"Гэрлийн дифракци" - - хууль зөрчсөн шулуун шугаман тархалтдолгион Долгионы оптик Гэрлийн дифракц. Ийнхүү ангархайг дайран өнгөрсний дараа долгион нь өргөжиж, хэлбэрээ алддаг. Дугуй нүхээр дифракц. Анхаарал тавьсанд баярлалаа! Дифракцийн торзадлахад ашигладаг цахилгаан соронзон цацрагспектр рүү.

"Гэрлийн тархалт" - Тайлбарласан туршлага нь үнэндээ эртний юм. Хэрэв та солонго руу харан зогсвол Нар чиний ард байх болно. Солонго. Олон өнгийн судал нь нарны спектр юм. Тархалтын үзэгдлийн нээлт. Ньютоны өмнөх цэцэгсийн шалтгааны талаархи санаанууд. Призм дэх цацрагийн хугарлыг авч үзье. Гэрлийн тархалт. Анхааралтай ажиглагчийн нүдээр солонго.

"Гэрлийн хуулиуд" - Даалгавар: Толин тусгал. Хөнгөн хуулиуд: Гэрэл - харагдахуйц цацраг туяа. Зорилго: Илтгэлийг Гилденбрандт Лилия Викторовна бэлтгэсэн. Хиймэл. Гэрлийн хугарал. Гэрлийн тусгалын хууль. " Мэдээллийн технологиВ. Уг ажлыг төслийн хүрээнд хийсэн.

"Гэрлийн тусгал" - Геометрийн оптикийн анхны хууль нь гэрэл доторхыг заадаг нэгэн төрлийн орчиншулуун шугамаар тархдаг. Тиймээс гэрлийн цацрагийг ашиглан та гэрлийн энергийн тархалтын чиглэлийг дүрсэлж болно. Гэрлийн тусгал. 5. Тусгалын хуулиуд. Геометрийн оптикийн хоёр дахь хууль нь: тусгалын өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү, өөрөөр хэлбэл. ?? = ??.

“Гэрлийн дифракц ба хөндлөнгийн оролцоо” - Замын зөрүүгээс: ?max = 2k. ?/2 – интерференцийн дээд хэмжээ?мин = (2к+1) . ?/2 – хамгийн бага интерференц. Шингэний гадаргуу дээр долгионы долгион нэмэгдэх. ?мин = (2к+1) . ?/2. ?макс = 2к. ?/2. Когерент долгионууд. Нимгэн хальсан дахь хөндлөнгийн оролцоог ажиглах. Долгион нэмэх үр дүн хамаарна. Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо.

"Гэрлийн тархалт" - D - объектоос линз хүртэлх зай. Тоо хэмжээ. Гэрлийн хугарал. Асуудлыг шийдвэрлэх үед ашиглах. Гэрлийн шулуун шугаман тархалт. Туршилтын даалгавар. Одон орон судлалын арга. Оптик хэрэгсэл. Нийт тусгал. Камер (1837) Проекцийн аппарат Микроскоп телескоп. Камер. Цаашид. Нэгдсэн линз (a) Сарних линз (b).

Геометрийн оптикийн үндсэн хуулиуд эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Тиймээс Платон (МЭӨ 430) гэрлийн шулуун тархалтын хуулийг бий болгосон. Евклидийн зохиолууд нь гэрлийн шулуун тархалтын хууль, тусгал ба тусгалын өнцгийн тэгш байдлын хуулийг томъёолсон. Аристотель, Птолемей нар гэрлийн хугарлыг судалсан. Гэхдээ эдгээрийн яг тодорхой үг хэллэг геометрийн оптикийн хуулиуд Грекийн философичид үүнийг олж чадаагүй.

Геометрийн оптик туйлын тохиолдол юм долгионы оптик, Хэзээ гэрлийн долгионы урт тэг рүү чиглэдэг.

Эгэл биетэн оптик үзэгдлүүдсүүдэр харагдах, зураг авах зэрэг оптик хэрэгсэл, геометрийн оптикийн хүрээнд ойлгож болно.

Геометрийн оптикийн албан ёсны бүтээн байгуулалт нь дээр суурилдаг дөрвөн хууль , эмпирик байдлаар тогтоосон:

· гэрлийн шулуун тархалтын хууль;

· гэрлийн цацрагийн бие даасан байдлын хууль;

· тусгалын хууль;

· гэрлийн хугарлын хууль.

Эдгээр хуулиудыг шинжлэхийн тулд Х.Гюйгенс энгийн ба харааны арга, дараа нь нэрлэсэн Гюйгенсийн зарчим .

Гэрлийн өдөөлт хүрэх цэг бүр байна ,эргээд, хоёрдогч долгионы төв;тодорхой агшинд эдгээр хоёрдогч долгионыг бүрхэж буй гадаргуу нь тухайн агшинд бодит тархаж буй долгионы урд талын байрлалыг заана.

Түүний аргад үндэслэн Гюйгенс тайлбарлав гэрлийн тархалтын шулуун байдал Тэгээд гаргаж ирсэн тусгалын хуулиуд Тэгээд хугарал .

Гэрлийн шулуун тархалтын хууль :

· гэрэл оптикийн хувьд нэгэн төрлийн орчинд шулуун шугамаар тархдаг.

