Оптика (Огурцов А.Н. — Физика для студентов)
Файл «Оптика» внутри архива находится в папке «Огурцов А.Н. — Физика для студентов». PDF-файл из архива «Огурцов А.Н. — Физика для студентов», который расположен в категории » «. Всё это находится в предмете «физика» из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «книги и методические указания», в предмете «физика» в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
А.Н.ОгурцовФИЗИКА ДЛЯ СТУДЕНТОВОПТИКАЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ6http://users.kpi.kharkov.ua/ogurtsov/lect6opt-7.pdfhttp://www.ilt.kharkov.ua/bvi/ogurtsov/ln.htmПолное или частичное копирование и тиражирование текста в некоммерческих образовательных целях разрешается и приветствуется. Автор.6–26–3sin i2 n1=>1sin i1 n2iпрГеометрическая оптикаОптика – раздел физики, который изучает природу света, световыеявления и взаимодействие света с веществом.Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, ипоэтому оптика является частью общего учения об электромагнитном поле.В зависимости от круга рассматриваемых явлений оптику делят нагеометрическую(лучевую),волновую(физическую),квантовую(корпускулярную).1. Основные законы геометрической оптики.Еще до установления природы света были известны следующие законы:Закон прямолинейного распространения света – свет в оптическиоднородной среде распространяется прямолинейно.Световой луч – линия, вдоль которой переносится световая энергия.В однородной среде лучи света представляют собой прямые линии.Закон независимости световых пучков – эффект, производимыйотдельным пучком, не зависит от того, действуют ли одновременно остальныепучки или они устранены.IIIЗакон отражения – отраженный лучлежит в одной плоскости с падающим лучом иi1i’1перпендикуляром, проведенным к границе ПадающийОтраженныйраздела двух сред в точке падения; угол 1 лучлучотражения i1′ равен углу падения i1 :2Преломленныйлучi1′ = i1 .i2Закон преломления – луч падающий, лучIIIпреломленный и перпендикуляр, проведенныйк границе раздела двух сред в точке падения, лежат в одной плоскости;отношение синуса угла падения к синусу угла преломленияsin i1есть величина постоянная для данных сред, равная n21 –= n21sini2относительному показателю преломления второйсреды относительно первой, который равен отношениюnn21 = 2абсолютных показателей преломления двух сред.n1Следовательно, закон преломления будет иметь видn1 sin i1 = n2 sin i2 .n1 sin i1 = n2 sin i2Абсолютным показателем преломления средыcназывается величина n , равная отношению скоростиn=электромагнитных волн в вакууме c к их фазовой скоростиυυ в среде. Поскольку υ =c, тоεμn = εμ ,n = εμгде ε и μ – соответственно электрическая и магнитная проницаемость среды.2. Полное отражение.Если свет распространяется из среды с бóльшим показателем преломленияn1 (оптически более плотной) в среду с мéньшим показателем преломленияn2 (оптически менее плотную) (n1 > n2 ) (например, из стекла в воздух или изводы в воздух), тоА.Н.Огурцов. Физика для студентовn1n2Следовательно, угол преломления i2 больше углападения i1 . Увеличивая угол падения, при некоторомпредельном угле iпругол преломления окажетсяравным π 2 . При углах падения i1 > iпр весь падающийсвет полностью отражается.При углах падения iпр > i1 > π 2 луч не преломляется, а полностьюотражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающеголучей одинаковы.Это явление называется полным внутренним отражением света.Предельный угол определяется соотношениемsin iпр =n2π nsin = 2 = n21 .2 n1n1Явление полного отражения используется в призмах полного отражения исветоводах.3. Линзы.Линзой называется прозрачное тело, ограниченное с двух сторон криволинейной поверхностью. (В частном случаеодна из поверхностей может быть плоской).По внешней форме линзы делятся на1) двояковыпуклые;2) плосковыпуклые;3) двояковогнутые;4) плосковогнутые;5) выпукло-вогнутые.Линза называется тонкой, если еетолщина значительно меньше, чем радиусыкривизны R1 и R2 обеих поверхностей. На оптических схемах линзы обычнообозначают двунаправленной стрелкой.Радиус кривизны R > 0 для выпуклой поверхности; R < 0 для вогнутой.Прямая проходящая через центрыкривизны поверхностей линзы называетсяглавной оптической осью.Оптическимцентромлинзы(обычно обозначается O ) называетсяточка, лежащая на главной оптическойоси и обладающая тем свойством, чтолучи проходят сквозь нее не преломляясь.Побочными оптическими осяминазываются прямые, проходящие через оптический центр линзы и несовпадающие с главной оптической осью.Фокусом линзы F называется точка, лежащая на главной оптической оси,в которой пересекаются лучи параксиального (приосевого) светового пучка,распространяющиеся параллельно главной оптической оси.Фокальной плоскостью называется плоскость, проходящая через фокуслинзы перпендикулярно ее главной оптической оси.Оптика6–46–5Фокусным расстоянием f называется расстояние между оптическимцентром линзы O и ее фокусом F :f =1.