Салькеева, А. К. и др
жүктеу/скачать 0,62 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Жарықтың түзусызықты таралу заңы
- Шағылу заңы
- Толық ішкі шағылу
|
РЕСПУБЛИКАНСКАЯ МЕЖВУЗОВСКАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА Салькеева, А.К. и др.Оптика бөлімі 1. Сәулелік (геометриялық ) оптика туралы түсінік § 1.1 Фотометриялық өлшемдер Оптика – жарық табиғаты, жарықтық құбылыстардың заңдылықтары және жарық пен заттың әсерлесуін зерттейтін физика бөлімі. XVII ғасырдың соңында жарық табиғаты туралы 2 түрлі теория қалыптасты: негізін Ньютон қалаған корпускулалық терория және негізін Гюйгенс қалаған толқындық тероия. Корпускулалық теория бойынша жарық дегеніміз жарық көзінен өте үлкен жылдамдықпен шығатын материалдық бөлшектер(корпускулалар)ағыны болып табылады. Ал толқындық теория бойынша, жарық – бұл «әлемдік эфирде»,яғни бүкіл әлемді алатын қозғалмайтын тығыз ортада өте үлкен жылдамдықпен таралатын және жарық көзінен шығатын толқын. Екі теорияда да жарықтың сынуы мен шағылуы түсіндіріледі. Алайда дифракция, интерференция, жарық поляризациясы сияқты құбылыстар екі теорияда да толық түсіндірілмейді. XIX ғасырда Юнг пен Френель толқындық тероияны жетілдірген болатын. Гюйгенс-Френель принципі осы теория негізіне салынған. Максвелл теориясы бойынша жарық электромагниттік толқын болып табылады. Жарықтың электромагниттік теориясының дәлелінің негізі Физо, Фук, Майкельсон тәжерибелері болып табылады. Физо, Фуко, Майкельсон тәжерибелері жарықтың электромагниттік теориясының айқын дәлелі бола алады. Сондай-ақ, Лебедев тәжірибесі де жарықтың электромагниттік тероиясының маңызды дәлелі бола алады. Оның қатты денелердегі өлшеген жарық қысымы Максвелл теориясы негізінде есептелген электромагниттік толқындардың қысымымен тең болып шықты. Осылайша, жарықтың дуализмдік қасиеті бар: кей жағдайда толқындық, кей кезде корпускулалық қасиеттері байқалады. Әр түрлі орталарда жарық әр түрлі жылдамдықтармен қозғалады. Бұл жылдамдық жарықтың вакуумдағы жылдамдығынан кем болады. Барлық нүктелерінде Жарық бірдей жылдамдықпен қозғалатын орта біртекті орта деп аталады. Толқындық теория негізінде монохроматты жарықтың екі түрлі біртекті орталардың бөлінуінің жазық шекарасындағы жарықтың шағылу және сыну құбылыстарының заңдылықтарын қарастырайық. Жарықтың түзусызықты таралу заңы: Оптикалық біртекті ортада жарық түзусызықты таралады. Мысалы: колеңкенің болуы. Егер жарық өте кішкентай саңылаудан өтетін болса, бұл заң бұзылады. Саңылау неғұрлым кіші болса, соғұрлым жарық түзусызықты таралудан ауытқиды. 1- сурет Шағылу заңы: шағылған сәуле түскен сәулемен екі ортаның бөлу шекарасы перпендикулярмен бөлінген жазықтықта жатады. Шағылу бұрышы мен түсу бұрышы өзара тең.
Сыну заңы: сынған сәуле түскен сәулемен екі ортаның бөлу шекарасы перпендикулярмен бөлінген бір жазықтықта жатады. Түсу бұрышынң синусының сыну бұрышының синусына қатынасы берілген орталар үшін тұрақты шама болып табылады.
- 2-ші ортаның 1-ші ортамен салыстырғандағы сыну көрсеткіші. Сыну көрсеткіші жарықтың бір ортадан екінші ортаға өткендегі жарық жылдамдығының қалай өзгеретінін көрсетеді, және 2 ортадағы жарық жылдамдығының қатынасымен анықталады.