Энэ хуулийн нотолгоо нь бага оврын эх үүсвэрээр гэрэлтүүлэх үед тунгалаг бус объектуудаас хурц хил хязгаартай сүүдэр байдаг.

Нарийвчилсан туршилтуудаар гэрэл маш жижиг нүхээр дамжин өнгөрөхөд энэ хууль зөрчигдөж, тархалтын шулуунаас хазайлт их байх тусам нүх нь жижиг байх болно гэдгийг харуулсан.

Одон орон судлалын дүрслэл гэрлийн шулуун шугаман тархалт ялангуяа шүхэр болон хагас бүрхэвч үүсэх нь зарим гаригийг бусад хүмүүс сүүдэрлэхээс үүдэлтэй байж болно. сар хиртэлт , Сар дэлхийн сүүдэрт унах үед (Зураг 7.1). Сар, дэлхийн харилцан хөдөлгөөний улмаас дэлхийн сүүдэр сарны гадаргуу дээгүүр хөдөлж, сар хиртэлтхэд хэдэн тодорхой үе шат дамждаг (Зураг 7.2).

Гэрлийн цацрагийн бие даасан байдлын хууль :

· бие даасан цацрагийн үүсгэсэн нөлөө нь эсэхээс хамаардаггүй,бусад багцууд нэгэн зэрэг үйлчилдэг эсэх, эсвэл тэдгээрийг устгасан эсэх.

Гэрлийн урсгалыг тусдаа гэрлийн туяа болгон хуваах замаар (жишээлбэл, диафрагм ашиглан) сонгосон гэрлийн туяаны үйл ажиллагаа нь бие даасан болохыг харуулж болно.

Тусгалын хууль (Зураг 7.3):

· ойсон туяа нь туссан туяа ба перпендикуляртай нэг хавтгайд байрладаг,нөлөөллийн цэг дээр хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейс рүү татсан;

· тусгалын өнцөгα тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байнаγ: α = γ

Цагаан будаа. 7.3 Зураг. 7.4

Тусгалын хуулийг гаргах Гюйгенсийн зарчмыг ашиглая. Хавтгай долгион (долгионы фронт) гэж үзье ABхурдтай -тай, хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейс дээр унадаг (Зураг 7.4). Долгион урд байх үед ABцэг дээр тусах гадаргууд хүрэх болно А, энэ цэг нь гэрэлтэж эхэлнэ хоёрдогч долгион .

Долгионыг хол зайд туулахын тулд Наршаардагдах хугацаа Δ т = МЭӨ/ υ . Үүний зэрэгцээ хоёрдогч долгионы урд хэсэг нь бөмбөрцгийн радиусын цэгүүдэд хүрнэ. МЭ тэнцүү байна: υ Δ т= нар.Гюйгенсийн зарчмын дагуу тухайн үеийн ойсон долгионы фронтын байрлалыг онгоцоор өгсөн болно. DC, бөгөөд энэ долгионы тархалтын чиглэл нь II туяа юм. Гурвалжны тэгш байдлаас ABC Тэгээд ADC гадагш урсдаг тусгалын хууль: тусгалын өнцөгα тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байна γ .

Хугарлын хууль (Снелийн хууль) (Зураг 7.5):

· туссан туяа, хугарсан туяа болон тусгалын цэг дээр интерфэйс рүү татсан перпендикуляр нь нэг хавтгайд байрладаг;

· тусгалын өнцгийн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь өгөгдсөн орчинд тогтмол утга юм..

Цагаан будаа. 7.5 Зураг. 7.6

Хугарлын хуулийн гарал үүсэл. Хавтгай долгион (долгионы фронт) гэж үзье AB), вакуумд I чиглэлийн дагуу хурдтай тархаж байна -тай, тархалтын хурд нь тэнцүү байх орчинтой интерфейс дээр унадаг у(Зураг 7.6).

Замыг туулахын тулд долгионд зарцуулсан цаг хугацааг зөвшөөр Нар, D-тэй тэнцүү т. Дараа нь BC = sД т. Үүний зэрэгцээ долгионы урд хэсэг нь сэтгэл хөдөлсөн Ахурдтай орчинд у, радиус нь хагас бөмбөрцгийн цэгүүдэд хүрэх болно МЭ = уД т. Гюйгенсийн зарчмын дагуу цаг хугацааны хугарсан долгионы фронтын байрлалыг онгоцоор өгсөн болно. DC, ба түүний тархалтын чиглэл - III туяагаар . Зураг дээрээс. 7.6 гэдэг нь тодорхой байна

Үүнийг дагадаг Снелийн хууль :

Гэрлийн тархалтын хуулийн арай өөр томъёоллыг Францын математикч, физикч П.Ферма өгсөн.

Физик судалгааоруулах ихэвчлэн 1662 онд тэрээр геометрийн оптикийн үндсэн зарчмыг (Фермагийн зарчим) бий болгосон. Фермагийн зарчмын аналоги ба өөрчлөлтийн зарчиммеханик нь орчин үеийн динамик, оптик хэрэгслийн онолыг хөгжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.

дагуу Фермагийн зарчим , гэрэл шаардагдах замын дагуу хоёр цэгийн хооронд тархдаг хамгийн бага хугацаа.

