Самае важнае ў раздзеле 3

Оптыка — раздзел фізікі, у якім вывучаюцца ўласцівасці святла, яго фізічная прырода і ўзаемадзеянне з рэчывам.

Пад святлом разумеюць электрамагнітныя хвалі з частотамі ад 1,5 · 10¹¹ Гц да  3 · 10¹⁶ Гц (даўжыні хваль змяняюцца ў дыяпазоне, які адпавядае інфрачырвонаму, бачнаму і ультрафіялетаваму выпраменьванню).

Электрамагнітныя хвалі распаўсюджваюцца ў вакууме з максімальна магчымай у прыродзе скорасцю пераносу энергіі  .

Скорасць распаўсюджвання святла ў рэчыве вызначаецца суадносінай: .

Абсалютны паказчык праламлення рэчыва роўны адносіне модуля скорасці святла ў вакууме да модуля скорасці святла ў рэчыве:

Даўжыня хвалі λ_n  у рэчыве вызначаецца суадносінай:

дзе λ — даўжыня хвалі ў вакууме, n — абсалютны паказчык праламлення рэчыва.

Пры пераходзе светлавой хвалі з вакууму ў рэчыва або з аднаго рэчыва ў іншае частата святла застаецца нязменнай.

Інтэрферэнцыя святла — з’ява ўзнікнення ўстойлівай у часе карціны максімумаў і мінімумаў амплітуд выніковай хвалі, якія чаргуюцца, пры складанні дзвюх (або некалькіх) кагерэнтных хваль.

Аптычная рознасць ходу хваль  — рознасць адлегласцей, пройдзеных хвалямі з улікам іх розных модуляў скарасцей v₁ і v₂ распаўсюджвання ў гэтых асяроддзях з паказчыкамі праламлення n₁ і n₂.

Умова максімумаў інтэрферэнцыі: δ = mλ, m =0, ±1, ±2, ... ,

Умова мінімумаў інтэрферэнцыі:  

Устойлівае ў часе размеркаванне амплітуд ваганняў у прасторы пры інтэрферэнцыі называецца інтэрферэнцыйнай карцінай.

Прынцып Гюйгенса — Фрэнеля:

усе другасныя крыніцы, размешчаныя на хвалевым фронце, кагерэнтныя паміж сабой. Агібаючая хваля, якая атрымліваецца ў выні-
ку інтэрферэнцыі другасных хваль, супадае з хваляй, выпускаемай
крыніцай. 

З’ява агібання хвалямі непразрыстых перашкод, якая праяўляецца ў адхіленні напрамку распаўсюджвання хваль ад прамалінейнага, называецца дыфракцыяй.

Дыфракцыйная рашотка — аптычны прыбор, прызначаны для раскладання святла ў спектр і дакладнага вымярэння даўжынь хваль. Ён складаецца з вялікай колькасці роўнааддаленых паралельных рысак, нанесеных на шкляную або металічную паверхню.

Умова ўзнікнення галоўных дыфракцыйных максімумаў, якія назіраюцца пад вугламі θ пры нармальным падзенні святла на дыфракцыйную рашотку: d sinΘ = mλ , m = 0, ±1, ±2, ...,

З'ява палярызацыі — гэта вылучэнне светлавых хваль, напрамак электрычнага поля E у якіх захоўваецца нязменным у прасторы або змяняецца па вызначаным законе

Пад праменем разумеюць лінію, уздоўж якой пераносіцца энергія электрамагнітнай хвалі.

Геаметрычнай оптыкай называюць раздзел оптыкі, у якім вывучаюцца законы распаўсюджвання святла ў празрыстых асяроддзях на падставе ўяўлення аб ім як аб сукупнасці светлавых праменяў. 

Закон адбіцця святла: 

прамені, падаючы і адбіты, а таксама перпендыкуляр да адбіваючай паверхні, праведзены ў пункт падзення, ляжаць у адной плоскасці;

вугал адбіцця роўны вуглу падзення.

Цэнтр сферы О называецца аптычным цэнтрам люстра, яго рады-
ус R — радыусам люстра. Вяршыня шаравага сегмента P называецца полюсам люстра. Прамая лінія OP, якая праходзіць праз аптычны цэнтр і полюс люстра, называецца галоўнай аптычнай воссю. Любая прамая, напрыклад прамая OM, якая праходзіць праз аптычны цэнтр O і паверхню люстра (за выключэннем яго галоўнай аптычнай восі), называецца пабочнай аптычнай воссю. Пункт F, які знаходзіцца на галоўнай аптычнай восі на адлегласці  ад полюса люстра, называецца галоўным фокусам люстра.

Формула сферычнага люстра: 

Калі прадмет, відарыс або фокус з’яўляюцца сапраўднымі, то ў формуле сферычнага люстра перад велічынямі ставіцца знак плюс, калі ўяўныя, то перад велічынямі  — знак мінус.

Фокус выпуклага люстра заўсёды ўяўны, увагнутага — сапраўдны.

Змяненне напрамку распаўсюджвання святла пры праходжанні праз мяжу падзелу двух асяроддзяў называецца праламленнем святла.

Закон праламлення святла:

прамені, падаючы і праломлены, ляжаць у адной плоскасці з перпендыкулярам, праведзеным у пункце падзення праменя да плоскасці мяжы падзелу двух асяроддзяў;

адносіна сінуса вугла падзення да сінуса вугла праламлення ёсць велічыня пастаянная для двух дадзеных асяроддзяў і роўная адноснаму паказчыку праламлення другога асяроддзя адносна першага:

З’ява адсутнасці праломленага праменя пры адбіцці падаючага ад мяжы падзелу асяроддзяў называецца поўным адбіццём святла. Найменшы вугал, з якога пачынаецца поўнае адбіццё, называецца гранічным вуглом поўнага адбіцця:

Формула тонкай лінзы:

Правіла знакаў: 

у выпадку збіральнай лінзы, сапраўднай крыніцы і сапраўднага відарыса знакі перад велічынямі F, d, f выбіраюць дадатнымі; 

у выпадку рассейвальнай лінзы, уяўнай крыніцы і ўяўнага віда­рыса знакі перад велічынямі F, d, f выбіраюць адмоўнымі.

Лінейным (папярочным) павелічэннем Г называецца адносіна лі­нейнага памеру відарыса h да лінейнага памеру прадмета H:

Лічбавы фотаапарат — аптычны прыбор, прызначаны для атрымання і запісу аптычнага відарыса на электронныя носьбіты (флэш-карты, дыскі і г. д.).

Мультымедыйны праектар — аптычны прыбор, з выкарыстаннем якога на экране атрымліваюць сапраўдны (прамы ці адваротны) павялічаны відарыс, «зняты» з экрана камп’ютара, тэлевізара ці іншых крыніц відэасігналу

Лупа — аптычны прыбор (збіральная лінза), які дазваляе павялічыць вугал зроку.

Павелічэнне лупы пры акамадацыі вока на адлегласць найлепшага зроку:

                          

Павелічэнне лупы пры акамадацыі вока на бясконцасць:

Мікраскоп — аптычны прыбор для атрымання моцна павялічаных відарысаў аб’ектаў ці дэталей іх структуры, нябачных няўзброеным вокам. 

Тэлескоп — астранамічны аптычны прыбор, прызначаны для назірання нябесных цел.

Спектр — размеркаванне энергіі, якая выпраменьваецца або паглянаецца рэчывам, па частотах або даўжынях хваль.

Вымярэнні і назіранне аптычных спектраў выконваюцца з дапамогай спектральных прыбораў. Прызначэнне спектральных прыбораў — рэгістраваць залежнасць інтэнсіўнасці спектральных ліній ад частаты (даўжыні) хвалі выпраменьвання, г. зн. вызначаць, з якіх монахраматычных хваль яно складаецца.

Задания для самостоятельных исследований

1. Падрыхтуйце інтэрактыўную прэзентацыю (флаер, плакат, рэферат) аб дзейнасці выдатных фізікаў (О. Ромер, А. Фізо, А. Майкельсан, Т. Юнг, А. Фрэнель). 

2. Калі паглядзець праз металічную ці пластмасавую трубку на святло, то можна ўбачыць светлыя і цёмныя кольцы. Вывучыце гэту з’яву і растлумачце яе. Даследуйце, як радыусы назіраемых кольцаў залежаць ад дыяметра трубкі.

3. Калі зрабіць невялікую адтуліну ў сценцы цёмнай скрыні (камеры-абскуры), то на яе далёкай сценцы з’явіцца адваротны відарыс прадмета (мал. 165). Даследуйце, як яркасць і рэзкасць відарыса залежаць ад дыяметра адтуліны.

4. Калі вы паглядзіце на чытаемы вамі тэкст, то правым, то левым вокам, то ўбачыце некалькі зрушаныя адносна адзін аднаго і адрозныя відарысы. Да якога зрокавага эфекту прыводзяць гэтыя адрозненні, калі вы глядзіце на тэкст двума вачамі?

5. З празрыстай пасудзіны, напоўненай вадкасцю (напрыклад, вадой), б’е бруя. Крыніца святла (лазер) размешчана такім чынам, каб гарызантальны прамень уваходзіў у брую вадкасці (мал. 166). Пры некаторых умовах бруя вадкасці будзе «працаваць» як святлавод. Даследуйце, як уласцівасці такога святлавода залежаць ад скорасці выцякання вады, ад дыяметра адтуліны.

6. Калі паглядзець праз металічную або пластмасавую трубку на святло, то можна ўбачыць светлыя і цёмныя кольцы. Вывучыце гэту з'яву і растлумачце яе. Вызначыце, як радыусы назіраемых кольцаў залежаць ад дыяметра трубкі.

7. Вядома, што бутэлька, напоўненая вадкасцю, можа быць выкарыстана як лінза. Існуе меркаванне, што такая бутэлька можа быць небяспечнай, калі яе пакінуць на стале ў сонечны дзень. Даследуйце, ці можа падобная «лінза» абпаліць, напрыклад, паверхню паперы.

8. Калі вы пакладзяце на друкаваны тэкст кавалак празрыстай поліэтыленавай плёнкі, то лёгка зможаце яго прачытаць. Калі ж паступова падымаць плёнку, то тэкст будзе ўсё больш і больш «затуманьвацца» і нават можа знікнуць. Вызначыце, з якой максімальнай адлегласці яшчэ можна прачытаць тэкст праз поліэтыленавую плёнку.

9. Падсвятліце пасудзіну з вадой. Калі па паверхні пасудзіны распаўсюджваюцца хвалі, то на яе дне вы зможаце ўбачыць малюнак са светлых і цёмных палос (мал. 166-1). Вывучыце ўзаемасувязь паміж хвалямі і малюнкам на дне пасудзіны. Як памеры палос залежаць ад вышыні хваль на паверхні вады?

10. Калі асвятліць лазерным пучком струмень вадкасці, якая падае на паверхню, у пункце кантакту, то вакол струменя можна назіраць светлавыя кольцы (мал. 166-2). Апішыце гэту з'яву і вызначыце, як радыусы і яркасць кольцаў залежаць ад радыуса струменя і магутнасці лазера.