Егер жарық вакуумнан қандай да бір ортаға өтсе (вакуумдағы жарық жылдамдығы с әріпімен белгіленеді және ол -қа тең), онда осы ортаның вакуммен салыстырғандағы сыну көрсеткіші абсолю сыну көрсеткіші деп аталады.
яғни жарық жылдамдығы с болатын вакууммен салыстырғандағы осы орталардың абсолют көрсеткіштері болады. ni=c/vi. Осы қатынасты қолдана отырып сыну заңын мына түрге келтіреміз:
Осы симметриялы қатынастан жарық сәулелерінің қайтымдылығы туады. Яғни түскен және сынған сәулелер орындарымен ауысады. Бөлу шекарасына түсетін көрінбейтін жұтылмайтын орталар үшін Фтүсу сәулелік ағыны 2 құрамдас бөлікке бөлінеді:
Шағылу коэффиценті =Фшағылу/Фтүсу жарықтың электромагниттік теориясының формулаларымен есептеледі, және 2 ортаның да сыну көрсеткішіне, түсу бұрышына, сондай-ақ сәуленің поляризация дәрежесіне тәуелді. Егер n2=n1 болса, онда және сыну көрсеткішінің шамасы бірдей ортаның болу сызығы көрінбей қалады. Ауаның сыну көрсеткіші оның тығыздығы өскен сайын ұлғаяды және nауа -1 айырмасы жазықтыққа тура пропорционал. Жер қабатынан көтерілген сайын ауа тығыздығы азаяды, соған сәйкес оның сыну көрсеткіші де кемиді. Үстіге жіберілген жарық сәулесі өз жолында сыну көрсеткіші кемитін бір текті емес ортаға жолығады. Ортаның біртекті болмауы бір уақытта екі түрлі құбылыс тудырады: жарықтың қисық сызықты таралуы; және оның жиіленген үзіліссіз жан жаққа таралуы. Осымен жұлдыздардың жарқырауы түсіндіріледі, яғни жылы ауаның шығыстағы ағымдары көріне бастайды. Жер қабатында ауаның қатты ысуы мираждың пайда болуына алып келеді: сәулелердің майысуының есебінен алыста орналасқан заттар көрініп, жақыннан көрінген сиақты болады. Электромагниттік тоерия негізінде диэлектрлік өтімділігі және магниттік өтімділігі ортада электромагниттік толқындардың таралу жылдамдығы мынаған тең: Осыдан, ортаның сыну көрсеткіші -ға тең. Бұл жерде μ және ε сәйкесінше магниттік және диэлектрлік өтімділіктер. 2-сурет Сыну көрсеткіші екі түрлі орталардан, сыну көрсеткіші төмен орта оптикалық аз тығыздалған деп аталады, ал сыну көрсеткіші жоғары орта – оптикалық көп тығыздалған. Оптикалық көп тығыздалған ортадан аз тығыздалған ортаға өткенде (n2 Бұл жағдайда сынған сәуле орталардың шекара жазықтығы бойымен өтеді. Түскен бұрышы α үлкен αпр болған жағдайда, сынған сәуле болмайды, ал түскен сәуле орталардың бөлу шекарасынан толығымен шағылады. (4 сәуле.) Толық ішкі шағылу құбылысы байқалады. Толық ішкі шағылу кезінде сыну бұрышы β=90˚ болған шартта ғана шекті бұрыш анықталады, яғни β=90˚ болғанда (8) өрнегін аламыз.
Толық ішкі шағылу құбылысы әр түрлі оптикалық приборларда (биноколь, перископ), сондай-ақ сыну көрсеткіштерін өлшеуде қолданылады. 3-сурет Бұл приборлардың негізгі бөлігі толық шағылу призмалары болып табылады. Толық шағылу жіңішке, еркін түрде иілген көрінбейтін оптикалық материалдан жасалған жіптер түрінде келетін жарық суларында қолданылады. 4-сурет жүктеу/скачать 0,62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|