Энэ зарчмыг гэрлийн хугарлын ижил асуудлыг шийдвэрлэхэд хэрхэн ашиглахыг харуулъя.

Гэрлийн эх үүсвэрээс туяа Свакуумд байрлах цэг рүү очдог IN, интерфэйсээс гадна зарим орчинд байрладаг (Зураг 7.7).

Бүх орчинд хамгийн богино замшулуун байх болно С.А.Тэгээд AB. Бүтэн зогсоол Азайгаар тодорхойлогддог xэх үүсвэрээс интерфэйс рүү унасан перпендикуляраас. Замыг туулахад шаардагдах хугацааг тодорхойлъё SAB:

.

Минимумыг олохын тулд бид τ-ийн анхны деривативыг олно Xтэгээд үүнийг тэгтэй тэнцүүл:

Эндээс бид Гюйгенсийн зарчим дээр үндэслэсэн илэрхийлэлд хүрнэ: .

Фермагийн зарчим өнөөг хүртэл ач холбогдлоо хадгалсаар ирсэн бөгөөд механикийн хуулиудыг (харьцангуйн онол ба квант механикийг оролцуулан) ерөнхий томъёололд үндэслэсэн.

Фермагийн зарчмаас хэд хэдэн үр дагавар гарч ирдэг.

Гэрлийн цацрагийн урвуу байдал : хэрэв та цацрагийг эргүүлэх юм бол III (Зураг 7.7), Энэ нь интерфэйс дээр өнцгөөр унахад хүргэдэгβ, дараа нь эхний орчинд хугарсан туяа өнцгөөр тархах болно α, өөрөөр хэлбэл цацрагийн дагуу эсрэг чиглэлд явах болно I .

Өөр нэг жишээ бол гайхамшиг юм , энэ нь ихэвчлэн халуун зам дээр аялагчид ажиглагддаг. Тэд өмнө нь баян бүрд байгааг хардаг ч тэнд очиход эргэн тойронд элс байдаг. Үүний мөн чанар нь энэ тохиолдолд бид элсэн дээгүүр гэрэл өнгөрч байгааг харж байна. Замаас дээш агаар маш халуун байна дээд давхаргуудилүү хүйтэн. Өргөж буй халуун агаар улам бүр ховордож, доторх гэрлийн хурд нь хүйтэн агаараас их байдаг. Тиймээс гэрэл шулуун шугамаар биш, харин түүнтэй хамт траекторийн дагуу явдаг хамгийн бага хугацаа, агаарын дулаан давхаргад ороосон.

Хэрэв гэрэл ирдэг бол -аас хүрээлэн буй орчин том үзүүлэлтхугарал (оптикийн хувьд илүү нягт) бага хугарлын илтгэгчтэй орчинд (оптик бага нягт)( > ) , жишээлбэл, шилнээс агаарт, дараа нь хугарлын хуулийн дагуу, хугарсан туяа хэвийн хэмжээнээс холддог ба хугарлын өнцөг β нь тусах өнцгөөс α их байна (Зураг 7.8). А).

Туслах өнцөг нэмэгдэхийн хэрээр хугарлын өнцөг нэмэгддэг (Зураг 7.8 б, В), тодорхой тусгалын өнцгөөр () хугарлын өнцөг π/2-тэй тэнцүү болтол.

өнцөг гэж нэрлэдэг хязгаарын өнцөг . Туслах өнцгөөр α > туссан бүх гэрэл бүрэн тусдаг (Зураг 7.8 Г).

· Туслах өнцөг хязгаарлах өнцөгт ойртох тусам хугарсан цацрагийн эрч хүч буурч, ойсон цацрагийн эрч хүч нэмэгддэг.

· Хэрэв , тэгвэл хугарсан цацрагийн эрчим 0 болж, туссан цацрагийн эрчим нь туссан туяаны эрчтэй тэнцүү байна (Зураг 7.8). Г).

· Тиймээс,π/2 хүртэлх тусгалын өнцгөөр,цацраг хугардаггүй,бөгөөд эхний Лхагва гарагт бүрэн тусгагдсан болно,Түүнээс гадна туссан болон туссан цацрагийн эрч хүч ижил байна. Энэ үзэгдлийг гэж нэрлэдэг бүрэн тусгал.

Хязгаарлалтын өнцгийг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

;

.

Үзэгдэл нийт тусгалнийт тусгалын призмд ашигладаг (Зураг 7.9).

Шилний хугарлын илтгэгч n » 1.5, тиймээс хязгаарын өнцөгшилэн агаарын хилийн хувьд = arcsin (1/1.5) = 42°.

Шилэн агаарын интерфейс дээр гэрэл тусах үед α > 42° нь үргэлж бүрэн тусгал байх болно.

Зураг дээр. 7.9 Нийт ойлтын призмийг харуулсан бөгөөд дараах боломжийг олгоно.

a) цацрагийг 90 ° эргүүлэх;

б) зургийг эргүүлэх;

в) цацрагийг боож өгнө.

Нийт тусгалын призмийг оптик хэрэгсэлд ашигладаг (жишээлбэл, дуран, перископ), түүнчлэн биеийн хугарлын үзүүлэлтийг тодорхойлох боломжтой рефрактометр (хугарлын хуулийн дагуу хэмжилтээр бид тодорхойлно. харьцангуй үзүүлэлтхоёр хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хугарал, түүнчлэн үнэмлэхүй үзүүлэлтхоёр дахь орчны хугарлын илтгэгч нь мэдэгдэж байгаа бол хэвлэл мэдээллийн аль нэгний хугарлын илтгэгч).

