двох сторін сферичними поверхнями називається лінзою
Рис 1.
Рис2 Рис 3 Рис 4
Зазвичай лінзи роблять зі скла. Пряму ГО 1 проходить через центри сферичних поверхонь називають головною оптичною віссю (рис1).
Лінзи середина яких більше, ніж краю, називають збирають (рис 2)
Лінзи зображені на малюнку 3 називають розсіюючими.
Будь-яку лінзу можна представити, як сукупність скляних призм (Рис 4).
У повітрі збирає лінза відхиляє промені до головної оптичної осі, а розсіююча - від головної оптичної осі.
Розглянемо тонку лінзу. Тобто лінзу у якої її товщина АВ багато менше радіусів R 1 і R 2. Усі наступні міркування відносяться до тонкої лінзи. Як сферичні і плоскі дзеркала, лінзи створюють зображення джерел світла. Це означає, що світло виходячи з будь - якої точки предмета, після заломлення в лінзі знову збирається в одній точці (зображення), незалежно від того, через яку частину лінзи пройшли промені. У разі якщо пройшли через лінзу сходяться, вони утворюють дійсне зображення. Якщо пройшли через лінзу промені розходяться, то перетинаються в одній точці не самі промені, а їх продовження. зображення тоді є уявним.
Розсіююча лінза
Промені паралельні головній оптичній осі лінзи після заломлення розсіює лінзою будуть розбіжними, а їх продовження перетинаються в головному фокусі розсіює лінзи він є уявним і розташований на відстані F від лінзи
Другий мінімальний головний фокус знаходиться з іншого боку лінзи на тій же відстані якщо середовище по обидві сторони лінзи одна і та ж.
Збирає лінза
Точка в якій збираються після заломлення промені падають на лінзу називається головним фокусом лінзи, а відстань від фокуса до Лізи називається фокусною відстанню
Фокусів у лінзи два
Площина перпендикулярна головною до головної оптичної осі лінзи і що проходить через фокус називається фокальній площиною.
Помістивши світиться тачку в будь-якому місці фокальній площині, отримаємо після заломлення паралельні промені.
Побудова зображення в лінзах
Властивості лінзи визначаються головним чином, розташуванням її фокусів. Це означає, що знаючи відстань від джерела до лінзи і фокусна відстань можна визначити відстань до зображення не розглядаючи ходу променів у лінзі.
Збирає лінза 
Розсіююча лінза
При побудові зображення світної точки (предмета) з усього потоку променів падаючих на лінзу, вибирають 2 променя:
1. Луч що йде через оптичний центр, він проходить не заломлюючись.
2. Промінь йде II будь-якої оптичної осі, після заломлення цей промінь пройде через фокус лежить на цій оптичної осі.
3. Промінь, що проходить через передній фокус лінзи, такий промінь після заломлення піде II головної оптичної осі.
4. Промінь, що проходить через передній подвійний фокус, після заломлення цей промінь походить через задній подвійний фокус.
Хід цих 4 променів простежити найбільш просто. Найчастіше при побудові використовують перші два промені.
Якщо світна точка лежить на головній оптичній осі, то для її побудови необхідно повісті побічну оптичну вісь.
Приклади:
Квантові властивості світла
Світло можна уявити не тільки з хвильової точки зору, але і як потік своєрідних частинок - квантів світла (фотонів)
Основна характеристика кванта - це енергія. Монохроматичний світловий потік складається з фотонів з однаковою світловий енергією
Енергія фотона дорівнює
E = hν = QUOTE
Де h = 6.62 X 10 -34 Дж сек - постійна Планка, ν-Частота світла (Гц), С-швидкість світла у вакуумі м / сек, Х-Довжина хвилі (м)
Фотоефект
Явище, що полягає в тому, що металеві тіла, піддані опроміненню світлом випускають електрони називається фотоефектом. Фотоефект - це виривання електронів з поверхні металу під дією світла.
Теорія фотоефекту була створена великим німецьким фізиком Ейнштейном. Відповідно до цієї теорії енергія кванта світла hν йде на здійснення роботи виходу А, тобто роботи, яку потрібно зробити для відриву електрона з поверхні металу, на повідомлення електрону кінетичної енергії.
hν = А - QUOTE
Для кожного тіла фотоефект спостерігається лише в той разі, якщо частота світла більше мінімального значення ν м. Це мінімальне значення називають червоним кордоном фотоефекту.
ν м = QUOTE
На тему: «Геометрична оптика і квантові властивості світла.»
Виконав Шайхутдінов Талгат
Геометрична оптика
Геометричною оптикою називається розділ оптики, в якому вивчаються закони поширення світлової енергії в прозорих середовищах на основі уявлення про світловому промені.
Світловий промінь - це не пучок світла, а лінія вказує напрям поширення світла.
Основні закони:
1. Закон про прямолінійному поширення світла.
Світло в однорідному середовищі поширюється прямолінійно. Прямолінійністю поширення світла пояснюється утворення тіні, тобто місце, куди не проникає світлова енергія. Від джерел малих розмірів утворюється різко окреслена тінь, а великих розмірів створюють тіні і півтіні, в залежності від величини джерела і відстані між тілом і джерелом.
2. Закон відображення. Кут падіння дорівнює куту відображення.
Падаючий промінь, відбитий промінь і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, відновлений в точці падіння променя, лежать в одній площині
α-кут падіння β-кут відбиття γ-перпендикуляр опущений в точку падіння
3. Закон заломлення.
На межі розділу двох середовищ світло змінює напрямок свого поширення. Частина світлової енергії повертається в першу середу, тобто відбувається віддзеркалення світла. Якщо друга середа прозора, то частина світла при певних умовах може пройти через кордон середовищ також змінюючи при цьому, як правило, напрям поширення. Це явище називається заломленням світла.
