Реферат: Геометрическая оптика. Реферат оптика по физике

Реферат - Оптика - Физика

Содержание

Оптикачеловека

Как мы видим

Органом зрения человека являютсяглаза, которые во многих отношениях представляют со­бой весьма совершеннуюоптическую систему.

Рис.6. Строение человеческого глаза

/>В целом глаз человека — этошарообразное тело диаметром око­ло 2,5 см, которое называют глазным яблоком(рис.5). Непрозрачную и прочную внешнюю оболочку глаза называют склерой, а еепрозрачную и более выпуклую переднюю часть — роговицей. С       внутреннейстороны склера покрыта сосудистой оболочкой,состоящей из кровеносных сосудов, питающих глаз. Против ро­говицы сосудистаяоболоч­ка переходит в радуж­ную оболочку, неодинаково окрашенную у различныхлюдей, которая отделена от роговицы каме­рой с прозрачной водяни­стой массой.

Врадужной оболочке имеется круглое отверстие, называемое зрачком, диаметркоторого может из­меняться. Таким образом, радужная оболочка играет рольдиафрагмы, регулирующей доступ света в глаз. При ярком освещении зрачокуменьшается, а при сла­бом освещении — увеличивается. Внутри глазного яблока зара­дужной оболочкой расположен хрусталик, который представ­ляет собойдвояковыпуклую линзу из прозрачного вещества с показателем преломления около1,4. Хрусталик окаймляет кольце­вая мышца, которая может изменять кривизну егоповерхностей, а значит, и его оптическую силу.

Сосудистаяоболочка с внутренней стороны глаза покрыта разветвлениями светочувствительногонерва, особенно густыми напротив зрачка. Эти разветвления образуют сетчатуюоболочку, на которой получается действительное изображение предметов,создаваемое оптической системой глаза. Пространство между сетчаткой ихрусталиком заполнено прозрачным стекловидным телом, имеющим студенистоестроение. Изображение предметов на сетчатке глаза получается перевернутое.Однако деятельность мозга, получающего сигналы от светочувствительного нерва,позволяет нам видеть все предметы в натуральных положениях.

Когдакольцевая мышца глаза расслаблена, то изображение далеких предметов получаетсяна сетчатке. Вообще устройство глаза таково, что человек может видеть безнапряжения предметы, расположенные не ближе 6 метра от глаза. Изображение болееблизких предметов в этом случае получается за сетчаткой глаза. Для полученияотчетливого изображения такого предмета кольцевая мышца сжимает хрусталик всёсильнее  до тех пор, пока изображение предмета не окажется на сетчатке, а затемудерживает хрусталик в сжатом состоянии.

Таким образом,«наводка на фокус» глаза человека осуществляется изменением оптической силыхрусталика с помощью кольцевой мышцы. Способность оптической системы глазасоздавать отчетливые изображения предметов, находящих на различных расстоянияхот него, называют аккомодацией (от латинского «аккомодацио» – приспособление).При рассматривании очень далёких предметов в глаз попадают параллельные лучи. Вэтом случае говорят, что глаз аккомодирован на бесконечность.

Аккомодацияглаза не бесконечна. С помощью кольцевой мышцы оптическая сила глаза можетувеличиваться не больше чем на 12 диоптрий. При долгом рассматривании близкихпредметов глаз устает, а кольцевая мышца начинает расслабляться и изображение предметарасплывается.

Глаза человекапозволяют хорошо видеть предметы не только при дневном освещении. Способностьглаза приспосабливаться к различной степени раздражения окончанийсветочувствительного нерва на сетчатке глаза, т.е. к различной степени яркостинаблюдаемых объектов называют адаптацией.

Дефекты зрения

Близорукость.

  В томслучае, если расстояние между сетчатой оболочкой и хрусталиком ненормальновелико или хрусталик настолько закруглён и толст, что его фокусное расстояниененормально мало, изображение удалённого предмета попадает перед сетчатойоболочкой (рис. 4). Этот дефект глаза очень распространён и называется близорукостьюили миопией. Близорукость – это такой дефект глаза,который чрезвычайно распространён среди школьников и студентов. Согласно даннымспециалистов каждые 3 новорождённых из 100 обладают этим дефектом; в начальнойшколе число близоруких составляет примерно 10 из 100; в средней школе числоблизоруких достигает 24%, а в колледже – 31%. Среди диких племён, живущих иработающих большей частью на открытом воздухе, близорукость почти неизвестна.Точно также среди фермеров и лиц, работающих на открытом воздухе, очень малоеколичество страдает от близорукости, если только они не приобрели её в школеили при работе с близкими объектами.

  Причинойблизорукости в большинстве случаев является, по-видимому, то, что в детствеглаз легко деформируется. При работе с близкими предметами глазное яблоко“привыкает” удлиняться на столько, что хрусталик уже теряет способностьсплющиваться для фокусирования изображения удалённого предмета на сетчатойоболочке без избыточного напряжения. Сравните длину близорукого глаза на рис. 4с длиной дальнозоркого на рис. 5.

Испытание на близорукость.

  Один извидов проверки на миопию делается при помощи таблицы Снеллена. Таблица Снелленав уменьшенном виде изображена на рис. 5. При нормальном зрении можно читатьседьмую строчку хорошо освещённой таблицы стандартных размеров каждым глазом вотдельности с расстоянием в 50 см. Неспособность сделать это не обязательносвидетельствует о близорукости, так как эта непосредственность может бытьвызвана другой причиной. Но если отрицательная (рассеивающая) сферическая линзаулучшает видимость (при этом нужно начать с линзы малой оптической силы ипостепенно увеличивать силу линзы), то можно предположить наличие близорукости.

  Близорукостьможно исправить, но не вылечить, при помощи очков. В этом случае применяютсярассеивающие сферические линзы (рис. 4.с). Эта линза рассеивает параллельныесветовые волновые лучи, исходящие от удалённых предметов в достаточной степенидля того, чтобы изображение попало на сетчатую оболочку дальше того места, гдеоно находилось бы без применения очков.

/>

Гиперопия, или дальнозоркость.

 Еслирасстояние между сетчатой оболочкой и хрусталиком ненормально мало или еслихрусталик ненормально тонок и сплющен, так что фокусное расстояние егоненормально велико, то изображение близких предметов оказывается за сетчатойоболочкой (рис.6). Следовательно, близкие предметы не могут быть видимы безнапряжения глаза.

  Если вытолько дальнозорки и не имеете никаких других недостатков зрения, то вы легкопрочтёте 9-ю строчку таблицы Снеллена, но ваша ближняя точка может оказатьсядальше своего нормального положения.

  Дляисправления гиперопии следует уменьшать расстояние изображения для близкихпредметов. Это требует применения собирательной (положительной) линзысоответствующей оптической силы

Астигматизм.

  Обычноповерхность роговой оболочки – несколько выступающей передней части глазногояблока – и поверхность хрусталика являются частями почти идеальной сфер. Однаконередко кривизна одной или обеих этих поверхностей оказывается большей в однойплоскости, чем в какой – либо другой. Этот дефект, в результате которогополучается нечёткое зрение, называется астигматизмом.   

  Астигматизмможет причинить головные боли и создавать расплывчатость, в особенности, есличитать длительное время подряд. Астигматизм исправляется цилиндрической линзойвместо сферической. Отметьте, в частности, что направление кривизны линзы очковдолжно совпадать с соответствующей кривизной глазного хрусталика.Следовательно, если астигматическая линза меняет своё положение относительноглаза, необходимо принять меры, чтобы вернуть её на место, так как совершеннонеобходимо, чтобы соответствующие кривизны совпадали.

Оптические приборы, вооружающие глаз

Очки

Кто изобрел увеличительноестекло?

Еслиоставить в стороне отрывочные данные, которые восходят еще к античным временам,то увеличительные стекла стали объектом научного рассмотрения уже в эпохураннего средневековья. Еще Альхазен исследовал увеличение, создаваемоестеклянной сферой, рассматривая его как оптическую иллюзию. Позже появилисьочки, которые не могли быть результатом теоретического рассмотрения, ибо нельзясебе представить, чтобы при средневековой теории зрения можно было даже прийтик мысли о возможности исправления его дефектов. Открытие это было, вероятно,случайным, и вполне вероятно допустить, что его автором является кто-то изизготовителей стекла.

То,что это открытие было сделано ремесленниками, подтверждается и народнымпроисхождением слова «lente» (линза) от слова «lenticchia»(чечевица), которое ученые XVI века решили несколько облагородить,латинизировав его.

Впервыелинзы для целей науки применил Бэкон. Известно, что он использовал их во многихопытах и даже поднес одну папе Клименту IV, прося его попробовать применить ее.Бэкон избегает специального названия и говорит о «приспособлении». Даже в XVIвеке Иероним Кардан, всегда туманно изъясняющийся латинист, называет линзы«orbem e vitro» – выражение, которое его французский переводчик то лине понял, то ли не смог правильно выразить по-французски и прямо перевел«rotondite faite du verre» (округлость, сделанная из стекла).

Втечение трех веков после Бэкона в трудах ученых нельзя было отыскать упоминанияоб «очках для старых», как назывались двояковыпуклые стекла, или «очках длямолодых» – двояковогнутых стеклах для коррекции близорукости.

Двояковогнутыестекла появились, очевидно, позже двояковыпуклых и тоже, видимо, случайно былиизобретены мастерами-стекольщиками или явились результатом элементарногорассуждения: если выпуклые стекла помогают зрению стариков, то вогнутые должны,наоборот, помогать зрению молодых. К середине XIV века очки уже получилидостаточно широкое распространение – на фреске 1352 г. изображен монах в очках.

В1743 г. французский естествоиспытатель Бюффон Жорж Луи Леклерк предложилокклюзию (лат. occlusio – запирание, скрывание) здорового глаза с цельюисправления косоглазия и восстановления остроты зрения больного глаза. Этимметодом пользуются и сейчас.

Хотя глаз и непредставляет собой тонкую линзу, в нем можно все же найти точку, через которуюлучи проходят практически без преломления, т.е. точку, играющую рольоптического центра. Оптический центр глаза  находится внутри хрусталика вблизизадней поверхности его. Расстояние h от оптического центра досетчатой оболочки, называемое глубиной глаза, составляет для нормального глаза15 мм.

Зная положениеоптического центра, можно легко построить изображение какого-либо предмета насетчатой оболочке глаза. Изображение всегда действительное, уменьшенное  иобратное. Угол φ, под  которым  виден предмет S1S2 изоптического центра О, называется углом зрения.

Сетчатаяоболочка имеет сложное строение и состоит из отдельных светочувствительныхэлементов. Поэтому две точки объекта, расположенные настолько близко друг кдругу, что их изображение на сетчатке попадают в один и тот же элемент,воспринимаются глазом, как одна точка. Минимальный угол зрения, под которым двесветящихся точки или две черные точки на белом фоне воспринимаются глазом ещёраздельно, составляет приблизительно одну минуту. Глаз плохо распознает деталипредмета, которые он видит под углом менее 1". Это угол, под которым виденотрезок, длина которого 1 см на расстоянии 34 см от глаза. При плохом освещении(в сумерках) минимальный угол разрешения повышается и может дойти до 1º.

/>

Рис. 11. Коррекция изображения рассматриваемых предметов: а — угол зрения φ = S1' S2' / h = S1 S2 / D;

               б – при увеличении угла зрения увеличивается изображение рассматриваемого предмета на сетчатке;  N = b' / b = φ' / φ .    