Шилэн эд анги нь шилэн эсийг ашигладаг бөгөөд гэрлийн чиглүүлэгч цөм (цөм) нь шилээр хүрээлэгдсэн байдаг - хугарлын бага илтгэгчтэй өөр шилний бүрхүүл. Гэрлийн хөтөчийн төгсгөлд гэрэл туссан хязгаараас их өнцөгт , үндсэн бүрхүүлийн интерфейсээр дамждаг нийт тусгал ба зөвхөн гэрлийн чиглүүлэгч голын дагуу тархдаг.

Гэрлийн хөтөчийг бий болгоход ашигладаг өндөр хүчин чадалтай телеграф, утасны кабель . Кабель нь хүний ​​үс шиг нимгэн хэдэн зуун, мянга мянган оптик утаснаас бүрддэг. Энгийн харандаа шиг зузаантай энэ кабель нь наян мянга хүртэлх утасны яриаг нэгэн зэрэг дамжуулах чадвартай.

Нэмж дурдахад гэрлийн чиглүүлэгчийг шилэн кабелийн катодын туяа хоолой, электрон тоолох машин, мэдээллийн кодчилол, анагаах ухаан (жишээлбэл, ходоодны оношлогоо) болон нэгдсэн оптикийн зориулалтаар ашигладаг.

Долгионы тусгалын өнцөг нь тусгалын цэг дэх хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйсийн перпендикуляр ба туссан цацрагийн хоорондох өнцөг юм. Долгионы ойлтын өнцөг нь ойсон туяа ба ойсон гадаргуутай перпендикуляр хоорондын өнцөг юм.

2. Гэрлийн ойлтын хуулийг томъёолж, Гюйгенсийн зарчмыг ашиглан батал.

Өнцөгт үүссэн долгион хүрч байна өөр өөр цэгүүдөөр өөр цаг үед интерфэйсүүд. Долгион тодорхой цэгт хүрэхэд тэр цэг нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог. Ойсон долгионы урд тал нь хавтгай гадаргуу, хоёрдогч долгионы бөмбөрцөг фронтод шүргэгч.

3. Цацрагийн урвуу чадварын зарчим юу вэ?

4. Гюйгенсийн зарчмыг ашиглан хавтгай гадаргуугаас бөмбөрцөг долгионы фронтын тусгалыг тайлбарла.

5. Ямар дүрсийг төсөөлөл гэж нэрлэдэг вэ? Толин тусгал дахь цэгийн эх үүсвэр ба хязгаарлагдмал хэмжээстэй объект, мөн жижиг толинд цэгийн эх үүсвэрээс дүрс хэрхэн бүтдэгийг тайлбарла.

Виртуал дүрс нь салангид цацрагийн туяаны туяа огтлолцох үед гарч ирэх объектын дүрс юм. Энэ нь хавтгай толинд баригдсан тэгш хэмтэй цэгтолин тусгал нь хязгаарлагдмал хэмжээстэй, дүрс нь зөвхөн хязгаарлагдмал талбайд ажиглагдах боломжтой байсан ч толин тусгалтай харьцуулахад. Цэгэн эх үүсвэрийн долгионы фронт нь бөмбөрцөг хэлбэртэй, хоёрдогч долгионы бүрхүүлийн гадаргуу нь мөн бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. Ойсон долгионы урд тал нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. Ойсон бөмбөрцөг долгионы төв нь толины ард байрладаг бөгөөд эх сурвалжийн виртуал дүрс гэж ойлгогддог.

Зарим оптик хуулиудыг гэрлийн мөн чанарыг тогтоохоос өмнө аль хэдийн мэддэг байсан. Геометрийн оптикийн үндэс нь дөрвөн хуулиар бүрддэг: 1) гэрлийн шулуун тархалтын хууль; 2) гэрлийн цацрагийн бие даасан байдлын хууль; 3) гэрлийн тусгалын хууль; 4) гэрлийн хугарлын хууль.

Гэрлийн шулуун тархалтын хууль:гэрэл оптикийн хувьд нэгэн төрлийн орчинд шулуун шугамаар тархдаг. Энэ хууль нь ойролцоо байна, учир нь гэрэл маш жижиг нүхээр дамжин өнгөрөхөд шулуун байдлаас хазайх нь ажиглагдах тусам нүх том байх тусам жижиг болно.

Гэрлийн цацрагийн бие даасан байдлын хууль:нэг цацрагийн нөлөөлөл нь үлдсэн цацрагууд нэгэн зэрэг ажиллах эсвэл арилах эсэхээс хамаардаггүй. Цацрагийн огтлолцол нь тус бүрийг бие биенээсээ хамааралгүйгээр тараахад саад болохгүй. Гэрлийн туяаг тус тусад нь гэрлийн туяа болгон хуваах замаар тусгаарлагдсан гэрлийн туяаны үйл ажиллагаа бие даасан болохыг харуулж болно.

