Реферат: Геометрическая оптика и квантовые свойства света

Реферат

На тему: «Геометрическая оптика и квантовые свойства света.»

Выполнил Шайхутдинов Талгат


Геометрическая оптика

Геометрической оптикой называется раздел оптики, в котором изучаются законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче.

Световой луч – это не пучок света, а линия указывающая направление распространения света.

Основные законы:

1. Закон о прямолинейном распространении света .

Свет в однородной среде распространяется прямолинейно. Прямолинейностью распространения света объясняется образование тени, то есть место, куда не проникает световая энергия. От источников малых размеров образуется резко очерченная тень, а больших размеров создают тени и полутени, в зависимости от величины источника и расстояния между телом и источником.

2. Закон отражения. Угол падения равен углу отражения.

Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости

α-угол падения β-угол отражения γ-перпендикуляр опущенный в точку падения

3. Закон преломления.

На границе раздела двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, то есть происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то часть света при определенных условиях может пройти через границу сред также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света.

α-угол падения β- угол преломления.

Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред.

Постоянная n называется относительным показателем преломления или показателем преломления второй среды относительно первой.

Ход лучей в треугольной призме

В оптических приборах часто применяется треугольная призма из стекла или других прозрачных материалов .

Ход лучей в сечении треугольной призмы

Луч, проходящий через треугольную стеклянную призму, всегда стремится к её основанию.

Угол φназывается преломляющим углом призмы.Угол отклонения луча θ зависит от показания преломления n призмы и угла падения α.В оптических приборах часто применяют оптические призмы в виде равнобедренного прямоугольного треугольника. Их применение основано на том что предельный угол полного отражения для стекла равенα0=450

Ход лучей в призмах такого вида

Поведение лучей при перехождении из среды одного типа в другую.

При попадании луча из менее плотной среды в более плотную происходит преломление и луч прижимается к перпендикуляру опущенному в точку падения

α – угол падения, β- угол преломления

При попадании луча из более плотной среды в менее плотную происходит преломление и луч прижимается к границе раздела сред.

α-угол преломления, β-уол падения

Линза

Прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями называется линзой

Рис 1.

Рис2 Рис 3 Рис 4

Обычно линзы делают из стекла. Прямую ОО1 проходящую через центры сферических поверхностей называют главной оптической осью (рис1) .

Линзы середина которых больше, чем края, называют собирающими(рис 2)

Линзы изображенные на рисунке 3 называют рассеивающими.

Любую линзу можно представить, как совокупность стеклянных призм (Рис 4).

В воздухе собирающая линза отклоняет лучи к главной оптической оси, а рассеивающая – от главной оптической оси .

Рассмотрим тонкую линзу.то есть линзу у которой её толщина АВ много меньше радиусов R1 и R2. Все последующие рассуждения относятся к тонкой линзе. Как сферические и плоские зеркала, линзы создают изображения источников света. Это означает, что свет исходя из какой – либо точки предмета, после преломления в линзе снова собирается в одной точке( изображение), независимо от того, через какую часть линзы прошли лучи. В случае если прошедшие через линзу сходятся, они образуют действительное изображение. Если прошедшие через линзу лучи расходятся, то пересекаются в одной точке не сами лучи, а их продолжения. изображение тогда является мнимым.


Рассеивающая линза

Лучи параллельные главной оптической оси линзы после преломления рассеивающей линзой будут расходящимися, а их продолжения пересекаются в главном фокусе рассеивающей линзы он является мнимым и расположен на расстоянии F от линзы

Второй минимальный главный фокус находится с другой стороны линзы на том же расстоянии если среда по обе стороны линзы одна и та же .

Собирающая линза

Точка в которой собираются после преломления лучи падающие на линзу называется главным фокусом линзы, а расстояние от фокуса до лизы называется фокусным расстоянием

Фокусов у линзы два

Плоскость перпендикулярная главной к главной оптической оси линзы и проходящая через фокус называется фокальной плоскостью.

Поместив светящуюся тачку в любом месте фокальной плоскости, получим после преломления параллельные лучи.

Построение изображения в линзах

Свойства линзы определяются главным образом, расположением её фокусов. Это означает, что зная расстояние от источника до линзы и фокусное расстояние можно определить расстояние до изображения не рассматривая хода лучей в линзе .

Собирающая линза Рассеивающая линза

При построении изображения светящейся точки ( предмета)из всего потока лучей падающих на линзу, выбирают 2 луча:

1. Луч идущий через оптический центр, он проходит не преломляясь.

2. Луч идущий II какой либо оптической оси, после преломления этот луч пройдет через фокус лежащий на этой оптической оси.

3. Луч, проходящий через передний фокус линзы, такой луч после преломления пойдет II главной оптической оси.

4. Луч, проходящий через передний двойной фокус, после преломления этот луч походит через задний двойной фокус .

Ход этих 4 лучей проследить наиболее просто. Чаще всего при построении используют первые два луча.

Если светящаяся точка лежит на главной оптической оси, то для ее построения необходимо повести побочную оптическую ось.

Примеры:


Квантовые свойства света

Свет можно представить не только с волновой точки зрения, но и как поток своеобразных частиц – квантов света (фотонов )

Основная характеристика кванта — это энергия. Монохроматический световой поток состоит из фотонов с одинаковой световой энергией

Энергия фотона равна

E=hν=

Где h= 6.62 X 10-34 Дж сек – постоянная Планка, ν-Частота света(Гц), С- скорость света в вакууме м/сек, Х-Длина волны(м)

Фотоэффект

Явление, заключающееся в том, что металлические тела, подвергнутые облучению светом испускают электроны называется фотоэффектом. Фотоэффект – это вырывание электронов с поверхности металла под действием света.

Теория фотоэффекта была создана великим немецким физиком Эйнштейном. В соответствии с этой теорией энергия кванта света hν идёт на совершение работы выхода А, то есть работы, которую нужно совершить для отрыва электрона с поверхности металла, на сообщение электрону кинетической энергии.

hν= А -

Для каждого тела фотоэффект наблюдается лишь в то случае, если частота света больше минимального значения νм. Это минимальное значение называют красной границей фотоэффекта.

νм=

еще рефераты
Еще работы по физике