α-кут падіння β-кут заломлення.
Падаючий промінь, відбитий промінь і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, відновлений в точці падіння променя, лежать в одній площині. ставлення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є незмінною для двох даних середовищ.
Постійна n називається відносним показником заломлення або показником заломлення другого середовища відносно першого.
Хід променів у трикутній призмі
В оптичних приладах часто застосовується трикутна призма зі скла або інших прозорих матеріалів.
Хід променів у перерізі трикутної призми
Промінь, що проходить через трикутну скляну призму, завжди прагне до її підстави.
Кут φназивается заломлюючим кутом призми. Кут відхилення променя θ залежить від показання заломлення n призми і кута падіння α.В оптичних приладах часто застосовують оптичні призми у вигляді рівнобедреного прямокутного трикутника. Їх застосування засноване на тому що граничний кут повного відображення для скла равенα 0 = 45 0
Хід променів в призмах такого виду
Поведінка променів при перехожденіі з середовища одного типу в іншу.
При попаданні променя з менш щільного середовища в більш щільну відбувається заломлення і промінь притискається до перпендикуляру опущеному в точку падіння
α - кут падіння, β-кут заломлення
При попаданні променя з більш густого середовища в менш щільну відбувається заломлення і промінь притискається до межі поділу середовищ.
α-кут заломлення, β-УОЛ падіння
Лінза
Прозоре тіло, обмежене з двох сторін сферичними поверхнями називається лінзою
Рис 1.
Рис2 Рис 3 Рис 4
Зазвичай лінзи роблять зі скла. Пряму ГО 1 проходить через центри сферичних поверхонь називають головною оптичною віссю (рис1).
Лінзи середина яких більше, ніж краю, називають збирають (рис 2)
Лінзи зображені на малюнку 3 називають розсіюючими.
Будь-яку лінзу можна представити, як сукупність скляних призм (Рис 4).
У повітрі збирає лінза відхиляє промені до головної оптичної осі, а розсіююча - від головної оптичної осі.
Розглянемо тонку лінзу. Тобто лінзу у якої її товщина АВ багато менше радіусів R 1 і R 2. Усі наступні міркування відносяться до тонкої лінзи. Як сферичні і плоскі дзеркала, лінзи створюють зображення джерел світла. Це означає, що світло виходячи з будь - якої точки предмета, після заломлення в лінзі знову збирається в одній точці (зображення), незалежно від того, через яку частину лінзи пройшли промені. У разі якщо пройшли через лінзу сходяться, вони утворюють дійсне зображення. Якщо пройшли через лінзу промені розходяться, то перетинаються в одній точці не самі промені, а їх продовження. зображення тоді є уявним.
Розсіююча лінза
Промені паралельні головній оптичній осі лінзи після заломлення розсіює лінзою будуть розбіжними, а їх продовження перетинаються в головному фокусі розсіює лінзи він є уявним і розташований на відстані F від лінзи
Другий мінімальний головний фокус знаходиться з іншого боку лінзи на тій же відстані якщо середовище по обидві сторони лінзи одна і та ж.
Збирає лінза
Точка в якій збираються після заломлення промені падають на лінзу називається головним фокусом лінзи, а відстань від фокуса до Лізи називається фокусною відстанню
Фокусів у лінзи два
Площина перпендикулярна головною до головної оптичної осі лінзи і що проходить через фокус називається фокальній площиною.
Помістивши світиться тачку в будь-якому місці фокальній площині, отримаємо після заломлення паралельні промені.
Побудова зображення в лінзах
Властивості лінзи визначаються головним чином, розташуванням її фокусів. Це означає, що знаючи відстань від джерела до лінзи і фокусна відстань можна визначити відстань до зображення не розглядаючи ходу променів у лінзі.
При побудові зображення світної точки (предмета) з усього потоку променів падаючих на лінзу, вибирають 2 променя:
1. Луч що йде через оптичний центр, він проходить не заломлюючись.
2. Промінь йде II будь-якої оптичної осі, після заломлення цей промінь пройде через фокус лежить на цій оптичної осі.
3. Промінь, що проходить через передній фокус лінзи, такий промінь після заломлення піде II головної оптичної осі.
4. Промінь, що проходить через передній подвійний фокус, після заломлення цей промінь походить через задній подвійний фокус.
Хід цих 4 променів простежити найбільш просто. Найчастіше при побудові використовують перші два промені.
Якщо світна точка лежить на головній оптичній осі, то для її побудови необхідно повісті побічну оптичну вісь.
Приклади:
Квантові властивості світла
Світло можна уявити не тільки з хвильової точки зору, але і як потік своєрідних частинок - квантів світла (фотонів)
Основна характеристика кванта - це енергія. Монохроматичний світловий потік складається з фотонів з однаковою світловий енергією
Енергія фотона дорівнює
E = hν = QUOTE
Де h = 6.62 X 10 -34 Дж сек - постійна Планка, ν-Частота світла (Гц), С-швидкість світла у вакуумі м / сек, Х-Довжина хвилі (м)
Фотоефект
Явище, що полягає в тому, що металеві тіла, піддані опроміненню світлом випускають електрони називається фотоефектом. Фотоефект - це виривання електронів з поверхні металу під дією світла.
Теорія фотоефекту була створена великим німецьким фізиком Ейнштейном. Відповідно до цієї теорії енергія кванта світла hν йде на здійснення роботи виходу А, тобто роботи, яку потрібно зробити для відриву електрона з поверхні металу, на повідомлення електрону кінетичної енергії.
hν = А - QUOTE
Для кожного тіла фотоефект спостерігається лише в той разі, якщо частота світла більше мінімального значення ν м. Це мінімальне значення називають червоним кордоном фотоефекту.
ν м = QUOTE