Энэ хууль нь гэрлийн эрч хүч хэт өндөр биш үед л хүчинтэй. Лазерын тусламжтайгаар хүрсэн эрчимтэй үед гэрлийн цацрагийн бие даасан байдлыг хүндэтгэхээ больсон.Тусгалын хууль:

хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейсээс ойсон туяа нь туссан туяатай нэг хавтгайд байрладаг ба тусгалын цэг дээр интерфэйс рүү татсан перпендикуляр; Тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү байна.Хугарлын хууль:

туссан туяа, хугарсан туяа болон тусгалын цэг дээр интерфэйс рүү татсан перпендикуляр нь нэг хавтгайд байрладаг; тусгалын өнцгийн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь өгөгдсөн орчинд тогтмол утга юм. нүгэлби нүгэл 1/нүгэл нүгэлби нүгэл 2 = n 12 = n 2 / n 1, нүгэл нь ойлгомжтой

2 = V 1 / V 2 , (1) Энд n 12 -харьцангуй хугарлын илтгэгч эхнийхтэй харьцуулахад хоёр дахь орчин. Хоёр мэдээллийн хэрэгслийн харьцангуй хугарлын илтгэгчхарьцаатай тэнцүү байна

тэдгээрийн үнэмлэхүй хугарлын үзүүлэлтүүд n 12 = n 2 / n 1. Орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгчийг гэнэ. n утга нь вакуум дахь цахилгаан соронзон долгионы C хурдыг тэдгээрийн харьцаатай тэнцүү байнафазын хурд

V орчинд:

Өндөр оптик хугарлын илтгэгчтэй орчинг нэрлэдэг. оптикийн хувьд илүү нягт. Илэрхийллийн тэгш хэмээс (1) дараах байдалтай байнагэрлийн цацрагийн урвуу байдал нүгэл, үүний мөн чанар нь хэрэв та гэрлийн туяаг хоёр дахь дундаас эхнийх рүү өнцгөөр чиглүүлбэл гэсэн үг юм. нүгэл 2, дараа нь эхний орчинд хугарсан туяа өнцгөөр гарах болно нүгэл 1. Гэрэл нь оптикийн нягтрал багатай орчноос илүү нягт руу шилжих үед энэ нь нүгэл болж хувирдаг нүгэл 1 > нүгэл нүгэл 2, i.e. Хугарлын өнцөг нь гэрлийн тусах өнцгөөс бага ба эсрэгээр. Сүүлчийн тохиолдолд тусгалын өнцөг нэмэгдэхийн хэрээр хугарлын өнцөг илүү их хэмжээгээр нэмэгддэг тул тодорхой хязгаарлагдмал тусгалын өнцөгт

туссан туяа, хугарсан туяа болон тусгалын цэг дээр интерфэйс рүү татсан перпендикуляр нь нэг хавтгайд байрладаг; тусгалын өнцгийн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь өгөгдсөн орчинд тогтмол утга юм. нүгэлхугарлын өнцөг π/2-тэй тэнцүү болно. Хугарлын хуулийг ашиглан та тусгалын хязгаарын өнцгийн утгыг тооцоолж болно. нүгэл pr /sin(π/2) = n 2 /n 1, эндээс

pr = arcsin n 2 /n 1 . нүгэл > нүгэл(2) Энэ хязгаарлагдмал тохиолдолд хугарсан цацраг нь зөөвөрлөгч хоорондын интерфейсийн дагуу гулсдаг. Туслах өнцгөөрГэрэл нь оптик нягтрал багатай орчинд гүн нэвтэрдэггүй тул энэ үзэгдэл үүсдэг нүгэлнийт дотоод тусгал. Буландуудсан

хязгаарын өнцөг нийт дотоод тусгал.оптик багаж хэрэгсэлд ашигладаг нийт тусгалын призмүүдэд ашигладаг: дуран, перископ, рефрактометр (оптик хугарлын үзүүлэлтийг тодорхойлох боломжтой төхөөрөмжүүд), оптик тунгалаг материалаар хийсэн нимгэн гулзайлтын утас (ширхэг) юм. Хязгаарлагдмал өнцгөөс их өнцгөөр гэрлийн чиглүүлэгчийн төгсгөлд туссан гэрэл нь цөм ба бүрээсийн хоорондох интерфэйс дээр бүхэлдээ дотоод тусгалд орж, зөвхөн гэрлийн чиглүүлэгч голын дагуу тархдаг. Гэрлийн чиглүүлэгчийн тусламжтайгаар та гэрлийн туяаны замыг хүссэнээрээ нугалж болно. Олон судалтай гэрлийн хөтөчийг зураг дамжуулахад ашигладаг. Гэрлийн хөтөч ашиглах талаар тайлбарлана уу.

Оптикийн хувьд нэгэн төрлийн бус орчинд дамжих үед цацрагийн хугарал ба муруйлтыг тайлбарлахын тулд уг ойлголтыг нэвтрүүлсэн. оптик цацрагийн замын урт

L = nS эсвэл L = ∫ndS,

нэгэн төрлийн ба нэгэн төрлийн бус орчинд тус тус .

1660 онд Францын математикчболон физикч П.Фермат байгуулсан туйлын зарчим(Фермагийн зарчим) нэг төрлийн бус тунгалаг орчинд тархаж буй цацрагийн оптик замын урт: хоёрын хоорондох орчин дахь цацрагийн оптик замын урт. оноо өгсөнхамгийн бага буюу өөрөөр хэлбэл, Оптик урт нь хамгийн бага зам дагуу гэрэл тархдаг.

