Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| Гл. IX. Основные законы геометрической оптики
нутое изображение расположенного перед ней ярко освещенно- го объекта (например, нить лампы накаливания). Изображение Рис. 177. Изображение предмета в «дырочной камере». Размеры отвер- стия камеры не показаны. Каждому лучу на самом деле соответствует конус лучей, поэтому изображение нити лампы оказывается слегка размытым х о р о ш о в о с п р о и з в о д и т ф о р м у п р е д м е т а и н е з а в и с и т о т ф о р м ы о т в е р с т и я, если отверстие доста- точно мало. Этот результат нетрудно понять. Действительно, от каждой точки источника через отверстие проходит узкий световой пучок, который дает на экране небольшое пятнышко, воспроизводя- щее форму отверстия. Свет от всего источника в целом дает на экране картину, н а р и с о в а н н у ю т а к и м и с в е т л ы- м и п я т н ы ш к а м и, накладывающимися друг на друга. Если размер отверстия таков, что отдельные пятнышки превосходят детали картины, то она получится размытой, плохо передающей объект. Но при достаточно малых размерах отверстия размеры пятнышек будут меньше деталей картины, и изображение полу- чится вполне удовлетворительное. Рис. 178 воспроизводит фотографию, полученную с помощью такой дырочной фотокамеры. Рис. 178. Фотография, полученная дырочной камерой Гл. IX. Основные законы геометрической оптики 217
На рис. 179 изображена схема действия «дырочной камеры» и вид изображений, полученных при разных размерах отвер- стия. Улучшение изображения при уменьшении размеров отвер- стия наблюдается лишь до известного предела. При дальнейшем уменьшении отверстия резкость картины начинает ухудшаться (рис. 179, г). При очень малых отверстиях «изображение» совсем теряет сходство с источником. Этот опыт показывает, что свет- Рис. 179. Схема действия дырочной камеры (вверху) и изображения источника света при разных размерах отверстий (внизу): а) диаметр отверстия около 3 мм; б) около 1 мм; в) около 0,5 мм; г) около 0,03 мм. Источником служит ярко освещенная щель в экране, имеющая вид стрелки ширины около 1 мм лые пятнышки, которые рисуют отдельные точки источника, при малых размерах отверстия р а с ш и р я ю т с я настолько, что превосходят детали картины, которая размывается тем больше, чем меньше отверстие. Но так как эти пятнышки есть следы световых пучков, вырезаемых отверстием, то опыт обнаруживает р а с ш и р е н и е светового пучка при чрезмерном уменьшении отверстия. Итак, мы не можем физически выделить сколь угодно узкий пучок. Мы должны ограничиться выделением по воз- можности узких световых пучков конечной ширины и заменить их затем линиями, представляющими как бы оси этих пучков. Таким образом, световые лучи являются геометрическим по-
Польза, которую мы извлекаем из этого понятия, состоит в том, что с его помощью мы можем устанавливать направле- ние распространения световой энергии. Законы, определяющие изменение направления лучей, позволяют решать очень важные в оптике задачи об изменении направления распространения све- товой энергии. Для разбора такого рода задач вполне уместно за- менить физическое понятие — световую волну — геометрическим 218 Гл. IX. Основные законы геометрической оптики понятием — лучом — и проводить все рассуждения с помощью лучей. Однако далеко не всегда вопрос о характере распростра- нения световых волн может быть решен при помощи понятия о световых лучах. Существует много оптических явлений (опыты с дырочной камерой при достаточно малых размерах отверстия являются примером таких явлений), для понимания которых необходимо обратиться непосредственно к рассмотрению свето- вых волн. Рассмотрение световых явлений с волновой точки зрения возможно, конечно, и для решения более простых задач, где и метод лучей дает вполне удовлетворительные результаты. Но так как метод лучей значительно проще, то его и применяют обычно для рассмотрения всех вопросов, для которых он приго- ден. Поэтому надо отдавать себе ясный отчет, для какого круга задач и с какой степенью точности можно использовать геомет- рические лучи, а где применение их приводит к значительным ошибкам и, следовательно, недопустимо. Таким образом, метод оптики лучей или, как ее называют,
приемом решения, совершенно достаточным для разбора опреде- ленного круга вопросов. Поэтому одна из задач изучения оптики состоит в приобретении уменья правильно использовать метод лучей и устанавливать границы его применения.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|