Приближая предмет к глазу, мыувеличиваем угол зрения и, следовательно, получаем

возможность лучше различать мелкиедетали. Однако очень близко к глазу приблизить мы не можем, так как способностьглаза к аккомодации ограничена. Для нормального глаза наиболее благоприятнымдля рассматривания предмета оказывается расстояние около 25 см, при которомглаз достаточно хорошо различает детали без чрезмерного утомления. Эторасстояние называется расстоянием наилучшего зрения. Для близорукого глаза эторасстояние несколько меньше, поэтому близорукие люди, помещая рассматриваемыйпредмет ближе к глазу, чем  люди с нормальным зрением  или дальнозоркие, видятего под большим углом зрения и могут лучше различать мелкие детали.

Значительноеувеличение угла зрения достигается с помощью оптических приборов.  По своемуназначению оптические приборы, вооружающие глаз, можно разбить на следующиебольшие группы.

1.  Приборы,служащие для рассматривания очень мелких предметов (лупа, микроскоп). Этиприборы как бы «увеличивают» рассматриваемые предметы.

2.  Приборы,предназначенные для рассматривания удаленных объектов (зрительная труба,бинокль, телескоп и т.п.). Эти приборы как бы «приближают» рассматриваемыепредметы.

Благодаряувеличению угла зрения при использовании оптического прибора размер изображенияпредмета на сетчатке увеличивается по сравнению с изображением в невооруженномглазе и, следовательно, возрастает способность распознавания деталей. Отношениедлины b на сетчатке в случае вооруженного глаза b' к длине изображения дляневооруженного глаза b  (рис.11, б) называется увеличением оптического прибора.

С помощью рис.11, б легко видеть, что увеличение N равно также отношению угла зрения φ'при рассматривании предмета через инструмент к углу зрения φ дляневооруженного глаза, ибо φ' и φ невелики.  

Итак,

N = b' /  b =  φ' /  φ ,

где  N – увеличениепредмета;

b' – длинаизображения на сетчатке для вооруженного глаза;

b — длинаизображения на сетчатке для невооруженного глаза;

φ' – уголзрения при рассматривании предмета через оптический инструмент;

φ – уголзрения при рассматривании предмета невооруженным глазом.

Одним из простейших оптическихприборов является лупа – собирающая линза, предназначенная для рассматриванияувеличенных изображений малых объектов. Линзу подносят к самому глазу, апредмет помещают между линзой и главным фокусом. Глаз увидит мнимое иувеличенное изображение предмета. Удобнее всего рассматривать предмет черезлупу совершенно ненапряженным глазом, аккомодированным на бесконечность. Дляэтого предмет помещают в главной фокальной плоскости линзы так, что лучи,выходящие из каждой точки предмета, образуют за линзой параллельные пучки. Нарис. 12 изображено два таких пучка, идущих от краев предмета. Попадая ваккомодированный на бесконечность глаз, пучки параллельных лучей фокусируютсяна ретине и дают здесь отчетливое изображение предмета.

/>,

где 2γ – угол зрения, при наблюдении через лупу;

     2β — угол зрения, при наблюдении невооруженным глазом;

     F – расстояние от предмета до лупы;

     Z – половина длины рассматриваемого предмета.

Принимая во внимание, что черезлупу рассматривают обычно мелкие детали и поэтому углы γ и β малы,можно тангенсы заменить углами. Таким образом, получится следующее выражениедля увеличения лупы = />= />.

Следовательно,увеличение лупы пропорционально 1 / F, то есть её оптической силе. 

Прибор, позволяющий получитьбольшое увеличение при рассматривании малых предметов, называется микроскопом.

Простейший микроскоп состоит издвух собирающих линз. Очень короткофокусный объектив  L1 даёт сильноувеличенное действительное изображение предмета P'Q' (рис. 13), котороерассматривается окуляром, как лупой.

P''Q''

PQ

Обозначимлинейное увеличение, даваемое объективом, через n1, а окуляром черезn2, это значит, что       = n1   и                  = n2,

где P'Q' – увеличенное действительноеизображение предмета;

PQ – размер предмета;

P''Q''- увеличенноемнимое изображение предмета;

n1 – линейное увеличениеобъектива;

n2 – линейное увеличениеокуляра.

Перемножив этивыражения, получим         = n1 n2 ,

где PQ – размер предмета;

P''Q''- увеличенноемнимое изображение предмета;

n1 – линейное увеличениеобъектива;

n2 – линейное увеличениеокуляра.

Отсюда видно,что увеличение микроскопа равно произведению увеличений, даваемых объективом иокуляром в отдельности. Поэтому возможно построить инструменты, дающие оченьбольшие увеличения – до 1000 и даже больше. В хороших микроскопах объектив иокуляр — сложные.

Окуляр обычносостоит из двух линз объектив же гораздо сложнее. Желание получить большиеувеличения заставляют употреблять короткофокусные линзы с очень большойоптической силой. Рассматриваемый объект ставится очень близко от объектива идает широкий пучок лучей, заполняющий всю поверхность первой линзы. Такимобразом, создаются очень невыгодные условия для получения резкого изображения:толстые линзы и нецентральные лучи. Поэтому для исправления всевозможныхнедостатков приходится прибегать к комбинациям из многих линз различных сортовстекла.

В современныхмикроскопах теоретический предел уже почти достигнут. Видеть в микроскоп можнои очень малые объекты, но их изображения представляются в виде маленькихпятнышек, не имеющих никакого сходства с объектом.

Прирассматривании таких маленьких частиц пользуются так называемымультрамикроскопом, который представляет собой обычный микроскоп с конденсором,дающим возможность интенсивно освещать рассматриваемый объект сбоку,перпендикулярно оси микроскопа.

С помощьюультрамикроскопа удаётся обнаружить частицы, размер которых не превышаетмиллимикронов.

Простейшаязрительная труба состоит из двух собирающих линз. Одна линза, обращенная крассматриваемому предмету, называется объективом, а другая, обращенная к глазунаблюдателя — окуляром.

Объектив L1 даетдействительное обратное и сильно уменьшенное изображение предмета P1Q1, лежащееоколо главного фокуса объектива. Окуляр помещают так, чтобы изображениепредмета находилось в его главном фокусе. В этом положении окуляр играет рольлупы, при помощи которой рассматривается действительное изображение предмета.

/> Действие трубы, так жекак и лупы, сводится к увеличению угла зрения. При помощи трубы обычнорассматривают предметы, находящиеся на расстояниях, во много раз превышающих еёдлину. Поэтому угол зрения, под которым предмет виден без трубы, можно принятьугол  2β, образованный лучами, идущими от краев предмета через оптическийцентр объектива.

Изображениевидно под углом 2γ и лежит почти в самом фокусе F объектива и вфокусе  F1 окуляра.

Рассматриваядва прямоугольных треугольника с общим катетом Z', можемнаписать:

/>,

где 2γ — угол, под которым видно изображение предмета;

2β — уголзрения, под которым виден предмет невооруженным глазом;

F — Фокусобъектива;

F1 — фокусокуляра;

Z' — половинадлины рассматриваемого предмета.

Углыβ и γ — не велики, поэтому можно с достаточным приближением заменить tgβ и tgγ углами итогда увеличение трубы =/>/>,

где 2γ — угол, под которым видно изображение предмета;

2β — угол зрения, подкоторым виден предмет невооруженным глазом;

F — Фокусобъектива;

F1 — фокусокуляра.

Угловоеувеличение трубы определяется отношением фокусного расстояния объектива кфокусному расстоянию окуляра. Чтобы получить большое увеличение, надо братьдлиннофокусный объектив и короткофокусный окуляр.  

/>

Рисунок14

Телескопический ход лучей.

Светопроекционная техника

Для показазрителям на экране увеличенного изображения рисунков, фотоснимков или чертежейприменяют проекционный аппарат. Рисунок на стекле или на прозрачной пленкеназывают диапозитивом, а сам аппарат, предназначенный для показа такихрисунков, — диаскопом. Если аппарат предназначен для показа непрозрачных картини чертежей, то его называют эпископом. Аппарат, предназначенный для обоихслучаев называется эпидиаскопом.

Линзу, котораясоздает изображение находящегося перед ней предмета, называют объективом.Обычно объектив представляет собой оптическую систему, у которой устраненыважнейшие недостатки, свойственные отдельным линзам. Чтобы изображение предметана было хорошо видно зрителям, сам предмет должен быть ярко освещен.

Схемаустройства проекционного аппарата показана на рис.16.

Источник светаS помещается вцентре вогнутого зеркала (рефлектора) Р. свет идущий непосредственно отисточника  S и отраженныйот рефлектора Р, попадает на конденсор К, который состоит из двухплосковыпуклых линз. Конденсор собирает эти световые лучи на

/>

объективе О, который уженаправляет их на экран Э, где получается изображение диапозитива Д.Сам диапозитив помещается между главным фокусом объектива и точкой, находящейсяна расстоянии 2F от объектива. Резкостьизображения на экране достигается перемещением объектива, которое частоназывается наводкой на фокус.

Для наблюденияспектров пользуются спектроскопом.

Наиболеераспространенный призматический спектроскоп состоит из двух труб, междукоторыми помещают трехгранную призму  (рис. 17).

/>

В трубе А,называемой коллиматором имеется узкая щель, ширину которой можно регулироватьповоротом винта. Перед щелью помещается источник света, спектр которогонеобходимо исследовать. Щель располагается в фокальной плоскости коллиматора, ипоэтому световые лучи из коллиматора выходят в виде параллельного пучка. Пройдячерез призму, световые лучи направляются в трубу В, через которую наблюдаютспектр. Если спектроскоп предназначен для измерений, то на изображение спектрас помощью специального устройства накладывается изображение шкалы с делениями,что позволяет точно установить положение цветовых линий в спектре.

Приисследовании спектра часто бывает целесообразней сфотографировать его, а затемизучать с помощью микроскопа.

Прибор дляфотографирования спектров называется спектрографом.

Схемаспектрографа показана на рис. 18.

Спектризлучения с помощью линзы Л2 фокусируется на матовое стекло АВ,которое при фотографировании заменяют фотопластинкой. 

/>

Фотоаппарат

Рис. 1. Схема зеркального фотоап­парата типа «Зенит»: 1 — съёмоч­ный объектив; 2 — подвижное зер­кало; з — кадровая рамка; 4 — фо­топлёнка; 5 — линза; б — пента-призма;  7 — окуляр;   8 — глаз фотографа*

Важнейшимичастями всех аппаратов являются фотокамера, объектив, устройство для фокуси­ровкиобъектива, видоискатель, затвор в ленто­протяжный механизм. Более совершенныефотоап­параты оснащаются дополнительно экспонометрическим устройством иливстроенным экспоно­метром, синхроконтактом, автоспуском и други­миприспособлениями.

В зависимостиот типа используемого фотома­териала все фотоаппараты подразделяют на плё­ночныеи пластиночные.

В зависимостиот системы видоискателя и спо­соба фокусировки фотоаппараты бываютдальномерные, зеркальные (одно и двухобъективные) и с простейшей фокусировкойпо шкале расстоя­ний.

Светонепроницаемаякамера, ко­торая одновременно является корпусом фотоап­парата. Внутрифотокамеры монтируются основ­ные узлы и механизмы фотоаппарата, а снаружирасположены их органы управления. Фотокамера имеет гнездо для присоединенияобъектива. У со­временных малоформатных фотоаппаратов фото­камера имеет заднююоткидную крышку. В ниж­ней части фотокамеры сделано резьбовое гнездо дляустановки фотоаппарата на штатив.