Фотометрийн хэмжигдэхүүн ба тэдгээрийн нэгжүүд.Фотометр бол гэрлийн эрчим ба түүний эх үүсвэрийг хэмжих физикийн салбар юм. 1. Эрчим хүчний хэмжигдэхүүнүүд:

Цацрагийн урсгал F e нь эрчим хүчний харьцаатай тоон утгаараа тэнцүү хэмжигдэхүүн юм Вцацраг үүссэн t цаг хугацааны цацраг:

F e = В/т, ватт (Вт).

Эрчим хүчний гэрэлтэлт(туяа ялгаруулах чадвар) R e – гадаргуугаас ялгарах цацрагийн F e урсгалын энэ урсгал өнгөрөх хэсгийн S талбайд харьцуулсан харьцаатай тэнцүү утга:

R e = F e / S, (Вт/м2)

тэдгээр. гадаргуугийн цацрагийн урсгалын нягтыг илэрхийлнэ.

Эрчим хүчний гэрлийн эрчим (цацрагийн эрчим) I e нь цэгийн гэрлийн эх үүсвэрийн ойлголтыг ашиглан тодорхойлогддог - ажиглалтын талбай хүртэлх зайтай харьцуулахад хэмжээсийг нь үл тоомсорлож болох эх үүсвэр. Гэрлийн энергийн эрчим I e нь эх үүсвэрийн цацрагийн урсгал Ф e нь энэ цацраг тархах хатуу өнцөгт ω-ийн харьцаатай тэнцүү утга юм.

I e = F e /ω, (W/sr) - стерадиан тутамд ватт.

Гэрлийн эрч хүч нь ихэвчлэн цацрагийн чиглэлээс хамаардаг. Хэрэв энэ нь цацрагийн чиглэлээс хамаарахгүй бол ийм эх сурвалждуудсан изотроп. Изотропик эх үүсвэрийн хувьд гэрлийн эрч хүч нь

I e = F e /4π.

Өргөтгөсөн эх үүсвэрийн хувьд бид түүний гадаргуугийн элементийн гэрлийн эрчмийн тухай ярьж болно dS.

Эрчим хүчний тод байдал (туяа) IN e нь ялгаруулах гадаргуугийн элементийн гэрлийн энергийн эрчмийг ΔI e-ийн ажиглалтын чиглэлд перпендикуляр хавтгайд уг элементийн проекцын ΔS талбайтай харьцуулсан харьцаатай тэнцүү утга юм.

IN e = ΔI e / ΔS.

(В/дун.м 2)Эрчим хүчний гэрэлтүүлэг (цацралт)Э

e нь гадаргуугийн гэрэлтүүлгийн түвшинг тодорхойлдог бөгөөд гэрэлтүүлэгтэй гадаргуугийн нэгжид туссан цацрагийн урсгалын хэмжээтэй тэнцүү байна. (Вт/м2. 2.Гэрлийн утга

. Оптик хэмжилтэд янз бүрийн цацраг хүлээн авагчийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн янз бүрийн долгионы урттай гэрэлд мэдрэмтгий байдлын спектрийн шинж чанарууд өөр өөр байдаг. Хүний нүдний харьцангуй спектрийн мэдрэмжийг V (λ) Зураг дээр үзүүлэв. V(λ)

400 555 700 λ, нм Тиймээс гэрлийн хэмжилтүүд нь субьектив шинж чанартай тул объектив, энергийн хэмжилтээс ялгаатай бөгөөд гэрлийн нэгжийг зөвхөн харагдахуйц гэрэлд ашигладаг. SI гэрлийн үндсэн нэгж нь гэрлийн эрч хүч юм.кандела

(cd), энэ нь 540·10 12 Гц давтамжтай монохроматик цацраг ялгаруулж буй эх үүсвэрийн өгөгдсөн чиглэл дэх гэрлийн эрчимтэй тэнцүү бөгөөд энэ чиглэлд 1/683 Вт/ср байна.

Гэрлийн нэгжийн тодорхойлолт нь эрчим хүчний нэгжтэй төстэй. Гэрлийн утгыг хэмжихийн тулд тусгай багаж хэрэгслийг ашигладаг - фотометр.Гэрлийн урсгал . Гэрлийн урсгалын нэгж ньлюмен

(лм). Энэ нь нэг стерадианы хатуу өнцгийн дотор 1 cd эрчимтэй изотроп гэрлийн эх үүсвэрээс ялгарах гэрлийн урсгалтай тэнцүү (хатуу өнцгийн доторх цацрагийн талбайн жигд байдал):

1 лм = 1 cd 1 sr. λ = 555 нм долгионы урттай цацрагаас үүссэн 1 лм гэрлийн урсгал нь 0.00146 Вт энергийн урсгалтай тохирч байгааг туршилтаар тогтоосон.Гэрлийн урсгал

Өөр өөр λ-тэй цацрагаар үүсгэгдсэн 1 лм нь энергийн урсгалтай тохирч байна

F e = 0.00146/V(λ), Вт.

1 лм = 0.00146 Вт. (цацралт)Гэрэлтүүлэг

(цацралт)- гадаргуу дээр туссан F гэрлийн урсгалын энэ гадаргуугийн S талбайтай харьцуулсан харьцаатай холбоотой утга:

= F/S, люкс (lx).