⎛ 11 ⎞(n21 − 1)⎜⎜ + ⎟⎟⎝ R1 R2 ⎠Формула тонкой линзы:1 1 1+ = ,a b fгде a и b – расстояния от линзы до предмета иего изображения. Если a = ∞ , т.е. лучи падаютна линзу параллельным пучком (а), то b = f .Если b = ∞ , т.е. изображение находится вбесконечности (б), и, следовательно, лучи выходят из линзы параллельнымпучком, то a = f .Фокусные расстояния линзы, окруженной с обеих сторон одинаковойсредой, равны.Величина Φ = 1 f называется оптической силой линзы. Ее единица –диоптрия (дптр) – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1м.Линзы с положительной оптической силойявляются собирающими, с отрицательной –рассеивающими.В отличие от собирающей линзы, рассеивающаялинза имеет мнимые фокусы. В мнимом фокусесходятся(послепреломления)воображаемыепродолжения лучей, падающих на рассеивающую линзупараллельно главной оптической оси.4. Аберрации оптических систем.В реальных оптических системах используются пучки отличающиеся отпараксиальных, показатель преломления линз зависит от длины волныпадающего света, а сам свет немонохроматичен. Искажения оптическогоизображения которые возникают при этом называются аберрациями.Сферическая аберрация. Фокус S ′′для лучей, более удаленных от оптическойоси чем параксиальные, находится ближе,чем фокус S ′ параксиальных лучей. Врезультате изображение светящейся точкиимеет вид расплывчатого пятна.Сферическаяаберрацияявляетсячастным случаем астигматизма.Кома. Если через оптическую системупроходит широкий пучок от точечногоисточника света, расположенного не наоптической оси, то получаемое изображениеэтой точки будет в виде освещенного пятнанеправильной формы.Точечным источником света назыА.Н.Огурцов. Физика для студентоввается источник, размерами которого можно пренебречь.Астигматизм. Погрешность, обусловленная неодинаковостью кривизныоптической поверхности в разных плоскостяхсечения падающего на нее светового пучка.Дисторсия. Погрешность, при которой прибольших углах падения лучей на линзу линейноеувеличение для точек предмета, которыенаходятся на разных расстояниях от главнойоптическойоси, несколько различается. В результате нарушаетсягеометрическое подобие между предметом (например, прямоугольная сетка) иегоизображением(рисунок(b)–подушкообразная дисторсия, (c) – бочкообразная дисторсия).Хроматическая аберрация. При падении на оптическую систему белогосветаотдельныесоставляющиеегомонохроматические лучи фокусируются вразных точках (наибольшее фокусноерасстояние имеют красные лучи, наименьшее – фиолетовые), поэтому изображениеразмыто и по краям окрашено.5. Энергетические величины в фотометрии.Фотометрия – раздел оптики, в котором рассматриваютсяэнергетические характеристики оптического излучения в процессах егоиспускания, распространения и взаимодействия с веществом. При этомзначительное внимание уделяется вопросам измерения интенсивности света иего источников.Энергетические величины в фотометрии – характеризуют энергетические параметры оптического излучения без учета особенностей еговоздействия на тот или иной приемник излучения.WΦe = .Поток излучения Φ e – величина, равная отношению энергии W излучения ко времени t , за которое излучение произошло(мощность излучения). Единица потока излучения – ватт (Вт) .Энергетическая светимость (излучательность) Re –tΦвеличина, равная отношению потока излучения Φ e , испускаемогоRe = e .Sповерхностью, к площади S сечения, сквозь которое этот потокпроходит (поверхностная плотность потока излучения). Единица энергетической светимости – ватт на метр в квадрате (Вт/м2).Энергетическая сила света (сила излучения) I e – велиΦIe = e .чина, равная отношению потока излучения Φ e точечного источникаωк телесному углу ω , в пределах которого это излучениераспространяется. Единица энергетической силы света – ватт на стерадиан(Вт/ср).Энергетическая яркость (лучистость) Be – величина,ΔIBe = e .равная отношению энергетической силы света ΔI e элементаизлучающейповерхностикплощадиОптикаΔSпроекцииэтогоΔS6–66–7элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения. Единицаэнергетической яркости – ватт на стерадиан-метр в квадрате (Вт/(ср·м2)).Энергетическая освещенность (облученность) Ee – характеризуетвеличину потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности.Единица энергетической освещенности – ватт на метр в квадрате (Вт/м2).6. Световые величины в фотометрии.Различные приемники, используемые при оптических измерениях,обладают селективностью (избирательностью). Для каждого из ниххарактерна своя кривая чувствительности к энергии различных длин волн.Световыеизмерения,являясьсубъективными,отличаютсяотобъективных, энергетических, и для них вводятся световые единицы,используемые только для видимого света.Основной световой единицей в СИ является единица силы света I –кандела (кд) – сила света в заданном направлении источника, испускающегомонохроматическое излучение частотой 540·1012 герц, энергетическая силасвета которого в этом направлении составляет 1 683 Вт/ср.Единица светового потока Φ (мощности оптического излучения) –люмен (лм): 1лм – световой поток, испускаемый точечным источником силойсвета в 1кд внутри телесного угла в 1ср (1лм=1кд·ср).