Является важнейшей частью фотоаппа­ратаи служит для создания на светочувствитель­ном слое фотоплёнки (фотопластинки)оптического изображения фотографируемого предмета. Объек­тив состоит из трёхили более линз, закреплён­ных в одной металлической оправе. Для умень­шениясветовых потерь вследствие отражения лу­чен от поверхностей линз последниепокрывают тонкими слоями различных веществ, уменьшаю­щих коэффициент отражениясвета, т. е. увели­чивающих прозрачность объектива (бывают однослойные покрытия,но чаще многослойна). Такие объективы называются просветлёнными.

Основнымипараметрами   (характеристиками) объектива являются: фокусное расстояние,угловое поле изображения, относительное отверстие и раз­решающая сила.

Фокусноерасстояние (f') определяетразмер даваемого объективом изображения, т. е. его масштаб или линейноеувеличение. Чем больше фокусное расстояние, тем больше масштаб полу­ чаемогоизображения при одном и том же расстоя­нии до фотографируемого предмета.Большинствофотообъективов имеет постоянное фокусное рас­стояние, величина которогоуказывается па их оправе. Некоторые фотоаппараты имеют объективы с переменнымфокусным расстоянием, которое можно плавно изменять в определённых пределах.Фотообъективы, у которых фокусное расстояние примерно равно диагоналикадровой рамки фото­аппарата (1k), принятоназывать нормальными. Если f превышает 1k, то такиеобъективы назы­ваются длиннофокусными; некоторые длиннофо­кусные объективыназывают телеобъективами. Объективы, фокусное расстояние которых меньше lk, называютсякороткофокусными.

Угловое полеобъектива в прост­ранстве изображений. Любой объек­тив образует оптическоеизображение в пределах некоторого круглого по форме участка, называе­мого полемизображения. Качество изображения ухудшается по мере удаления от центра поля,т.е. от точки пересечения оптической оси объек­тива с плоскостью изображения.Поэтому при фото­графировании используется не всё поле изображе­ния, а толькоего центральная зона, в пределах которой качество изображения является удовле­творительным.Угол, образованный лучами, иду­щими из центра выходного зрачка объектива ккрайним точкам полезного поля изображения, называется угловым полемобъектива.    Кадровая рамка фотоаппарата должна располагаться внутри полезногополя изображения. Объективы, угло­вое поле которых находится в пределах от 45°до 60°, называются нормальными, с углом, превы­шающим 60°,— широкоугольными.

Относительноеотверстие объек­тива — отношение диаметра его входного зрач­ка к фокусномурасстоянию, записывается в виде 1: К, где К — диафрагменное число, показываю­щее,во сколько раз фокусное расстояние объекти­ва больше диаметра его входногозрачка. Это чис­ло, называемое диафрагменным числом, наносится на шкалудиафрагм объектива. Чем больше вели­чина относительного отверстия, тем вышеосвещён­ность оптического изображения, даваемого объек­тивом, т. е. тем большесветосила объектива.

Разрешающая сила(способность) Л' выражается максимальным числом ли­ний (штрихов), приходящихсяна 1 мм в оптическом изображении специальной испытательной таб­лицы (миры). Чемвыше разрешающая способность объектива, тем большее число мелких деталей изоб­ражаетсяобъективом раздельно.

Все съёмочныеобъективы имеют диафраг­му — механическое устройство, служащее для изменения ихотносительного отверстия. Диафраг­ма помещается обычно между линзами объективаи содержит несколько серповидных лепестков, ко­торые образуют, перекрывая другдруга, примерно круглое отверстие. Диаметр отверстия изменяется в соответствиис установленным по шкале значе­нием диафрагмы К. Лепестки соединены с поворот­нымкольцом, смонтированным на оправе объек­тива. На кольце имеется индекс,смещающийся при повороте кольца относительно шкалы, деле­ния которой рассчитанытак, что при повороте кольца на одно деление освещённость оптическогоизображения, образуемого объективом, изменяет­ся в два раза. Процесс измененияотносительного отверстия объектива называется диафрагмиро­ванном. Приуменьшении относительного отверс­тия (увеличении К) наряду с понижением освещён­ностиоптического изображения увеличивается глубина резко изображаемого пространства.

Объективы,предназначенные для зеркальных фотоаппаратов, стали делать с так называемой«прыгающей» диафрагмой. У таких объективов значение диафрагмы устанавливаетсязаранее, но световое отверстие объектива остаётся при этом полностью открытым.Это позволяет фо­кусировать объектив и устанавливать границы изображенияснимаемых предметов при полностью открытой диафрагме, т. е. при наибольшей егоосвещённости. При нажатии на спусковую кнопку затвора фотоаппаратанепосредственно перед его срабатыванием механизм прыгающей диафрагмы изменяетсветовое отверстие (обычно скачкообраз­но под действием ранее взведённойпружины), после чего срабатывает фотозатвор и затем диаф­рагма снова полностьюоткрывается (немедленно или в процессе перемотки фотоплёнки и взвода затвора).

 Киноаппарат

 Онпредставляетсобой проекционную систему того же типа с тем усложнением, что демонстрируемыекартины очень быстро сменяют одна другую.

         Припроектирование получается обычно сильно увеличенное изображение. Например, припроектировании кадра кинокартины размером 18х24 мм на экран с размерами 3,6 х4,8 м линейное увеличение равно 200, а площадь изображения превышает площадькадра в 40 000 раз.

         Чтобыосвещённость объекта была высокой и равномерной, важную роль играет правильныйподбор конденсора. Казалось бы, что задачей конденсора является максимальносконцентрировать свет на изображаемом объекте. Однако, это совершенно неверно.Попытки «концентрации» света на объекте приводят обычно к тому, чтоконденсор даёт на нём сильно уменьшенное изображение источника. Если последнийне очень велик, то объект будет освещён неравномерно. При этом часть световогопотока пойдёт мимо проекционного объектива, т.е. не будет участвовать вобразовании изображения на экране. Правильный выбор конденсора даёт возможностьизбежать всех недостатков. Конденсор устанавливается таким образом, чтобы ондавал изображение небольшого источника С`C` на самом объективе L. Размерыконденсора выбираются с таким расчётом, чтобы весь диапозитив S был равномерноосвещён. Лучи, проходящие через любую точку диапозитива, должны затем пройтичерез изображение источника света С`C`. Следовательно, они попадут в объектив,и по выходе из него образуют на экране изображение этой точки диапозитива.

         Такимобразом, объектив даст на экране изображение всего диапозитива, котороебудет правильно передавать распределение светлого и тёмного на диапозитиве.

         Длядемонстрации на экране непрозрачных предметов, например, чертежей и рисунков,выполненных на бумаге, их сильно освещают сбоку с помощью ламп и зеркал ипроектируют с помощью светосильного объектива.

         Частоприменяют приборы, имеющие двойную систему для проектирования прозрачных инепрозрачных предметов. Такие приборы называются эпидиаскопами.

Практическоезначение оптики и её влияние на другие отрасли знания исключительно велики.Изобретение телескопа и спектроскопа открыло перед человеком удивительнейший ибогатейший мир явлений, происходящих в необъятной Вселенной. Изобретениемикроскопа произвело революцию в биологии. Фотография помогла и продолжаетпомогать чуть ли не всем отраслям науки. Одним из важнейших элементов научнойаппаратуры является линза. Без неё не было бы микроскопа, телескопа,спектроскопа, фотоаппарата, кино, телевидения и т.п. не было бы очков, и многиелюди, которым перевалило за 50 лет, были бы лишены возможности читать ивыполнять многие работы, связанные со зрением.

Областьявлений, изучаемая физической оптикой, весьма обширна. Оптические явлениятеснейшим образом связаны с явлениями, изучаемыми в других разделах физики, аоптические методы исследования относятся к наиболее тонким и точным. Поэтомунеудивительно, что оптике на протяжении длительного времени принадлежалаведущая роль в очень многих фундаментальных исследованиях и развитии основныхфизических воззрений. Достаточно сказать, что обе основные физические теориипрошлого столетия — теория относительности и теория квантов — зародились и взначительной степени развились на почве  оптических исследований. Изобретениелазеров открыло новые широчайшие возможности не только в оптике, но и в еёприложениях в различных отраслях науки и техники.

1.  Арцыбашев С.А.Физика — М.: Медгиз, 1950. — 511с.

2.  Жданов Л.С.Жданов Г.Л.  Физика для средних учебных заведений — М.: Наука, 1981. — 560с.

3.  Ландсберг Г.С.Оптика — М.: Наука, 1976. — 928с.

4.  ЛандсбергГ.С.  Элементарный учебник физики. — М.: Наука, 1986. — Т.3. — 656с.

5.  Прохоров А.М.Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1974. — Т.18. — 632с.

6.  Сивухин Д.В.Общий курс физики: Оптика — М.: Наука, 1980. — 751с. 

www.ronl.ru

Курсовая работа - Оптика - Физика

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Оптика –учение о природе света, световых явлениях и взаимодействии света с веществом. Ипочти вся ее история – это история поиска ответа: что такое свет?

Однаиз первых теорий света – теория зрительных лучей – была выдвинута греческимфилософом Платоном около 400 г. до н. э. Данная теория предполагала, что изглаза исходят лучи, которые, встречаясь с предметами, освещают их и создаютвидимость окружающего мира. Взгляды Платона поддерживали многие ученыедревности и, в частности, Евклид (3 в до н. э.), исходя из теории зрительныхлучей, основал учение о прямолинейности распространения света, установил законотражения.

Вте же годы были открыты следующие факты:

–прямолинейность распространения света;

–явление отражения света и закон отражения;

–явление преломления света;

–фокусирующее действие вогнутого зеркала.

Древниегреки положили начало отрасли оптики, получившей позднее названиегеометрической.

Наиболее интересной работой по оптике, дошедшей донас из средневековья, является работа арабского ученого Альгазена. Он занималсяизучением отражения света от зеркал, явления преломления и прохождения света влинзах. Альгазен впервые высказал мысль о том, что свет обладает конечнойскоростью распространения. Эта гипотеза явилась крупным

шагомв понимании природы света.

В эпохуВозрождения было совершено множество различных открытий и изобретений; сталутверждаться экспериментальный метод, как основа изучения и познанияокружающего мира.

Набазе многочисленных опытных фактов в середине XVIIвека возникают две гипотезы о природе световых явлений:

–корпускулярная, предполагавшая, что свет есть поток частиц, выбрасываемых сбольшой скоростью светящимися телами;

–волновая, утверждавшая, что свет представляется собой продольные колебательныедвижения особой светоносной среды – эфира – возбуждаемой колебаниями частицсветящегося тела.

Вседальнейшее развитие учения о свете вплоть до наших дней – это история развитияи борьбы этих гипотез, авторами которых были И. Ньютон и Х. Гюйгенс.

<span Monotype Corsiva";color:#666699;text-shadow:auto">Основныеположения корпускулярной теории Ньютона:

1)Свет состоит из малых частичек вещества, испускаемых во всех направлениях попрямым линиям, или лучам, светящимся телом, например, горящей свечой. Если этилучи, состоящие из корпускул, попадают в наш глаз, то мы видим их источник(рис. 1).

