Геометриялық оптика Құлас Қуаныш

Оптика жарықтың физикалық табиғатын және оның қасиеттерін, затпен әсерлесуін зерттейтін физиканың бөлігі.

.

Геометриялық оптикада кескіндердің жарық сәулелері көмегімен қалыптасуын қарастырады. Геометриялық оптика негізінде жарықтың изотропты орталарда түзу сызықты таралу заңы және жарық сәулелерінің тәуелсіз таралу заңы; оптикалық қасиеттері әртүрлі орталар шекараларындағы сыну және шағылу заңдары алынады. Жарық сәулелерінің табиғаты геометриялық оптикада қарастырылмайды. Практикалық мәселелердің көпшілігін геометриялық оптика заңдары көмегімен шешуге болады. Оптикалық аспап теориясы соның ішінде аберрациялар теориясы және оптикалық жүйелерді есептеу әдістері негізінен геометриялық оптика заңдарына сүйенеді.

Сызық бойымен жарық энергиясы ағыны таралатын геом. сызық жарық сәулесі деп аталады. Жарық сәулесі түсінігін оптикалық біртекті емес ортада жарық дифракциясы ескерілмеген жағдайда ғана пайдалануға болады. Ал бұл жарық толқынының ұзындығы біртекті емес орта мөлшерінен көп кіші болған жағдайда мүмкін. "Геометриялық оптика" Геометриялық оптика заңдары көп ретте оптикалық жүйелердің жеңілдетілген, бірақ көп жағдайда дәл теориясын жасауға мүмкіндік береді. Геометриялық оптика, негізінен, оптикалық кескіннің пайда болуын түсіндіреді, оптикалық жүйелер аберрацияларын есептеп шығаруға және оларды түзету әдістерін жетілдіруге, оптикалық жүйелер арқылы өтетін сәулелер шоғының энергет. қатысын табуға мүмкіндік береді. Дегенмен, барлық толқындық құбылыстар, сондай-ақ, кескіннің сапасына ықпал ететін және оптикалық приборлардың ажыратқыштық шамасын анықтайтын дифракциялық құбылыстар Геометриялық оптикада қарастырылмайды.

Тәуелсіз таралатын жарық сәулелері туралы түсінік ежелгі ғылымда пайда болды. Ежелгі грек оқымыстысы Евклид жарықтың түзу сызық бойымен таралуын және оның айнадан шағылу заңдарын тұжырымдады. 17 ғ-да бірқатар оптикалық приборлардың (көру түтігі, телескоп, микроскоп, т.б.) жасалуына және олардың кең қолданылуына байланысты Геометриялық оптика қарқынды дамыды. Голланд математигі В. Снелл және Р. Декарт жарық сәулелерінің екі ортаның шекаралық бөлігіндегі таралу заңдарын тәжірибелік жолмен анықтады. Геометриялық оптиканың теориялық негізі 17 ғ-дың соңында Ферма принципі ашылғаннан кейін қалыптасты. Ертеректе ашылған жарық сәулелерінің түзу сызық бойымен таралу, айнадан шағылу және сыну заңдары осы принциптің салдары болып табылады.

18 ғ-дан бастап геометриялық оптика оптикалық жүйелерді есептеу әдістерін жетілдіре отырып, қолданбалы ғылым ретінде дамыды. Классикалық электр динамикасы жасалғаннан кейін, геометриялық оптиканың формулаларын Максвелл теңдеулерінен алуға болатындығы дәлелденді. Геометриялық оптика теориясы іргелі түсініктері мен заңдарының (жарық сәулелері туралы түсінік, шағылу және сыну заңдары) аздығына қарамастан көптеген практикалық нәтиже алуға мүмкіндік беретін теория үлгісі болып есептеледі. Оптикалық құрылғылар теориясының көптеген есептері осы кезге дейін геометриялық оптикаға негізделген.

Геометриялық оптика

• Геометриялық оптика
• Геометриялық оптиканың негізіне келесі төрт заң жатады:
• 1) Жарықтың таралу заңы
• 2) Жарықтың сәулелерінің тәуелсіздік заңы
• 3) Жарықтың шағылу заңы
• 4) Жарықтың сыну заңы
• 1) Біртекті ортада жарық түзу сызықпен таралады.
• 2) Жарықтың сәулелері түйіскенде бір-біріне кедергі келтірмей, тәуелсіз таралады.
• 3) Жарық бір ортадан екінші ортаға түскенде орталар шекараларында аз-көпті шағылады. Түскен жарық, шағылған жарық және түсу нүктесіне тұрғызылған түзу бір жазықтықта жатады. Түсу бұрышы шағылу бұрышына тең болады.

4) Жарық бір мөлдір ортадан екінші мөлдір ортаға өткенде өзінің таралу бағытын өзгертеді, яғни сынады. 

Түсу бұрышының синусының сыну бұрышының синусына қатынасы тұрақты болады. мұндағы: - екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткіші, және сәйкесінше бірінші және екінші орталардың абсолют сыну көрсеткіштері. - екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткішінің сол орталардағы жарықтың таралу жылдамдықтарының қатынасы арқылы өрнектелуі. Сыну көрсеткіші үлкен ортаны оптикалық тығыз орта деп атайды. Жарық оптикалық тығыздығы үлкен ортадан тығыздығы аз ортаға өткенде байқалатын құбылысты толық ішкі шағылу деп атайды.

Келесі өрнек толық ішкі шағылу заңы деп аталады: мұндағы: - толық ішкі шағылудың шекті бұрышы. Жарық сәулесінің оптикалық жүрген жолы деп сол ортаның сыну көрсеткішінің жарық сәулесінің жүрген жолының геометриялық ұзындығына көбейтіндісіне тең шаманы айтады. Геометриялық оптиканың заңдылықтарының негізіне Фермо принципі жатады. Кез-келген ортада жарық таралуына ең аз уақыт кететіндей бағытпен, яғни оптикалық ұзындығы ең аз болатындай бағытпен таралады.

НАЗАРЛАРЫҢЫЗҒА РАХМЕТ!

жүктеу/скачать 83,96 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: