ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
1. Основные законы оптических явлений
По традиции оптику принято подразделять на
геометрическую, физическую и физиологическую.
Геометрическая оптика оставляет вопрос о природе света,
исходит из эмпирических законов его распространения и
использует представление о световых лучах,
преломляющихся и отражающихся на границах сред с
разными оптическими свойствами и прямолинейных в
оптически однородной среде. Её задача - математически
исследовать ход световых лучей в среде с известной
зависимостью показателя преломления п 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 расчета 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 электромагнитные
волны, основано на результатах огромного числа
экспериментальных исследований дифракции света,
интерференции, поляризации света и распространения в
анизотропных средах.
Одна из важнейших традиционных задач оптики -
получение изображений, соответствующих оригиналам как
по геометрической форме, так и по распределению яркости
решается главным образом геометрической оптикой с
привлечением физической оптики. Геометрическая оптика
дает ответ на вопрос, как следует строить оптическую
систему для того, чтобы каждая точка объекта изображалась
бы также в виде точки при сохранении геометрического
подобия изображения объекту. Она указывает на источники
искажений изображения и их уровень в реальных
4
оптических системах. Для построения оптических систем
существенна технология изготовления оптических
материалов с требуемыми свойствами, а также технологию
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.
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 лишь
приближёнными законами. Установление условий и границ
применимости основных оптических законов означало
важный прогресс в исследовании природы света.
Сущность этих законов сводится к следующему.
1.1. 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
1. Основные законы оптических явлений оптических системах. Для построения оптических систем
По традиции оптику принято подразделять на существенна технология изготовления оптических
геометрическую, физическую и физиологическую. материалов с требуемыми свойствами, а также технологию
Геометрическая оптика оставляет вопрос о природе света, обработки оптических элементов. Из технологических
исходит из эмпирических законов его распространения и соображений чаще всего применяют линзы и зеркала со
использует представление о световых лучах, сферическими поверхностями, но для упрощения
преломляющихся и отражающихся на границах сред с оптических систем и повышения качества изображений при
разными оптическими свойствами и прямолинейных в высокой светосиле используют оптические элементы.
оптически однородной среде. Её задача - математически Уже в первые периоды оптических исследований были
исследовать ход световых лучей в среде с известной на опыте установлены следующие четыре основных закона
зависимостью показателя преломления п от координат либо, оптических явлений:
напротив, найти оптические свойства и форму прозрачных 1. Закон прямолинейного распространения света.
и отражающих сред, при которых лучи происходят по 2. Закон независимости световых пучков.
заданному пути. Наибольшее значение геометрической 3. Закон отражения от зеркальной поверхности.
оптики имеет для расчета и конструирования оптических 4.Закон преломления света на границе двух
приборов - от очковых линз до сложных объективов и прозрачных сред.
огромных астрономических инструментов. Дальнейшее изучение этих законов показало, во-
Физическая оптика рассматривает проблемы, первых, что они имеют гораздо более лишь
связанные с природой света и световых явлений. приближёнными законами. Установление условий и границ
Утверждение, что свет есть поперечные электромагнитные применимости основных оптических законов означало
волны, основано на результатах огромного числа важный прогресс в исследовании природы света.
экспериментальных исследований дифракции света, Сущность этих законов сводится к следующему.
интерференции, поляризации света и распространения в 1.1. Закон прямолинейного распространения света.
анизотропных средах. В однородной среде свет распространяется по прямым
Одна из важнейших традиционных задач оптики - линиям.
получение изображений, соответствующих оригиналам как Закон этот встречается в сочинениях по оптике,
по геометрической форме, так и по распределению яркости приписываемых Евклиду и, вероятно, был известен и
решается главным образом геометрической оптикой с применялся гораздо раньше.
привлечением физической оптики. Геометрическая оптика Опытным доказательством этого закона могут служить
дает ответ на вопрос, как следует строить оптическую наблюдения над резкими тенями, даваемыми точечными
систему для того, чтобы каждая точка объекта изображалась источниками света, или получение изображений при
бы также в виде точки при сохранении геометрического помощи малых отверстий. Рис. 1 иллюстрирует получение
подобия изображения объекту. Она указывает на источники изображения при помощи малого отверстия, причем форма
искажений изображения и их уровень в реальных
3 4