<img src="/cache/referats/11938/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1026 _x0000_s1027 _x0000_s1028 _x0000_s1029 _x0000_s1030 _x0000_s1031 _x0000_s1032 _x0000_s1033 _x0000_s1034 _x0000_s1035 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1038 _x0000_s1039 _x0000_s1040 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1043 _x0000_s1044 _x0000_s1045 _x0000_s1046 _x0000_s1047 _x0000_s1048 _x0000_s1049 _x0000_s1050 _x0000_s1051 _x0000_s1052 _x0000_s1053 _x0000_s1054 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1057 _x0000_s1058 _x0000_s1059 _x0000_s1060 _x0000_s1061 _x0000_s1062 _x0000_s1063 _x0000_s1064 _x0000_s1065 _x0000_s1066 _x0000_s1067">

                                                              Рис. 1

  2) Световые корпускулы имеют разные размеры.Самые крупные частицы, попадая в глаз, дают ощущение красного цвета, самыемелкие – фиолетового.

3)Белый цвет – смесь всех цветов: красного, оранжевого, желтый, зеленый, голубой,синий, фиолетовый.

4)Отражение света от поверхности происходит вследствие отражения корпускул отстенки по закону абсолютного упругого удара (рис. 2).

<img src="/cache/referats/11938/image003.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

5) Явлениепреломления света объясняется тем, что корпускулы притягиваются частицамисреды. Чем среда плотнее, тем угол преломления меньше угла падения.

6) Явлениедисперсии света, открытое Ньютоном в 1666 г., он объяснил следующим образом.Каждый цвет уже присутствует в белом свете. Все цвета передаются черезмежпланетное пространство и атмосферу совместно и дают эффект в виде белогосвета. Белый свет – смесь разнообразных корпускул – испытывает преломление,пройдя через призму. С точки зрения механической теории, преломления обязаносилам со стороны частиц стекла, действующим на световые корпускулы. Эти силыразличны для разных корпускул. Они наибольшие для фиолетового и наименьшие длякрасного цвета. Путь корпускул в призме для каждого цвета будет преломлятьсяпо- своему, поэтому белый сложный луч расщепится на цветные составляющие лучи.

7)Ньютон наметил пути объяснения двойного лучепреломления, высказав гипотезу отом, что лучи света обладают «различными сторонами» – особымсвойством, обуславливающим их различную преломляемость при прохождениидвоякопреломляющего тела.

Корпускулярнаятеория Ньютона удовлетворительно объяснила многие оптические явления, известныев то время. Ее автор пользовался в научном мире колоссальным авторитетом, и вскоре теория Ньютона приобрела многих сторонников во всех странах.

<span Monotype Corsiva";color:#666699;text-shadow:auto">Основныеположения волновой теории света Гюйгенса.

1)Свет – это распространение упругих периодичных импульсов в эфире. Эти импульсыпродольны и похожи на импульсы звука в воздухе.

2)Эфир – гипотетическая среда, заполняющая небесное пространство и промежуткимежду частицами тел. Она невесома, не подчиняется закону всемирного тяготения,обладает большой упругостью.

3)Принцип распространения колебаний эфира таков, что каждая его точка, до которойдоходит возбуждение, является центром вторичных волн. Эти волны слабы, и эффектнаблюдается только там, где проходит их огибающая 

Рис.3.

<div v:shape="_x0000_s1679">

поверхность– фронт волны (принцип Гюйгенса) (рис.3).

Чемдальше волновой фронт от источника, тем более плоским он становится.

Световыеволны, приходящие непосредственно от источника, вызывают ощущение видения.

Оченьважным пунктом теории Гюйгенса явилось допущение конечности скоростираспространения света. Используя свой принцип, ученому удалось объяснить многиеявления геометрической оптики:

–явление отражения света и его законы;

–явление преломления света и его законы;

–явление полного внутреннего отражения;

–явление двойного лучепреломления;

–принцип независимости световых лучей.

ТеорияГюйгенса давала такое выражение для показателя преломления среды:

<img src="/cache/referats/11938/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1026">                                               

Изформулы видно, что скорость света должна зависеть обратно пропорционально отабсолютного показателя среды. Этот вывод был противоположен выводу, вытекающемуиз теории Ньютона. Невысокий уровень экспериментальной техники XVIIвека исключал возможность установить, какая из теорийверна.

Многиесомневались в волновой теории Гюйгенса, но среди малочисленных сторонниковволновых взглядов на природу света были М. Ломоносов и Л. Эйлер. С исследованийэтих ученых теория Гюйгенса начала оформляться как теория волн, а не простоапериодических колебаний, распространяющихся в эфире.

<span Monotype Corsiva";color:#666699; text-shadow:auto">Взгляды на природу света в

В1801 году Т. Юнг выполнил эксперимент, который изумил ученых мира (рис.4)

<img src="/cache/referats/11938/image023.gif" v:shapes="_x0000_s1158 _x0000_s1159 _x0000_s1160 _x0000_s1161 _x0000_s1162 _x0000_s1163 _x0000_s1164 _x0000_s1165 _x0000_s1166 _x0000_s1167 _x0000_s1168 _x0000_s1169 _x0000_s1170 _x0000_s1171 _x0000_s1172 _x0000_s1173 _x0000_s1174 _x0000_s1175 _x0000_s1176 _x0000_s1177 _x0000_s1178 _x0000_s1179 _x0000_s1180 _x0000_s1181 _x0000_s1182 _x0000_s1183 _x0000_s1184 _x0000_s1185 _x0000_s1186 _x0000_s1187 _x0000_s1188 _x0000_s1189 _x0000_s1190 _x0000_s1582 _x0000_s1583"> <img src="/cache/referats/11938/image024.gif" v:shapes="_x0000_s1584">

<img src="/cache/referats/11938/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1581">Рис. 4.

S– источник света;

Э– экран;

Ви С – очень узкие щели, отстоящие друг от друга на 1-2 мм.

Потеории Ньютона на экране должны появиться две светлые полоски, на самом делепоявились несколько светлых и темных полос, а прямо против промежутка междущелями В и С появилась светлая линия Р. Опыт показал, что свет явлениеволновое. Юнг развил теорию Гюйгенса представлениями о колебаниях частиц, очастоте колебаний. Он сформулировал принцип интерференции, основываясь накотором, объяснил явление дифракции, интерференции и цвета тонких пластинок.

Французскийфизик Френель соединил принцип волновых движений Гюйгенса и принципинтерференции Юнга. На этой основе разработал строгую математическую теориюдифракции. Френель сумел объяснить все оптические явления, известные в товремя.

<span Monotype Corsiva";color:#666699; text-shadow:auto">Основные положения волновой теории Френеля.

–Свет – распространение колебаний в эфире со скоростью <img src="/cache/referats/11938/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r

–Световые волны являются поперечными;

–Световой эфир обладает свойствами упруго-твердого тела, абсолютно несжимаем.

Припереходе из одной среды в другую упругость эфира не меняется, но меняется егоплотность. Относительный показатель преломления вещества <img src="/cache/referats/11938/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1028">.

Поперечныеколебания могут происходить одновременно по всем направлениям, перпендикулярнымнаправлению распространению волны.

РаботаФренеля завоевала признание ученых. Вскоре появился целый ряд экспериментальныхи теоретических работ, подтверждающих волновую природу света.

Всередине XIXвека началиобнаруживаться факты, указывающие на связь оптических и электрических явлений.В 1846 г. М. Фарадей наблюдал вращения плоскостей поляризации света в телах,помещенных в магнитное поле. Фарадей ввел представление об электрическом имагнитном полях, как о своеобразных наложениях в эфире. Появился новый«электромагнитный эфир». Первым на эти взгляды обратил вниманиеанглийский физик Максвел. Он развил эти представления и построил теориюэлектромагнитного поля.

Электромагнитнаятеория света не зачеркнула механическую теорию Гюйгенса- Юнга- Френеля, апоставила ее на новый уровень. В 1900 г. немецкий физик Планк выдвинул гипотезуо квантовом характере излучения. Суть ее состояла в следующем:

–излучение света носит дискретный характер;

–поглощение происходит тоже дискретно-порциями, квантами.

Энергиякаждого кванта представляется по формуле E=h<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">n

Черезпять лет после Планка вышла работа немецкого физика Эйнштейна о фотоэффекте.Эйнштейн считал:

–свет, еще не вступивший во взаимодействие с веществом, имеет зернистуюструктуру;

–структурным элементом дискретного светового излучения является фотон.

В1913 г. датский физик Н. Бор опубликовал теорию атома, в которой объединилтеорию квантов Планка-Эйнштейна с картиной ядерного строения атома.

Такимобразом, появилась новая квантовая теория света, родившаяся на базекорпускулярной теории Ньютона. В роли корпускулы выступает квант.

<span Monotype Corsiva"; color:#666699;text-shadow:auto">Основные положения.

– Свет испускается, распространяется и поглощаетсядискретными порциями – квантами.

–Квант света – фотон несет энергию, пропорциональную частоте той волны, спомощью которой он описывается электромагнитной теорией E=h<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">n

–Фотон, имеет массу (<img src="/cache/referats/11938/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><img src="/cache/referats/11938/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> и момент количествадвижения (<img src="/cache/referats/11938/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

–Фотон, как частица, существует только в движении скорость которого – этоскорость распространения света в данной среде.

–При всех взаимодействиях, в которых участвует фотон, справедливы общие законысохранения энергии и импульса.

–Электрон в атоме может находиться только в некоторых дискретных устойчивыхстационарных состояниях. Находясь в стационарных состояниях, атом не излучаетэнергию.

–При переходе из одного стационарного состояния в другое атом излучает (поглощает)фотон с частотой <img src="/cache/referats/11938/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1032">Е1 и Е2 – энергииначального и конечного состояния).

Свозникновением квантовой теории выяснилось, что корпускулярные и волновыесвойства являются лишь двумя сторонами, двумя взаимосвязанными проявлениямисущности света. Они не отражают диалектическое единство дискретности иконтинуальности материи, выражающейся в одновременном проявлении волновых икорпускулярных свойств. Один и тот же процесс излучения может быть описан, какс помощью математического аппарата для волн, распространяющихся в пространствеи во времени, так и с помощью статистических методов предсказания появлениячастиц в данном месте и в данное время. Обе эти модели могут быть использованыодновременно, и в зависимости от условий предпочтение отдается одной из них.

Достиженияпоследних лет в области оптики оказались возможными благодаря развитию, какквантовой физики, так и волновой оптики. В наши дни теория света продолжаетразвиваться.

Оптика– раздел физики, изучающий свойства и физическую природу света, а также еговзаимодействие с веществом.

Простейшиеоптические явления, например возникновение теней и получение изображений воптических приборах, могут быть понятны в рамках геометрической оптики, котораяоперирует понятием отдельных световых лучей, подчиняющихся известным законампреломления и отражения и независимых друг от друга. Для понимания болеесложных явлений нужна физическая оптика, рассматривающая эти явления в связи сфизической природой света. Физическая оптика позволяет вывести  все законы геометрической оптики и установитьграницы их применимости. Без знания этих границ формальное применение законовгеометрической оптики может в конкретных случаях привести к результатам, противоречащимнаблюдаемым явлениям. Поэтому нельзя ограничиваться формальным построениемгеометрической оптики, а необходимо смотреть на нее как на раздел физическойоптики.

