Закон отражения света

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Им. Ф.М. ДОСТОЕВСКОГО

Геометрическая оптика

Учебно-методическое пособие по курсам «Оптика» и «Общий физический практикум»

Омск

2019

Рецензенты:

 

К.ф.-м.н. Н.А. Давлеткильдеев (КНИОРП ОНЦ СО РАН)

К.ф.-м.н., Г.М. Серопян (ФГБОУ ВО ОмГУ им. Ф.М. Достоевского)

 

 

Геометрическая оптика: учебно-методическое пособие по курсам «Оптика и «Общий физический практикум»/ авт.: Б.Т. Байсова, Л.В. Баранова.– Омск: изд-во Ом.гос.ун-та, 2019.–29 с.

 

 

В пособии представлены краткие теоретические сведения по разделу волновой оптики «Геометрическая оптика», обеспечивающие выполнение цикла лабораторных работ. Пособие также включает в себя лабораторный практикум и представляет собой самостоятельное руководство к лабораторным занятиям для студентов физического факультета. Практикум содержит описание выполнение лабораторных работ по курсам «Оптика» и «Общий физический практикум».

Предназначено для обучающихся по направлениям подготовки бакалавров 03.03.02 «Физика», 03.03.03 «Радиофизика». 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………………………4

ГЛАВА 1. Основные теоретические сведения……………………...…………..5

1. Законы распространения света …..………………………………..….…5

1.1. Закон независимости световых пучков …………...………………..5

1.2. Закон независимости световых пучков ….…………………...…….5

1.3. Закон отражения света ….……………………………………………5

1.4. Закон преломления света………………………………..………….....6

2. Зеркальное и диффузное отражение ……………………………………….. 7

3. Характеристики центрированной оптической системы………………….. 7

4. Линзы …………………………………………………………………………...12

4.1. Виды линз………………………………………………………….…….12

4.2. Тонкая линза……………………………………………………………..12

4.3. Изображение в линзах…………………………………………………..13

5. Зрительные трубы. Разрешающая способность зрительных труб………13

ГЛАВА 2. Лабораторный практикум…………..……………………………....17

2.1.  Измерение фокусных расстояний тонких и толстых линз ….………….....17

2.2. Моделирование зрительных труб ………………………………………..26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………..………………..…29

ПРЕДИСЛОВИЕ

Целью настоящего учебно-методического пособия является ознакомление студентов с основными теоретическими сведениями по теме «Геометрическая оптика» с последующим закреплением теории на практике при выполнении лабораторных работ.

Пособие способствует формированию у студентов практических навыков работы на оптическом оборудовании с возможностью наглядного наблюдения изучаемых явлений с последующим оформлением результатов эксперимента.   

В первой главе изложены краткие теоретические сведения. В представленном теоретическом материале рассмотрены основные законы распространения света, способы получения когерентных волн в оптике, расчет интерференционной картины, интерференция в тонких пленках. Во второй главе представлен лабораторный практикум, включающий пять работ: «Определение длины световой волны с помощью колец Ньютона», «Определение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля», «Определение толщины пластинки с помощью наблюдения интерференционных полос равного наклона», «Измерение показателей преломления жидкостей с помощью интерферометра Релея», «Изучение интерференции поляризованных лучей». По каждой работе представлены методические указания о порядке ее выполнения, описание лабораторных установок, а также перечень контрольных вопросов и список рекомендуемой литературы.

Геометрическая оптика

Геометрическая оптика – это раздел оптики, в котором изучаются законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче.

Световой луч – это линия, имеющая направление, вдоль которого распространяется энергия световых волн.

В основу формального построения геометрической оптики положено четыре закона, установленных опытным путем:· закон прямолинейного распространения света;· закон независимости световых лучей;· закон отражения;· закон преломления света.

В однородной среде свет распространяется прямолинейно, а на границе раздела сред с разными показателями преломления происходят явления отражения и преломления.

 

Законы распространения света

1.1. Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде (в частности, в вакууме) лучи света распространяются прямолинейно.

Прямолинейностью распространения света объясняется образование тени, т.е. области, куда не поступает световая энергия. При малых размерах источника (светящаяся точка) получается резко очерченная тень. При больших размерах источника создаются нерезкие тени.

Дело в том, что от каждой точки источника свет распространяется прямолинейно и предмет, освещенный уже двумя светящимися точками, даст две несовпадающие тени, наложение которых образует тень неравномерной густоты. Полная тень при протяженном источнике образуется лишь в тех участках экрана, куда свет не попадает совсем. По краям полной тени располагается более светлая область. Это полутень.

1.2. Закон независимости световых пучков: энергия в каждом пучке распространяется независимо от других пучков; освещенность поверхности, на которую падает несколько пучков, равна сумме освещенностей, создаваемых каждым пучком в отдельности.

Закон отражения света.

Луч света в однородной среде прямолинеен до тех пор, пока он не дойдет до границы этой среды с другой средой. На границе двух сред луч меняет свое направление. Часть света (а в ряде случаев и весь свет) возвращается в первую среду. Это явление называется отражением света. Одновременно свет частично проходит во вторую среду, меняя при этом направление своего распространения - преломляется.