1 люкс нь 1 лм-ийн гэрэлтүүлгийн урсгал унадаг 1 м 2 гадаргуугийн гэрэлтүүлгийг хэлнэ (1 люкс = 1 лм/м 2).Гэрэлтүүлэг

Тодорхой чиглэлд гэрэлтдэг гадаргуугийн R C (гэрэлтэх чадвар) φ нь энэ чиглэл дэх гэрлийн эрчмийг I-ийн энэ чиглэлд перпендикуляр хавтгайд гэрэлтүүлгийн гадаргуугийн проекцын S талбайд харьцуулсан харьцаатай тэнцүү утга юм.

R C = I/(Scosφ).

Гэрлийн тусгал. Гэрлийн тусгалын хуулиуд.

Шинэ материалын тайлбар

Гэрлийн тусгалын ачаар бүх амьд организмууд эргэн тойрон дахь объектуудыг харж чаддаг. Эдгээр гадаргуу нь энэ гадаргуу дээр унасан бүх цацрагийг шингээж, улаан нь улаан туяа тусгаж, үлдсэнийг нь шингээдэг тул бид хар гадаргууг хардаг.

Эрдэмтэд эрт дээр үеэс гэрэл хэрхэн тусдаг, тусгалын хуулиудыг нээсэн талаар сонирхож ирсэн.

Дараах туршилтыг хийцгээе. (Оптик диск ашиглан хавтгай толин тусгалыг харуулсан.) Үүний үр дүнд сурагчид толинд туссан туяа ижил орчинд буцаж ирдэг гэсэн дүгнэлтэд хүрэх ёстой. Энэ үзэгдлийг гэрлийн тусгал гэж нэрлэдэг.

Гэрлийн тусгалын хуулиудыг туршилтаар тогтоодог.

Гэрлийн тусгалын анхны хууль

Гэрлийн туяа нь толины гадаргуу дээр чиглэгддэг тул туяа толины хавтгайд байрладаг. Гэрлийн туяа өнгөрч буй дискний дөрөвний нэгийг зузаан цаасаар бүрхсэнээр цаасыг дискэн дээр чанга дарж, цаасны хавтгай нь түүний хавтгайтай давхцах үед л ойсон туяа харагдах болно. диск. Ажиглалтын үр дүнд оюутнууд туссан болон ойсон туяа нь тусгалын цэгээс татсан тусгалын гадаргуутай перпендикуляр нэг хавтгайд хэвтэж байгаа эсэхийг шалгах ёстой.

Гэрлийн тусгалын хоёр дахь хууль

Гэрлийн эх үүсвэрийг дискний ирмэгийн дагуу хөдөлгөснөөр туссан цацрагийн чиглэл өөрчлөгдөнө. Энэ тохиолдолд туссан цацрагийн чиглэл цаг тутамд өөрчлөгддөг. Туслах өнцөг ба тусгалын өнцөг үргэлж ижил хэвээр байдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Осол болон ойсон туяа хоорондын холбоог тогтоохын тулд сурагчид туршилтын диаграммыг дэвтэртээ зурж, туссан болон ойсон цацрагийн тодорхойлолт, тэдгээрийн тэгш байдлыг бичнэ.

Гэрлийн цацрагийн урвуу байдал

Гэрлийн ойлтын хуулиас харахад туссан болон туссан туяа буцах боломжтой байдаг. Хэрэв оптик дисктэй хийсэн туршилтын үр дүнд гэрлийн туяа туссан туяа тархсан шулуун шугамын дагуу унавал тусгалын дараа туссан туяа дамжсан шулуун шугамын дагуу тархах болно.

Энэ шинж чанарыг гэрлийн цацрагийн урвуу чанар гэж нэрлэдэг.

Хавтгай толинд дүрс бүтээх

Толин тусгал нь маш их нийтлэг зүйлхүн бүрийн амьдралд. Хавтгай толь нь хүний ​​амьдралд ихэвчлэн хэрэглэгддэг.

Гадаргуу нь тэгш толин тусгалыг хавтгай толь гэнэ.

Хэрэв та хавтгай толины өмнө объект, тухайлбал лаа байрлуулбал толины ард бид хавтгай толинд дүрс гэж нэрлэдэг ижил объект байгаа юм шиг санагддаг.

Хэрэв хүн гэрэлтдэг цэгийг хардаг, хэрэв тэндээс гарч буй туяа нүд рүү шууд тусвал түүнийг хардаг гэдгийг мэддэг. Гэрлийн туяа (толинд тусах үед, зургийг үз) хүний ​​нүдэнд шууд тусдаггүй. Үүний зэрэгцээ,

12-Д. Гэрлийн тусгал

Туршилт хийцгээе. Ширээн дээр хэвтэж буй толин тусгал дээр хагас задгай ном тавь. Толинд тусах боловч номонд тусахгүй байхын тулд дээрээс гэрлийн туяа чиглүүлье. Харанхуйд бид ослын болон ойсон гэрлийн цацрагийг харах болно. Одоо толийг цаасаар бүрхье. Энэ тохиолдолд бид ослын цацрагийг харах боловч ойсон цацраг байхгүй болно. Цаасан дээр гэрэл тусдаггүй юм шиг байна?