Понятиесветового луча можно получить из рассмотрения реального светового пучка воднородной среде, из которого при помощи диафрагмы выделяется узкийпараллельный пучок. Чем меньше диаметр этих отверстий, тем уже выделяемыйпучок, и в пределе, переходя к отверстиям сколь угодно малым, можно казалось быполучить световой луч как прямую линию. Но подобный процесс выделения скольугодно узкого пучка (луча) невозможен вследствие явления дифракции.Неизбежное  угловое расширение реальногосветового пучка, пропущенного через диафрагму диаметра D, определяется углом дифракции <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">j

Такимобразом, световой луч – это абстрактное математическое понятие, агеометрическая оптика является приближенным предельным случаем, в которыйпереходит волновая оптика, когда длина световой волны стремится к нулю.

          Органом зрения человека являютсяглаза, которые во многих отношениях представляют со­бой весьма совершеннуюоптическую систему.

<div v:shape="_x0000_s1890">

Рис.6. Строение человеческого глаза

хрусталик

сетчатка

Сосудистая оболочка

Радужная оболочка

склера

роговица

В радужной оболочке имеется круглоеотверстие, называемое зрачком, диаметр которого может из­меняться. Таким образом,радужная оболочка играет роль диафрагмы, регулирующей доступ света в глаз. Приярком освещении зрачок уменьшается, а при сла­бом освещении— увеличивается. Внутри глазного яблока за ра­дужнойоболочкой расположен хрусталик, который представ­ляет собой двояковыпуклуюлинзу из прозрачного вещества с показателем преломления около1,4. Хрусталик окаймляет кольце­вая мышца,которая может изменять кривизну его поверхностей, а значит, и его оптическуюсилу.

Сосудистаяоболочка с внутренней стороны глаза покрыта разветвлениями светочувствительногонерва, особенно густыми напротив зрачка. Эти разветвления образуют сетчатуюоболочку, на которой получается действительное изображение предметов,создаваемое оптической системой глаза. Пространство между сетчаткой и хрусталикомзаполнено прозрачным стекловидным телом, имеющим студенистое строение.Изображение предметов на сетчатке глаза получается перевернутое. Однакодеятельность мозга, получающего сигналы от светочувствительного нерва,позволяет нам видеть все предметы в натуральных положениях.

Когдакольцевая мышца глаза расслаблена, то изображение далеких предметов получаетсяна сетчатке. Вообще устройство глаза таково, что человек может видеть безнапряжения предметы, расположенные не ближе 6 метра от глаза. Изображение болееблизких предметов в этом случае получается за сетчаткой глаза. Для полученияотчетливого изображения такого предмета кольцевая мышца сжимает хрусталик всёсильнее  до тех пор, пока изображениепредмета не окажется на сетчатке, а затем удерживает хрусталик в сжатом состоянии.

Такимобразом, «наводка на фокус» глаза человека осуществляется изменением оптическойсилы хрусталика с помощью кольцевой мышцы. Способность оптической системы глазасоздавать отчетливые изображения предметов, находящих на различных расстоянияхот него, называют аккомодацией ( от латинского «аккомодацио» – приспособление).При рассматривании очень далёких предметов в глаз попадают параллельные лучи. Вэтом случае говорят, что глаз аккомодирован на бесконечность.

Аккомодацияглаза не бесконечна. С помощью кольцевой мышцы оптическая сила глаза можетувеличиваться не больше чем на 12 диоптрий. При долгом рассматривании близкихпредметов глаз устает, а кольцевая мышца начинает расслабляться и изображениепредмета расплывается.

Глазачеловека позволяют хорошо видеть предметы не только при дневном освещении.Способность глаза приспосабливаться к различной степени раздражения окончанийсветочувствительного нерва на сетчатке глаза, т.е. к различной степени яркостинаблюдаемых объектов называют адаптацией.

Длянаблюдения спектров пользуются спектроскопом.

Наиболеераспространенный призматический спектроскоп состоит из двух труб, междукоторыми помещают трехгранную призму (рис. 7).

A

B

Рис. 7. Спектроскоп.

В трубе А,называемой коллиматором имеется узкая щель, ширину которой можно регулироватьповоротом винта. Перед щелью помещается источник света, спектр которого необходимоисследовать. Щель располагается в плоскости коллиматора, и поэтому световыелучи из коллиматора выходят в виде параллельного пучка. Пройдя через призму,световые лучи направляются в трубу В, через которую наблюдают спектр. Еслиспектроскоп предназначен для измерений, то на изображение спектра с помощьюспециального устройства накладывается изображение шкалы с делениями, чтопозволяет точно установить положение цветовых линий в спектре.

Оптическийизмерительный прибор — средство измерения, в котором визирование (совмещениеграниц контролируемого предмета с визирной линией, перекрестием и т.п.) или определениеразмера осуществляется с помощью устройства с оптическим принципом действия.Различают три группы оптических измерительных приборов: приборы с оптическимпринципом визирования и механическим способом отчета перемещения; приборы соптическим способом визирования и отчета перемещения; приборы,  имеющие механический контакт с измерительнымприбором, с оптическим способом определения перемещения точек контакта.

Изприборов первой распространение получили проекторы для измерения и контролядеталей, имеющих сложный контур, небольшие размеры.

Наиболеераспространенный прибор второй — универсальный измерительный микроскоп, вкотором измеряемая деталь перемещается на продольной каретке, а головноймикроскоп — на поперечной.

Приборытретьей группы применяют для сравнения измеряемых линейных величин с меркамиили шкалами. Их объединяют обычно под общим названием компараторы. К этойгруппе приборов относятся оптиметр (оптикатор, измерительная машина, контактныйинтерферометр, оптический дальномер и др.).

Оптическиеизмерительные приборы также широко распространены в геодезии  (нивелир, теодолит и др.).

Теодолит- геодезический инструмент для определения направлений и измерениягоризонтальных и вертикальных углов при геодезических работах,топографической  и маркшейдерскихсъемках, в строительстве и т.п.

Нивелир- геодезический инструмент для измерения превышений точек земной поверхности — нивелирования, а также для задания горизонтальных направлений при монтажных ит.п. работах.

Внавигации широко распространён секстант — угломерный зеркально-отражательныйинструмент для измерения высот небесных светил над горизонтом или углов междувидимыми предметами с целью определения координат места наблюдателя. Важнейшаяособенность секстанта — возможность совмещения в поле зрения наблюдателяодновременно двух предметов, между которыми измеряется угол, что позволяетпользоваться секстантом на самолёте и на корабле без заметного сниженияточности даже во время качки.

Перспективнымнаправлением в разработке новых типов оптических измерительных приборовявляется оснащение их электронными отсчитывающими устройствами, позволяющимиупростить отсчет показаний и визирования, и т.п.  

<span Monotype Corsiva";color:#666699; text-shadow:auto"> 

<span Monotype Corsiva";color:#666699; text-shadow:auto">Заключение.

Практическое значение оптики и её влияние на другиеотрасли знания исключительно велики. Изобретение телескопа и спектроскопаоткрыло перед человеком удивительнейший и богатейший мир явлений, происходящихв необъятной Вселенной. Изобретение микроскопа произвело революцию в биологии.Фотография помогла и продолжает помогать чуть ли не всем отраслям науки. Однимиз важнейших элементов научной аппаратуры является линза. Без неё не было бымикроскопа, телескопа, спектроскопа, фотоаппарата, кино, телевидения и т.п. небыло бы очков, и многие люди, которым перевалило за 50 лет, были бы лишенывозможности читать и выполнять многие работы, связанные со зрением.

Область явлений, изучаемая физической оптикой, весьмаобширна. Оптические явления теснейшим образом связаны с явлениями, изучаемыми вдругих разделах физики, а оптические методы исследования относятся к наиболеетонким и точным. Поэтому неудивительно, что оптике на протяжении длительноговремени принадлежала ведущая роль в очень многих фундаментальных исследованияхи развитии основных физических воззрений. Достаточно сказать, что обе основныефизические теории прошлого столетия — теория относительности и теория квантов — зародились и в значительной степени развились на почве  оптических исследований. Изобретение лазеровоткрыло новые широчайшие возможности не только в оптике, но и в её приложенияхв различных отраслях науки и техники.

<img src="/cache/referats/11938/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1034">

<img src="/cache/referats/11938/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

<span Monotype Corsiva";color:#003366;text-shadow:auto">Всемирный  О

<span Monotype Corsiva"; color:#003366">Кафедра естественных наук

<span Monotype Corsiva"; color:#FF5050;text-shadow:auto">

<span Monotype Corsiva";color:#CDAAFC;text-shadow:auto">Итоговая работа по физике

<span Monotype Corsiva"; color:#FF99CC;text-shadow:auto">

<span Monotype Corsiva"; color:#FF99CC;text-shadow:auto">

<span Monotype Corsiva"; color:#FF99CC;text-shadow:auto">

<span Monotype Corsiva"; color:#FF99CC;text-shadow:auto">

<span Monotype Corsiva"; color:#FF99CC;text-shadow:auto">На тему

<img src="/cache/referats/11938/image047.gif" v:shapes="_x0000_s1900"><span Monotype Corsiva"; text-shadow:auto">

<span Monotype Corsiva"; text-shadow:auto">

<span Comic Sans MS"; text-shadow:auto">

Выполнила студентка 14 группы:Рязанцева Оксана

<span Comic Sans MS";text-shadow:auto">

<span Comic Sans MS";color:#99CCFF; text-shadow:auto">Преподаватель:

<span Monotype Corsiva";color:#003366;text-shadow:auto">Москва 2001

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

Ø<span Times New Roman"">

www.ronl.ru

Реферат - Геометрическая оптика - Физика

Омский Государственный Технический Университет

Курсовая Работа на тему:

«Геометрическая оптика».

Работу выполнил:

студент группы В-229

Ланцов Андрей

Работу проверил:

Суриков В. И.

Омск – 2000

План.

1. Введение

2. Геометрическая оптика

а) Закон прямолинейного распространения света.

б) Закон независимости световых лучей.

в) Закон отражения света.

г) Закон преломления света.

3. Заключение

Введение.

Первые представления древних ученых о свете были весьма наивны. Считалось, что из глаз выходят особые тонкие щупальца и зрительные впечатления возникают при ощупывании ими предметов. Останавливаться подробно на подобных воззрениях сейчас, разумеется, нет нужды.

От источника света, например, лампочки, свет распространяется во все стороны и падает на окружающие предметы, вызывая, в частности, их нагревание. Попадая в глаз, свет вызывает зрительное ощущение – мы видим. Можно сказать, что при распространении света происходит передача воздействий от одного тела (источника) к другому (приемнику).

Свет представляет собой сложное явление: в одних случаях он ведет себя как электромагнитная волна, в других – как поток особых частиц (фотонов).

Геометрическая оптика

Длины воспринимаемых глазом световых волн очень малы (порядка м). Поэтому распространение видимого света можно в первом приближении рассматривать, отвлекаясь от его волновой природы и полагая, что свет распространяется вдоль некоторых линий, называемых лучами. В предельном случае, соответствующем l → 0, законы оптики можно сформулировать на языке геометрии. В соответствии с этим раздел оптики, в котором пренебрегают конечностью длин волн, называется геометрической оптикой. Другое название этого раздела – лучевая оптика.

Основу геометрической оптики образуют четыре закона: 1) закон прямолинейного распространения света; 2) закон независимости световых лучей; 3) закон отражения света; 4) закон преломления света.

В основу геометрической оптики может быть положен принцип, установленный французским математиком Ферма в середине XVII столетия. Из этого принципа вытекают законы прямолинейного распространения, отражения и преломления света. В формулировке самого Ферма принцип гласит, что свет распространяется по такому пути, для прохождения которого ему требуется минимальное время.

