Закон прямолинейного распространения света

СОДЕРЖАНИЕ

 Введение…………………………………………………………………………3

1.  Основные законы оптических явлений…………………………………….. 5

2.  Виды линз………………….………………….……………….........................8

3. Идеальные оптические системы……………………….…………….............10

4. Составляющие оптических систем………………………………..….. ……13

5. Оптические системы вооружающие глаз………………………………...…16

6. Заключение………………………………………………………...…………21

7. Список литературы…………………………………………………….…….22

 

 

 

Введение

Оптика - раздел физики, в котором изучается природа оптического излучения (света), его распространение и явления, наблюдаемые при взаи-модействии света и вещества. Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика - часть общего учения об элек-тромагнитном поле.
Оптика - это учение о физических явлениях, связанных с распростра-нением коротких электромагнитных волн, длина которых составляет при-близительно 10-5-10-7 м. Значение именно этой области спектра электро-магнитных волн связано с тем, что внутри нее в узком интервале длин волн от 400-760 нм лежит участок видимого света, непосредственно вос-принимаемого человеческим глазом. Он ограничен с одной стороны рент-геновскими лучами, а с другой - микроволновым диапазоном радиоизлу-чения. С точки зрения физики происходящих процессов выделение столь узкого спектра электромагнитных волн (видимого света) не имеет особого смысла, поэтому в понятие "оптический диапазон" включает обычно ещё и инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.
Ограничение оптического диапазона условно и в значительной степе-ни определяется общностью технических средств и методов исследования явлений в указанном диапазоне. Для этих средств и методов характерны основанные на волновых свойствах излучения формирование изображений оптических предметов с помощью приборов, линейные размеры которых много больше длины λ излучения, а так же использование приёмников света, действие которых основано на его квантовых свойствах.
По традиции оптику принято подразделять на геометрическую, физи-ческую и физиологическую. Геометрическая оптика оставляет вопрос о природе света, исходит из эмпирических законов его распространения и использует представление о световых лучах, преломляющихся и отража-ющихся на границах сред с разными оптическими свойствами и прямоли-нейных в оптически однородной среде. Её задача - математически исследо-вать ход световых лучей в среде с известной зависимостью показателя преломления n от координат либо, напротив, найти оптические свойства и форму прозрачных и отражающих сред, при которых лучи происходят по заданному пути. Наибольшее значение геометрической оптики имеет для расчёта и конструирования оптических приборов - от очковых линз до сложных объективов и огромных астрономических инструментов.
Физическая оптика рассматривает проблемы, связанные с природой света и световых явлений. Утверждение, что свет есть поперечные элек-тромагнитные волны, основано на результатах огромного числа экспери-ментальных исследований дифракции света, интерференции, поляризации света и распространения в анизотропных средах.
Одна из важнейших традиционных задач оптики - получение изобра-жений, соответствующих оригиналам как по геометрической форме, так и по распределению яркости решается главным образом геометрической оп-тикой с привлечением физической оптики. Геометрическая оптика дает от-вет на вопрос, как следует строить оптическую систему для того, чтобы каждая точка объекта изображалась бы также в виде точки при сохране-нии геометрического подобия изображения объекту. Она указывает на ис-точники искажений изображения и их уровень в реальных оптических си-стемах. Для построения оптических систем существенна технология изго-товления оптических материалов с требуемыми свойствами, а также техно-логию обработки оптических элементов. Из технологических соображений чаще всего применяют линзы и зеркала со сферическими поверхностями, но для упрощения оптических систем и повышения качества изображений при высокой светосиле используют оптические элементы.

 

Основные законы оптических явлений.

 

Уже в первые периоды оптических исследований были на опыте установлены следующие четыре основных закона оптических явлений:

1. Закон прямолинейного распространения света.

2. Закон независимости световых пучков.

3. Закон отражения от зеркальной поверхности.

4. Закон преломления света на границе двух прозрачных сред.

Дальнейшее изучение этих законов показало, во-первых, что они имеют гораздо более глубокий смысл, чем может казаться с первого взгляда, и во-вторых, что их применение ограничено, и они являются лишь приближёнными законами. Установление условий и границ применимости основных оптических законов означало важный прогресс в исследовании природы света.

Сущность этих законов сводится к следующему.

Закон прямолинейного распространения света.

В однородной среде свет распространяется по прямым линиям.

Закон этот встречается в сочинениях по оптике, приписываемых Евклиду и, вероятно, был известен и применялся гораздо раньше.

Опытным доказательством этого закона могут служить наблюдения над резкими тенями, даваемыми точечными источниками света, или получение изображений при помощи малых отверстий. Рис. 1 иллюстрирует получение изображения при помощи малого отверстия, причем форма и размер изображения показывают, что проектирование происходит при помощи прямолинейных лучей.

    А                  

                                                                                                                             B'                 

                                                                                   

                                                                                        A'

     В

                                                200 см                                            20см

     Рис.1 Прямолинейное распространение света: получение изображения с помощью малого отверстия.

Закон прямолинейного распространения может считаться прочно установленном на опыте. Он имеет весьма глубокий смысл, ибо само понятие о прямой линии, по-видимому возникло из оптических наблюдений. Геометрическое понятие прямой как линии, представляющей кратчайшее расстояние между двумя точками, есть понятие о линии, по которой распространяется свет в однородной среде.

Более детальное исследование описываемых явлений показывает, что закон прямолинейного распространения света теряет силу, если мы переходим к очень малым отверстиям.

Так, в опыте, изображенном на рис. 1, мы получим хорошее изображение при размере отверстия около 0,5 мм. При последующем уменьшении отверстия - изображение будет несовершенным, а при отверстии около 0,5-0,1 мкм изображение совсем не получится и экран будет освещён практически равномерно.

1.2 Закон независимости световых пучков.

Световой поток можно разбить на отдельные световые пучки, выделяя их, например, при помощи диафрагм. Действие этих выделенных световых пучков оказывается независимым, т.е. эффект, производимый отдельным пучком, не зависит от того, действуют ли одновременно другие пучки или они устранены.