Зургийг нарийвчлан авч үзье. Толин тусгал дээр гэрэл тусах үед гэрэлтүүлэг муутай тул номын текстийг уншихад бараг боломжгүй болсныг анзаараарай. Гэхдээ цаасан дээр гэрэл тусах үед номын текст, ялангуяа доод хэсэгт илүү тод харагдах болно. Үүний үр дүнд ном илүү хүчтэй гэрэлтдэг. Гэхдээ үүнийг юу гэрэлтүүлдэг вэ?

Өөр өөр гадаргуу дээр гэрэл тусах үед хоёр сонголт хийх боломжтой. Эхлээд. Гадаргуу дээр унасан гэрлийн туяа мөн туяа хэлбэрээр тусдаг. Энэ гэрлийн тусгалыг спекуляр тусгал гэж нэрлэдэг. Хоёрдугаарт. Гадаргуу дээр унасан гэрлийн туяа бүх чиглэлд тусдаг. Гэрлийн ийм тусгалыг сарнисан тусгал эсвэл зүгээр л гэрлийн сарнилт гэж нэрлэдэг.

Маш гөлгөр (өнгөлсөн) гадаргуу дээр толбо тусгал үүсдэг. Хэрэв гадаргуу нь барзгар байвал гэрлийг тараах нь дамжиггүй. Бид толин тусгалыг цаасаар бүрхэхэд яг ийм зүйл ажиглагдсан. Энэ нь гэрлийг тусгаж, бүх чиглэлд, тэр дундаа ном руу цацаж, гэрэлтүүлэв.

цацрагийн гулзайлтын цэг (б өнцөг) дээр тусах гадаргуу.

Гэрэл тусах үед хоёр хэв маяг үргэлж биелдэг: Нэгдүгээрт. Цацрагийн гулзайлтын цэг дэх туссан туяа, ойсон туяа, ойсон гадаргуутай перпендикуляр нь үргэлж нэг хавтгайд байрладаг. Хоёрдугаарт. Туслах өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байна. Энэ хоёр мэдэгдэл нь гэрлийн тусгалын хуулийн мөн чанарыг илэрхийлдэг.

Зүүн талын зураг дээр туяа ба толины перпендикуляр нь нэг хавтгайд ороогүй байна. Баруун зураг дээр тусгах өнцөгтусгалын өнцөгтэй тэнцүү биш байна. Тиймээс ийм цацрагийн тусгалыг туршилтаар олж авах боломжгүй юм.

Тусгалын хууль нь гэрлийн толь болон сарнисан тусгалын аль алинд нь хүчинтэй. Өмнөх хуудсан дээрх зургуудыг дахин харцгаая. Зөв зураг дээрх цацрагийн тусгал нь санамсаргүй байдлаар харагдаж байгаа хэдий ч тэдгээр нь тусгалын өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байхаар байрладаг. Хараарай, бид баруун зургийн барзгар гадаргууг тусдаа элементүүд болгон "тайрч", туяа тасрах цэгүүдэд перпендикуляр зурав.

Чанарын асуудлыг шийдвэрлэх

Ирж буй цацраг ба толины гадаргуугийн хоорондох өнцөг нь 50 0 байна. Яагаад өнцөгтэй тэнцүү байнатусгал, тусгалын өнцөг, туссан болон ойсон туяа хоорондын өнцөг. Тусгал болон ойсон цацрагийн хоорондох өнцөг тусах өнцөгөөс хэд дахин их вэ? (Хариулт: 40 0, 40 0, 80 0, хоёр удаа).

Хэрэв гэрлийн туяа толины гадаргуутай перпендикуляр унавал тусах өнцөг хэд вэ? (Хариулт: 0 0).

Туслах өнцөг нь 20 0-оор нэмэгдсэн. Туссан болон ойсон цацрагийн хоорондох өнцөг хэр их нэмэгдэх вэ? (Хариулт: 40 0).

Тусгалын өнцөг нь туссан цацраг ба толины гадаргуугийн хоорондох өнцөгөөс хоёр дахин их байна. Туслах өнцөг гэж юу вэ?

(Хариулт: 30 0).

ӨӨРИЙГӨӨ ТУРШ - Шинэ материалыг нэгтгэх

Гэрлийн тусгалын хуулийг томъёол.

Гэрлийн тусгалын үзэгдлийн хууль юу вэ?

Ямар өнцгийг тусах өнцөг гэж нэрлэдэг; тусгал?

Осол ба ойсон цацрагийн ямар шинж чанарыг буцаах гэж нэрлэдэг вэ?

Яагаад заримдаа байшингийн цонх бидэнд өдрийн цагаар харанхуй, заримдаа гэрэл гэгээтэй мэт санагддаг вэ?

Бид шөнийн цагаар гадна гэрэлтүүлэггүй үед машиныхаа гэрлийг асаавал зам, түүн дээрх шалбааг хэр харанхуй эсвэл гэрэлтэй харагддаг вэ? ГЭРЛИЙН ТУСГАЛ. (

ГЭРИЙН ДААЛГАВАР

ГЭРЛИЙН ТУСГАЛ

(даалгавруудыг гүйцээх:

1-ээс 16 хүртэл зөвхөн хариултыг бичнэ үү.