требуется время dt = ds / v, где v – скорость света в данной

точке среды. Заменив v через c/n (из n=c/v), получим, что

dt = (1/c) n ds. Следовательно, время τ, затрачиваемое

светом на прохождение пути от точки 1 до точки 2, равно

Имеющая размерность длины величина

называется оптической длиной пути. В однородной среде оптическая длина равна произведению геометрической длины пути s на показатель преломления среды n:

Согласно (1) и (2)

Пропорциональность времени прохождения τ оптической длине пути L дает возможность сформулировать принцип Ферма следующим образом: свет распространяется по такому пути, оптическая длина которого минимальна. Точнее, оптическая длина пути должна быть экстремальной, т. е. либо минимальной, либо максимальной, либо стационарной – одинаковой для всех возможных путей. В последнем случае все пути света между двумя точками оказываются таутохронными (требующими для своего прохождения одинакового времени).

Из принципа Ферма вытекает обратимость световых лучей. Действительно, оптический путь, который минимален в случае распространения света из точки 1 в точку 2, окажется минимальным и в случае распространения света в обратном направлении.

по тому же пути, но в обратном направлении.

Получим с помощью принципа Ферма законы отражения и преломления света. Пусть

свет попадает из точки А в точку В, отразившись

от поверхности MN (рис. 2; прямой путь из А в В

прегражден непрозрачным экраном Э). Среда, в

которой проходит луч, однородна. Поэтому ми-

нимальность оптической длины пути сводится к

минимальности его геометрической длины. Гео-

метрическая длина произвольно взятого пути

равна АО΄В = А΄О΄В (вспомогательная точка А΄

является зеркальным изображением точки А). Из

рисунка видно, что наименьшей длиной обладает

путь луча, отразившегося в точке О, для которой угол отражения равен углу падения. Заметим, что при удалении точки О΄ от точки О геометрическая длина пути неограниченно возрастает, так что в данном случае имеется только один экстремум – минимум.

Теперь найдем точку, в которой должен преломиться луч, распространяясь от А к В, чтобы оптическая длина пути была экстремальна (рис. 3). Для произвольного луча оптическая длина пути равна:

Чтобы найти экстремальное значение, продифференцируем L по x и приравняем производную к нулю

Множители при n и n равны соответственно sin υ и sin υ΄΄. Таким образом, получается соотношение:

выражающие закон преломления.

Рассмотрим отражение от внутренней поверхности эллипсоида вращения (рис. 4; F1 и F2 – фокусы эллипсоида). В соответствии с определением эллипса пути F1OF2, F1O΄F2, F1O΄΄F2 и т. д. одинаковы по длине.

Поэтому все лучи, вышедшие из фокуса F1 и пришедшие после отражения в фокус

F2, являются таутохронными. В этом случае оптическая длина пути стационарна. Если заменить поверхность эллипсоида поверхностью ММ, имеющей меньшую кривизну и ориентированной так, что луч, вышедший из точки F1, после отражения от ММ попадает в точку F2, то путь F1ОF2 будет минимальным. Для поверхности NN, имеющей кривизну большую, чем у эллипсоида, путь F1ОF2 будет максимальным.

Стационарность оптических путей имеет место также при прохождении лучей через линзу (рис. 5). Луч РОР΄ имеет самый короткий путь в воздухе (где показатель преломления n практически равен единице) и самый длинный путь в стекле (n ≈ 1,5). Луч PQQ΄P΄ имеет более длинный путь в воздухе, но зато более короткий путь в стекле. В итоге оптические длины путей для всех лучей оказываются одинаковыми. Поэтому лучи таутохронны, а оптическая длина пути стационарна.

Рассмотрим волну, распространяющуюся в неоднородной изотропной среде вдоль лучей 1, 2, 3 и т. д. (рис. 6). Неоднородность будем считать достаточно малой для того, чтобы на отрезках лучей длины λ показатель преломления можно было считать постоянным. Построим волновые поверхности S1, S2, S3 и т. д. таким образом, чтобы колебания в точках каждой следующей поверхности отставали по фазе на 2π от колебаний в точках предыдущей поверхности. Колебания в точках, лежащих на одном и том же луче, описываются уравнением ξ = a cos (ωt – κr + a) (r – расстояние, отсчитываемое вдоль луча). Отставание по фазе определяется выражением κ∆r, где ∆r – расстояние между соседними поверхностями. Из условия κ∆r = 2π получаем, что ∆r = =2π/κ = λ. Оптическая длина каждого из путей геометрической длины λ равна nλ = λ (так как λ = λ /n). Согласно (рис. 4) время τ, за которое свет проходит некоторый путь, пропорционально оптической длине этого пути. Следовательно, равенство оптических

длин означает равенство времен прохождения светом соответствующих путей. Таким образом, мы проходим к выводу, что отрезки лучей, заключенные между двумя волновыми поверхностями, имеют одинаковую оптическую длину и являются таутохронными. В частности, таутохронны отрезки лучей между изображенными пунктиром на рис. 5 волновыми поверхностями ММ и NN.

Из проведенного нами рассмотрения вытекает, что отставание по фазе δ, возникающее на пути с оптической длиной L, определяется выражением:

(λ — длина волны в вакууме)

Закон прямолинейного распространения света.

Закон прямолинейного распространения света утверждает, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Этот закон является приближенным: при прохождении света через очень малые отверстия наблюдается отклонение от прямолинейности, тем большие, чем меньше отверстие.

Закон независимости световых лучей.

Закон независимости световых лучей утверждает, что лучи при пересечении не возмущают друг друга. Пересечения лучей не мешают каждому из них распространяться независимо друг от друга. Этот закон справедлив лишь при не слишком больших интенсивностях света. При интенсивностях, достигаемых с помощью лазеров, независимость световых лучей перестает соблюдаться.

Закон отражения света.

Согласно закону отражения света, отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения; угол отражения равен углу падения.

Из условия равенства проекций волновых векторов на ось х, имеем:

Показанные на рис. 7 углы называются углом падения, углом отражения и углом преломления. Из рисунка видно, что

Векторы κ и κ΄ имеют одинаковый модуль,

равный ω/; модуль вектора κ΄΄ равен ω/

Следовательно,

Отсюда вытекает, что

Закон преломления света.

Закон преломления света формулируется следующим образом: преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных веществ. (закон доказывался выше)

Заключение

Свет представляет собой электромагнитную волну. Если длина световой волны значительно меньше размеров препятствий, встречающихся на пути ее распространения, то с достаточной точностью справедливо описание явлений методами геометрической оптики.

Большое применение имеют линзы – прозрачные тела, ограниченные сферическими поверхностями. Различают собирающие линзы и рассеивающие. Параллельный пучок лучей, падающий на собирающую линзу, собирается в одной точке, называемой фокусом линзы. Параллельный пучок лучей, падающий на рассеивающую линзу, расходится так, что продолжения лучей собираются в одной точке. Эта точка называется мнимым фокусом линзы.

Основная формула линзы связывает ее фокусное расстояние F (расстояние от линзы до фокуса) с расстоянием d от предмета до линзы и расстоянием f от линзы до изображения:

На законах геометрической оптики основано устройство и действие многих оптических приборов – фотоаппарата, проекционного аппарата, микроскопа и телескопа. Эти законы позволяют понять действие глаза как оптической системы.

Список использованной литературы

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. «Физика 11», Москва «Просв.» 1989

2. Кабардин О.Ф. «Физика», Москва «Просвещение» 1988

3. Савельев И.В. «Курс общей физики», Москва «Наука» 1988

www.ronl.ru

Реферат - Введение основных понятий в оптику

Министерство Образования Российской Федерации

Оренбургский Государственный Педагогический Университет

Факультет: Физико-математический

Кафедра методики преподавания физики

Курсовая работа

По физике

На тему: Введение основных понятий в оптику

Составитель: студент Физико-математического факультета 41 группы

Дедловский Сергей Сергеевич

Научный руководитель: Суербаев Ахмед Хамитович

Оренбург 2002 г.

Введение

Учение о свете является одним из самых важных в современной физике. Оно основывается на волновых и квантовых представлениях. Технические приложения оптики огромны. Оптические методы широко внедряются в научные исследования и в технику (при измерениях размеров тел, в спектральном и люминисцентном анализе, исследованиях упругих свойств материалов и т.п.). Законы оптики широко применяются в оптотехнике, связанной с получением изображений в оптических инструментах, светотехнике, занимающейся освещением и источниками света, и в фототехнике, в которой используются квантовые свойства света.

Несмотря на такое огромное значение оптики и её технических приложений, содержание этого важного раздела курса физики средней школы не отражает в должной мере её успехи. Даже так называемые традиционные вопросы курса геометрической (или лучевой) оптики в практике преподавания часто не получают правильного истолкования. Речь идет не о дополнении курса физики подробностями, не имеющими принципиального характера, а о физическом истолковании понятий и законов оптики. Во многих случаях в памяти учеников остаются знания о свете, к сожалению, только как о лучах и светящихся точках. Между тем, как известно, последние являются абстракциями, так же как, например, абсолютно твердое тело, точечный электрический заряди т.п. Поэтому учащиеся пытаются применить абстрактное понятие о световых лучах как геометрических линиях и понятиях о светящихся точках как математических точках к тем областям оптических явлений, где эти понятия теряют свой смысл.

При изложении геометрической оптики в курсе физики средней школы часто не используются закон сохранения и превращения энергии, понятия об управлении световым потоком с помощью зеркал и линз, о световых пучках, с которыми только и проводятся эксперименты в школе; не рассматриваются роль диафрагм в получении изображений, глаза в их формировании; изображения не доводятся до сетчатки глаза, т.е. глаз не рассматривается совместно с оптической системой, например микроскопом и телескопом. Поэтому такое важное понятие, как мнимое изображение, не разъясняется с достаточной полнотой. Обычно не обращается внимание также на область видения изображений, поле зрения.

Программа по физике для средней школы содержит достаточный объем знаний по оптике. В неё входят также некоторые вопросы физической оптики – интерференция и дифракция света, фотоэффект, химическое действие света и их различные применения (автоматика и фотография), излучение и поглощение света атомами и др. Таким образом, по оптике объем сведений в программе достаточный. Однако в значительном усовершенствовании нуждается методика её изложения, в том числе геометрической её части (лучевой оптики). Необходимо формировать правильное понимание учащимися соотношения между волновой и геометрической оптикой, разъяснить пределы применимости последней. Пренебрежение же волновыми свойствами света приводит к тому, что остаётся невыясненным, почему существует предел увеличения оптических инструментов.

Обычно оптику разделяют на геометрическую и физическую. Геометрическая оптика, являющаяся теоретической основой оптотехники, базируется на четырех законах: прямолинейного распространения света в однородной среде; независимости световых пучков друг от друга; отражения и преломления света.

Геометрическая оптика не объясняет природы оптических явлений, а основывается на геометрических представлениях. Перечисленные выше законы относятся лишь к направлению распространения света, следовательно, имеют скорее геометрический смысл, чем физический смысл.

Методика изучения темы «отражение и преломление света »

Отражения света. Зеркала.

Во введении к данной теме подчеркивается, что на границе раздела двух сред происходит отражение и преломление света. При разделении светового потока соблюдается закон сохранения энергии.

Указывается также, что при зеркальном отражении неровности отражающей поверхности должны быть значительно меньше 1мк. Такого же порядка неоднородности могут быть в немутной преломляющей среде.

