Школяр UA

Геометрична оптика

Прямолінійність поширення світла

Розділ фізики, що вивчає світлові явища, називається оптикою. У геометричній оптиці використовується поняття світлового променя і розглядаються закономірності поширення світлових променів у різних середовищах і в різних спеціальних оптичних пристроях (наприклад, у лінзах та в приладах, у яких застосовуються лінзи).
В однорідних середовищах і за відсутності перешкод світло поширюється прямолінійно. Це твердження називають законом прямолінійного поширення світла.
В оптиці користуються поняттям променя світла. Це деякий напрям у просторі, вздовж якого поширюється світло. Отже, закон прямолінійності поширення світла можна сформулювати і так: в однорідних середовищах світлові промені прямолінійні.

Відбивання світла. Закони відбивання

В залежності від властивостей тіл і стану їх поверхні, падаюче на них світло може поглинатись, відбиватись на їх поверхні або потрапляти всередину тіл.
Відбивання буває дзеркальне, а буває дифузне (тобто розсіювання). Світло відбивається дзеркально від гладеньких поверхонь тіл (поліровані поверхні твердих тіл, поверхня води).
Кут між падаючим на дзеркало променем і перпендикуляром (нормаллю) до поверхні дзеркала, проведеним у точку падіння, називають кутом падіння; кут ? між відбитим променем і нормаллю називають кутом відбивання.
Закони відбивання
1) Промені падаючий 1 і відбитий 2 та перпендикуляр до межі поділу (нормаль) лежать в одній площині.
2) Кут відбивання дорівнює куту падіння: .

Заломлення світла

Якщо промінь світла 1 переходить з одного прозорого середовища в інше, то напрям променя 3 у другому середовищі відрізняється від напряму променя 1.
Зміна напряму світлового променя на межі поділу двох різних середовищ називається заломленням.

З рисунка видно, що кут заломлення ? відрізняється від кута падіння ? (детальніше — в 11 кл.).

Внаслідок заломлення світла ложка у склянці з водою здається зігнутою, а монета на дні чашки — піднятою над дном.

Лінза. Основні елементи лінзи. Побудова зображень.Оптична сила лінзи

Лінза — це прозоре тіло, обмежене з двох боків (або з одного боку) ділянками сферичної поверхні. Лінзи бувають двоопуклі, двоувігнуті, плоско-опуклі, плоско-увігнуті та ін.
Точка, проходячи через яку промінь не змінює напряму, — оптичний центр лінзиО.
Оптичний центр двоопуклих і двоувігнутих лінз — їх геометричний центр. Будь-яка пряма, проведена через О, — оптична вісь.
Оптична вісь, що проходить через центри кривизни обмежуючих лінзу поверхонь,— головна оптична вісь.
Опуклі скляні лінзи, оточені повітрям або водою, — збиральні, а увігнуті — розсіювальні. Точка, в якій сходяться заломлені опуклою лінзою світлові промені, що падають паралельно головній оптичній осі, — головний фокусF. Відстань між F і О — фокусна відстань лінзи F.
Лінза називається тонкою, якщо її товщина значно менша за радіуси обмежуючих поверхонь.
Рекомендовані прийоми побудови зображень у лінзах такі.
Від протилежних крайніх точок A і B предмета провести по два промені:
а) паралельно головній оптичній осі. Такі промені, заломлюючись, проходять через фокус;
б) через оптичний центр. Такі промені не змінюють напрямів. Точки перетину променів, що пройшли через лінзу (точки і ), — зображення точок A і B предмета.

 

Якщо предмет далеко від збиральної лінзи (, де 2F — подвоєна фокусна відстань), зображення буде дійсне (з протилежного відносно предмета боку лінзи), зменшене і обернене (перевернуте).
У випадку опуклих (збиральних) лінз зміна відстані d відносно відстаней 2F і F дозволяє варіювати зображення кількісно і якісно, тобто можна отримувати дійсне зображення або уявне; збільшене, зменшене або натуральне; пряме або обернене (перевернуте). Зображення, яке дає увігнута (розсіювальна) лінза, завжди уявне, зменшене і пряме.
Величини F, d, f для збиральної лінзи пов’язані між собою формулою тонкої лінзи:. У випадку розсіювальної лінзи F і f від’ємні.


Величина, обернена фокусній відстані, називається оптичною силою лінзи: . дптр (діоптрія); дптр = м-1. Оптична сила збиральної лінзи додатна, а розсіювальної лінзи — від’ємна.

Око людини як оптичний прилад. Дефекти зору. Окуляри.

Людське око — це складна оптична система, розміщена в захисній білковій оболонці 1. До неї прилягають судинна 2 і сітчаста 3 оболонки.

Сітківка 3 складається з малесеньких світлочутливих елементів, що є закінченнями волокон зорового нерва 4, з’єднуючого око з мозком.
У передній частині ока білкова оболонка переходить у прозору роговицю 5, а судинна оболонка — у райдужну оболонку 6, в якій є отвір — зіниця. Позаду зіниці знаходиться кришталик 7 — прозоре пружне тіло у формі двоопуклої лінзи.

Зображення предмета, утворюване кришталиком на сітківці, дійсне, перевернуте і зменшене. Правильне уявлення людини про предмет — результат діяльності мозку.
Навіть такий досконалий витвір природи, як око, буває з дефектами, серед яких найпоширеніші — короткозорість і далекозорість.


У першому випадку кришталик утворює чітке зображення предмета перед сітківкою, а у другому — позаду неї.

Для коригування короткозорості людина має користуватись спеціально підібраними окулярами із розсіювальними лінзами.

Для коригування далекозорості користуються окулярами із збиральними лінзами. Тоді чітке зображення буде формуватися на сітківці ока.
h4 title= дозволяє варіювати зображення кількісно і якісно, тобто можна отримувати дійсне зображення або уявне; збільшене, зменшене або натуральне; пряме або обернене (перевернуте). Зображення, яке дає увігнута (розсіювальна) лінза, завжди уявне, зменшене і пряме.

 

© 2009-2019 Школяр UA

Натисніть клавішу Enter для пошуку
Натисніть клавішу Enter для пошуку