ΦСветимость R – суммарный поток, посылаемый светящейсяR= .площадкой с площадью S . Единица светимости – люмен на метрSв квадрате (лм/м2).Яркость светящейся поверхности в некотором направлении ϕ естьвеличина, равная отношению силы света I в этомIнаправлении к площади S проекции светящейся поверхности.Bϕ =на плоскость, перпендикулярную данному направлению.S cos ϕЕдиница яркости – кандела на метр в квадрате (кд/м2).Освещенность E – величина, равная отношению светового потока Φ ,падающего на поверхность, к площади S этой поверхности.ΦЕдиница освещенности – люкс (лк): 1лк – освещенностьE= .Sповерхности, на один квадратный метр которой падает световойпоток в 1лм (1лк=1лм/м2).Интерференция света.7.
Источник
Лекции по физике, Оптика, Огурцов А.Н.
Оптика — раздел физики, который изучает природу света, световые явления и взаимодействие света с веществом.
Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика является частью общего учения об электромагнитном поле.
В зависимости от круга рассматриваемых явлений оптику делят на геометрическую (лучевую), волновую (физическую), квантовую (корпускулярную).
Фотоэффект.
Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения.
Различают фотоэффект внутренний, вентильный и внешний.
Внутренний фотоэффект — это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости — повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении.
Вентильный фотоэффект (разновидность внутреннего фотоэффекта) — возникновение ЭДС (фото-ЭДС) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). Вентильный фотоэффект используется в солнечных батареях для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Лекции по физике, Оптика, Огурцов А.Н. — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу
Источник
Лекции по физике, Оптика, Огурцов А.Н.
Оптика — раздел физики, который изучает природу света, световые явления и взаимодействие света с веществом.
Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика является частью общего учения об электромагнитном поле.
В зависимости от круга рассматриваемых явлений оптику делят на геометрическую (лучевую), волновую (физическую), квантовую (корпускулярную).
Фотоэффект.
Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения.
Различают фотоэффект внутренний, вентильный и внешний.
Внутренний фотоэффект — это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости — повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении.
Вентильный фотоэффект (разновидность внутреннего фотоэффекта) — возникновение ЭДС (фото-ЭДС) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). Вентильный фотоэффект используется в солнечных батареях для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Лекции по физике, Оптика, Огурцов А.Н. — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу
Источник
Лекции по физике, Оптика, Огурцов А.Н.
Оптика — раздел физики, который изучает природу света, световые явления и взаимодействие света с веществом.
Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика является частью общего учения об электромагнитном поле.
В зависимости от круга рассматриваемых явлений оптику делят на геометрическую (лучевую), волновую (физическую), квантовую (корпускулярную).
Фотоэффект.
Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения.
Различают фотоэффект внутренний, вентильный и внешний.
Внутренний фотоэффект — это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости — повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении.
Вентильный фотоэффект (разновидность внутреннего фотоэффекта) — возникновение ЭДС (фото-ЭДС) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). Вентильный фотоэффект используется в солнечных батареях для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Лекции по физике, Оптика, Огурцов А.Н. — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу
Источник
Лекции по физике, Оптика, Огурцов А.Н.
Оптика — раздел физики, который изучает природу света, световые явления и взаимодействие света с веществом.
Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика является частью общего учения об электромагнитном поле.
В зависимости от круга рассматриваемых явлений оптику делят на геометрическую (лучевую), волновую (физическую), квантовую (корпускулярную).
Фотоэффект.
Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения.
Различают фотоэффект внутренний, вентильный и внешний.
Внутренний фотоэффект — это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости — повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении.
Вентильный фотоэффект (разновидность внутреннего фотоэффекта) — возникновение ЭДС (фото-ЭДС) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). Вентильный фотоэффект используется в солнечных батареях для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Лекции по физике, Оптика, Огурцов А.Н. — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу
Источник