Разделение светового потока на отраженный и преломленный демонстрируется с помощью таких опытов:

1.Используется аквариум с флюоресцирующей жидкостью. Параллельный пучок лучей от проекционного фонаря направляется на экран (металлическое или стеклянное зеркало), поставленный под углом к световому потоку. Последний отражается также под углом на поверхность воды в аквариуме. Преломленный пучок света ясно виден во флюоресцирующей жидкости. Отраженный пучок можно принять на белый экран или увидеть в задымленном воздухе.

2. На оптической шайбе устанавливается стеклянный полуцилиндр. От осветителя узкий пучок света направляется на плоскую поверхность цилиндра. В последнем виден пучок преломленного света, а на белом диске шайбы – отраженный пучок. При изменении угла падения пучка можно видеть изменение яркости преломленного и отраженного пучка – яркость одного увеличивается, а другого уменьшается.

Для проверки закона отражения ставятся параллельно два опыта – с волнами на поверхности жидкости (желательно со стробоскопом) и с оптической шайбой.

Пальцем ударяют по линейному вибратору. Всплеск доходит до экрана (металлического бруска), поставленного один раз перпендикулярно линии распространения волны, а другой раз – под углом к ней. Наблюдается, в каком направлении распространяется волна. Затем рассматривается непрерывная картина распространения и отражения плоских волн. Обращается внимание на угол падения и отражения лучей. Дается рисунок наблюдаемой картины. Нормали к фронту волны вычерчиваются цветным мелком.

В опыте с оптической шайбой узкий пучок света направляется на плоское зеркало вначале перпендикулярно ему, а затем под все увеличивающемся углом и измеряются углы падения и отражения.

Обращается внимание на то, что в опыте с водяными волнами изменяется направление нормали к фронту волны (рис. 1, а), а в оптическом опыте – направление осевого луча в световом пучке (рис. 2, а).

Аналогично рассматривается отражение круговых водяных волн и расходящихся пучков. Угол между линиями, ограничивающими световой пучок, не изменяется.

Чтобы учащиеся правильно отсчитывали углы падения и отражения света, можно рекомендовать вести отсчет этих углов всегда от перпендикуляра, восстановленного в точке падения луча. При формулировке закона отражения надо подчеркнуть не только равенство этих углов, но и то, что они лежат в одной плоскости.

Сравнивается характер зеркального и диффузного отражения. В числе иллюстрирующих примеров можно показать использование зеркального гальванометра (ставится опыт с отклонением светового пятна на шкале при нагревании термопары рукой).

При наличии достаточного времени желательно ознакомить учащихся с отражательной способностью некоторых материалов – с понятием, весьма важным в светотехнике (таб 1.)

В этом месте курса возможны упражнения следующего содержания:

1. Узкий пучок света образует с плоскостью зеркала угол в 300. Какой будет угол между падающим и отраженным пучком?

2. Под каким углом к параллельному пучку света надо поставить зеркало, чтобы этот пучок пучок повернуть на 900?

3. Показать построением с помощью транспортира, что при отражении от плоского зеркала вид пучка света не изменяется. Рассмотреть два случая – параллельный и расходящийся световой пучок.

4. Узкий пучок света падает на плоское зеркало под углом. На какой угол сместится отраженный пучок света, если зеркало повернуть на 150?

Зеркала.

Получение изображений (светящейся точки и протяженного предмета) в плоском зеркале рассматривается на опыте и при помощи геометрических построений. Для опыта лучше взять оконное стекло, а не обычное зеркало.

Обращается внимание на следующее:

Из расходящегося пучка света берутся лишь два крайних луча, ограничивающих пучок и падающих на зеркало;

Все лучи после отражения пересекаются при обратном их продолжении в одной точке (мнимое изображение). Полезно построить два из них на чертеже; изображение предмета будет симметричным относительно зеркала, прямое равное и мнимое; глаз обладает свойством воспринимать расходящиеся пучки света, в результате чего человек видит предмет, хотя его изображение мнимое( в дальнейшем, после изучения свойства глаза, рисунок, иллюстрирующий получение изображения в плоском зеркале, можно дополнить построением действительного изображения предмета на сетчатке).

Какова область видения изображения (рис.1 и 2)

Для пояснения последнего вопроса можно повернуть плоское зеркало так, чтобы изображение, например, свечи увидела только одна половина класса, а после поворота вокруг вертикальной оси – другая половина.

Разъясняются различные применения плоских зеркал в технике.

Рекомендуются следующие упражнения:

1.Перед плоским зеркалом, несколько в стороне от него находится точечный источник света S. Определить где находится его изображение и область видения.

Эту задачу можно решить двояко. Первый путь – построить световой пучок, падающий на зеркало, и, пользуясь законом отражения, найти изображение точки и область его видения. Другой путь – нанести на чертеже точку S1, зная, что изображение находится на одном перпендикуляре к зеркалу со светящейся точкой и на таком же расстоянии от него, на каком источник S находится перед зеркалом. От точки S1 проводят ограничивающий пучок на зеркало; продолжение его является отраженным пучком, где и находится область видения изображения.

Наконец определяется, каково направление любого третьего луча внутри светового пучка после отражения. Можно исследовать, куда движется изображение, если S перемещается вправо, влево, к зеркалу и от него.

2. Данный точечный источник света перед зеркалом и величина зрачка глаза, находящегося по ту же сторону зеркала:

а) построить пучок лучей, позволяющий наблюдателю видеть изображение источника;

б) определить всю область видения изображения.

3. Светящийся предмет находится перед зеркалом несколько в стороне от него. Построить изображение и определить область видения всего изображения.

Здесь полезно рассмотреть два случая: Когда предмет длинной стороной расположен параллельно зеркалу и под углом к его плоскости.

4. Проверить (дома) закон отражения света при помощи булавок и плоского зеркала (хорошо использовать полоску жести).

Излагаются характеристики сферических зеркал – полюс зеркала, фокус, оптический центр, дается понятие о приосевых лучах.

При геометрических построениях изображений рекомендуется:

· каждый случай построения иллюстрировать опытом;

· показать, что любой луч в пучке, падающий на зеркало, после отражения пройдет через ту точку, в которой пересекаются два луча, выбранных для построения изображения;

· указать, что лучи, идущие от любой некрайней точки предмета, пересекутся в соответствующих местах межу крайними точками изображения;

· не обрывать пучков света в местах получения изображений — их следует несколько продолжить после пересечения лучей;

· в каждом случае рисовать зрачок глаза и подчеркивать, что расходящиеся световые пучки собираются в глазу, на сетчатке которого получается изображение;

Обращается внимание учащихся на то, что построение изображений возможно не только с помощью тех двух лучей, которые указаны в учебнике на рисунках, а любых двух лучей, падающих на зеркало. Наиболее удобно это сделать, пользуясь парой лучей из следующих трех: параллельно главной оптической оси; проходящего через оптический центр зеркала (вдоль радиуса кривизны).

Далее рассматривается применение сферических зеркал в прожекторах и фарах (в автомашинах, мотоциклах, велосипедах), в зеркальных телескопах, в оториноларингологии (вогнутое зеркало с отверстием посередине) и т.п. Обращается внимание на то, что светотехнические устройства перераспределяют световой поток в пространстве, направляя его в пределах небольшого угла. Поэтому сила света в определенном направлении увеличивается.

Преломление света. Линзы.

Преломление света.

Для проверки законов преломления демонстрируются два опыта: отражение и преломление (одновременно) плоских волн на поверхности жидкости (желательно стробоскопически) и отражение и преломление параллельного светового пучка на оптической шайбе. Зарисовываются наблюдаемые явления в обоих опытах. (рис 3. )

В волновой ванне преломление волн имеет место, если на её дно помещена стеклянная пластинка. С уменьшением толщины слоя жидкости скорость распространения волн уменьшается, что обуславливает преломление. Оптический опыт рекомендуется показать с одноцветным пучком света (используется светофильтр).

Аналогичные демонстрации ставятся с круговыми водяными волнами и с расходящимся пучком света.

Углы падения и преломления рекомендуется отсчитывать от нормали, восставленной к поверхности раздела двух сред; подчеркивается, что эти углы лежат в одной плоскости.

На опыте с оптической шайбой показывается следующее: при нормальном падении узкого светового пучка на плоскую поверхность полуцилиндра преломления нет; с увеличением угла падения растет и угол преломления; постоянным остается отношение не углов, а их синусов. Ниже приводится ряд измерений (таб 1.)

Дается определение показателя преломления. Для выражения его величины через отношение скоростей распространение света можно проанализировать (рис ), на котором показано преломление водяных волн. Так как BC=и ,

То и , а

Следует обратить внимание на два факта:

1.Зная скорость света в вакууме c , можно определить его скорость в среде, для которой известен показатель преломления n: .

Например, для стекла с показателем преломления 1,5:

,

а для воды, у которой n =1,33,

.

2. Согласно теории электромагнитного поля скорость распространения электромагнитных волн:

,

где с скорость распространения волн в вакууме, e и m — соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемость среды. Из этого равенства следует, что

.

Но где n – показатель преломления среды. Следовательно,

.

Для ряда газообразных и жидких диэлектриков . Поэтому

.

Это указывает на связь оптических и электромагнитных характеристик вещества.

Связь между показателем преломления и диэлектрической проницаемостью можно получить и так.

Показатель преломления среды

,

где с – скорость электромагнитных волн в вакууме, а v – скорость в данной среде. Но

и

,

где ee0и mm0– соответственно значения диэлектрической и магнитной проницаемости среды, а e и m — соответственно их относительные значения. Поэтому

.

Для неферромагнитных тел , значит,

.

Излагается понятие об обратимости лучей. Здесь полезно иметь в виду, что принцип обратного хода лучей справедлив в геометрическом смысле, т.е. если не учитывать потери энергии при отражении и поглощении света.

Приводится пример, что показатель преломления воды относительно воздуха n =1,33, а воздуха относительно воды

.

В демонстрационных опытах и лабораторных работах получается показатель преломления изучаемого вещества относительно воздуха. Абсолютный показатель преломления воздуха (относительно вакуума) равен 1,00029. Следовательно, n абс = 1,00029n , где n определяется из опыта.

Желательно указать учащимся, что нельзя смешивать понятия «оптически более плотная среда» и «среда с большой плотностью».

Один урок или домашнее задание посвящается практической работе по определению показателя преломления стекла или воды. Желательно вычислить его значение относительно вакуума. Место для проведения этой работы в курсе физики определяется методом измерения. Если используется плоско-параллельная пластинка, то работу следует провести после введения понятия о показателе преломления. В случае применения опыта, изображенного на рис.4, оно проводится, когда учащимся уже знакомо явление полного отражения.

Изложение вопроса о полном отражении связывается с явлением разделения энергии света на границе двух сред и с анализом зависимости интенсивности отраженного и преломленного пучка от угла его падения.

Опыт ставится с оптической шайбой, при помощи которой узкий пучок света направляется на цилиндрическую поверхность стекла. При росте угла падения света на плоскую поверхность внутри стекла интенсивность преломленного пучка (в воздухе) уменьшается, а отраженного увеличивается. При угле полного отражения интенсивность последнего возрастает скачком. Это полезно иллюстрировать при помощи рисунков, где густотой точек в пучках отмечена интенсивность света (рекомендуется рисовать только параллельный пучок света). Дается определение, что называется предельным углом полного отражения, и формула для его вычисления.

.

Применение явления полного отражения в стеклянных призмах демонстрируется также на оптической шайбе. Рассматриваются случаи поворота светового пучка на 900и 1800(рис.5). Действие обращающей призмы наглядно демонстрируется на проецировании кюветы с жидкостью на экран.

Тема «преломление света» заканчивается рассмотрением хода лучей в плоско-параллельной и клинообразной пластинке (призме). Опыты со смещением лучей и получением изображений ставятся с фильтрами, чтобы исключить явление дисперсии. Демонстрируется, что в плоско-параллельной пластине выходящий пучок света параллелен падающему, а боковое смещение его зависит от угла падения и толщины пластинки (для этого надо иметь две пластинки разной толщины). Математический вывод этих зависимостей не нужен; они могут быть получены при решении задач.

Показывается, что наименьшее отклонение падающего пучка призмой будет при его симметричном ходе относительно граней призмы, т.е. когда угол падения равен углу выхода.

Для закрепления знаний приводятся возможные упражнения, например, вычислить скорость света в глицерине, если его показатель преломления 1,47, или объяснить, почему наблюдатель видит дно реки только вблизи и не видит его участков, расположенных чуть подальше.

Линзы.

При изучении линз выясняются их оптические характеристики, назначение и принцип действия. Дается квалификация линз, приводятся их схематические изображения и условные обозначения. При этом обычно указывается, что собирающие линзы толще посредине, чем по краям, а рассеивающие – наоборот. Однако это справедливо, лишь, когда показатель преломления вещества линзы больше, чем окружающей среды. В противном случае линзы с большей толщиной посредине будут рассеивающими, а с меньшей – собирающими.

Напоминается, что диафрагма ограничивает световой пучок, идущий от источника света, вырезает лишь часть светового потока. Линза, вставленная в диафрагму (оправу), собирает или рассеивает световые пучки[1]. Это действие линз иллюстрируется двумя параллельно поставленными опытами: с плоскими волнами на поверхности жидкости и со световым параллельным пучком.

В первом опыте плоские волны на поверхности жидкости превращаются линзой в круговые. За линзой они движутся вперед вогнутостью, а затем, пройдя через область, где происходит сужение волн, — вперед выпуклостью, т.е. сначала они собираются, а затем, расходятся.

Во втором опыте показывается схождение, а затем расхождение пучка света. Аналогичные опыты ставятся с рассеивающими линзами.

Вводятся понятия об оптическом центре линзы, о главной и побочной оптической оси, переднем и заднем фокусе, фокусном расстоянии, фокальной плоскости, о действительном и мнимом фокусе. Здесь важно подчеркнуть следующее:

· положение фокуса определяется для параксиальных (приосевых) лучей и для линз с малой кривизной поверхностей;

· Световые пучки неодинаковой цветности собираются в разных точках;

· Параллельный пучок белого света собирается линзой почти в одной точке при условии сохранения параксиальности лучей;

· Переднее и заднее фокусные расстояния несимметричной линзы одинаковы;

· Луч в направлении к оптическому центру линзы смещается ею тем меньше, чем она тоньше.

Таким образам, в школе изучаются тонкие линзы и приосевые световые пучки.

При изложении понятия об оптической силе линзы полезно разъяснить следующее: оптическая сила системы сложенных вместе тонких линз равна алгебраической сумме (с соблюдением правила знаков) оптических сил этих линз; для определения оптической силы рассеивающей линзы необходимо измерить оптическую силу системы, состоящей из данной рассеивающей и собирающей линзы большей оптической силы, а затем вычесть последнюю из результата, полученного для системы линз. Это может быть проверено на практическом занятии.

Роль линз в концентрации энергии света полезно показать на опыте, в котором приемником излучения является фотоэлемент или чувствительная термопара (рис.6). От маленького источника света 1 излучение через диафрагму 2 направляется на приемник энергии 3, который соединен с электроизмерительным прибором 4. После того как диафрагма закрывается собирающей линзой 5, показания прибора возрастают.

Затем показывается изображение светящейся точки в линзе. В качестве источника света берется лампочка, помещенная в футляре с малым круглым отверстием. Вначале экран (матовое стекло, белая плотная бумага) медленно перемещается вдоль оси светового пучка и «прощупывается», как он формируется, переходит от сходящегося в расходящийся, и в месте этого перехода обнаруживается изображение. Рассеивание света от экрана дает возможность учащимся видеть изображение точки.

Геометрические построения проводятся для трех случаев: когда точечный источник света находится в стороне от оптической оси, на самой оси и на расстоянии от оси, большем радиуса главного сечения линзы. Обращается внимание на то, как перемещается изображение, если источник света движется к оптической оси и от неё, вправо и влево; как определить область видения изображения.

На рисунке 7-а толстыми линиями показаны лучи, выбранные для построения изображений светящейся точки S; тонкими линиями изображены границы светового пучка, падающего на линзу. После преломления все лучи пересекаются в точке S1 .

Для построения изображения светящейся точки, находящейся на главной оптической оси (рис 7-б), проводят любую линию к линзе, а затем строят вспомогательную линию (штриховая), параллельную данной и проходящую через оптический центр линзы. Она пересекает главную фокальную плоскость. Через эту точку пересечения пройдет и первый луч. Наконец, через точку S1 пройдут все лучи светового пучка, падающего на линзу.

На рисунке 7, в дано построение изображения точки в линзе, если она находится в стороне от оптической оси на расстоянии, большем радиуса главного сечения линзы. Относительно этой линии и строится изображение. Реальный пучок света ограничен на рисунке тонкими линиями.

Чтобы чертеж был более выразительным, лучи, ограничивающие весь пучок света, падающего на линзу, можно изобразить мелом (в тетрадях ученики рисуют обычным карандашом), а лучи, служащие для геометрического построения изображения, — цветным мелком (в тетрадях цветным карандашом) или толстыми линиями. Точечный источник света S (см. рис 7.) виден в пределах 4p стерадиан, а изображение – лишь в пределах ограниченного угла, зависящего от диаметра главного сечения линзы. Применив плоский рассеивающий экран, можно сделать изображение источника света видимым всему классу. Наконец, показывается, что светящаяся точка и её изображение сопряжены.

Методика изучения темы “волновые свойства света”. Интерференция света.

В качестве основного эксперимента по интерференции выбирают опыт Юнга, зеркала или бипризму Френеля или наконец, кольца Ньютона. Опыт Юнга действительно прост по своей идее, не требует дополнительного построения лучей, как в других опытах, числовой расчет несложен и, наконец, на волновой ванне легко осуществить аналогичный опыт. Однако он связан с явлением дифракции на щелях. Для истолкования опыта с зеркалами или бипризмой Френеля необходимо знать лишь соответственно закон отражения или преломления. И не смотря на то что явление отражения проще преломления, построение отраженных пучков и мнимых источников в двух зеркалах представляется более сложным, чем в бипризме. Поэтому опыт с бипризмой Френеля желательно выбрать в качестве исходного по интерференции.

Кольца Ньютона или цвета тонких пленок могут быть рассмотрены в качестве дополнительных иллюстраций.

Внимание учащихся надо обратить на то, что прямым доказательством волновой природы света явилась интерференция. Свет, прибавленный к свету, не только усиливает свет, но может ослабить его и даже гасить. Ставятся два опыта, подтверждающие это, — с волнами на воде и со светом.

Принцип действия волновой ванны следующий. Волны на поверхности воды (рис.8) действуют как рассеивающие (А, В) и собирающие (C, D, E) линзы. Поэтому на соответствующих участках экрана будет усиление или ослабление света (вне связи с явлением интерференции).

Два вибратора, насаженные на стальную пластинку и совершающие колебания синхронно, при погружении в воду дают две системы круговых водяных волн, которые, интерферируя, образуют ряд максимумов и минимумов. Так как волны рассматриваются в теневой проекции, то будут видны темные и светлые полосы. Полезно показать опыт при одной, а затем при другой частоте колебаний стальной пластинки, для чего её длину следует изменить. Картина интерференции от этого не изменится – будут лишь другими расстояния между максимумами и минимумами интенсивностей колебаний.

Оптический опыт ставится с набором А.П. Кузьмина[2]. Пучок свет, полученный после конденсора проекционного фонаря 1 (рис.9), равномерно освещает узкую вертикально расположенную щель 2. Щель является источником излучения для призмы Френеля 3, помещенной от неё на расстоянии 10 – 15 см. Затем два пучка света проходят через светофильтр 4, расположенный в деревянной рамке, как для проекции диапозитива. В пазы этой рамки помещены раздельно два светофильтра, например красный и синий. Наконец на расстоянии до 2 м от бипризмы на демонстрационном столе размещается переносной белый экран 5 размером примерно 30Х50 см. Длина щели и ребро бипризмы должны быть параллельны. Если дополнительно используется цилиндрическая линза, то образующая также должна быть параллельна щели. Вначале добиваются этой параллельности, а затем щель сужается до 0,15 – 0,1 мм.

Для увеличения ширины интерференционной картины и видимости ее всему классу плоскость экрана располагается под большим углом к оптической оси установки. Дается схема распространения световых волн через бипризму (рис.10).

Опыт ставится с красным, а затем с зеленым или синим светофильтром. Обращается внимание, что в середине интерференционной картины образуется светлая полоса А (по цвету светофильтра), а с обеих сторон от нее – чередующиеся темные и светлые полосы. Так как изменение расстояния между этими полосами при смене светофильтра в классном опыте трудно заметить, можно показать фотографии интерференционных полос в разных цветах.

Для увеличения ширины интерференционной картины и видимости её всему классу плоскость экрана располагается под большим углом к оптической оси установки.

Дается следующее определение: явление интерференции состоит в наложении световых пучков, в результате которого образуется устойчивая картина чередующихся светлых и темных полос.

На основе знаний, полученных учащимися из раздела о механических колебаниях и волнах, разъясняется, почему колебания в одних местах усиливаются, а в других ослабляются.

Разъясняется, что:

· В каждой точке пространства, где волны сходятся, имеет место сложение колебаний;

· Разность фаз Dj двух колебаний в каждой точке со временем не изменяется;

· В разных точках пространства сдвиг фаз неодинаков. Поэтому в одних точках колебания друг друга усиливают, а в других ослабляют;

· При интерференции выполняется закон сохранения энергии.

Первый вывод состоит в том, что явление интерференции можно объяснить только на основе волновой теории. Значит, свет имеет волновую природу.

Далее определяются условия, необходимые для образования интерференции, — когерентность. Приводится пример с колебаниями двух механических вибраторов, насажанных на одну стальную пластинку, и подчеркивается, что они совершают колебания с одинаковой частотой, в одинаковых фазах и в одной плоскости.

Дается определение когерентности: когерентными называются волны одинаковой частоты, с постоянной во времени разностью фаз.

Указывается, что когерентные источники образуют когерентные волны.

Остается выяснить, как создать такие волны. Обращается внимание на то, что свет от двух электрических лампочек не интерферирует. Значит, это независимые друг от друга источники света и световые волны, излучаемые ими, некогерентны.

Для получения когерентных волн надо излучение от одного источника света каким-либо способом раздвоить и затем свести в одно место. Один из способов состоит в применении бипризмы. В ней свет, предположим, от точечного источника S преломляется двумя призмами в разных направлениях и собирается в одном месте на экране (рис 11.). Два преломленных пучка света являются расходящимися и будто бы выходят из мнимых источников света S1 и S2. Они когерентны, так как являются изображениями одного и того же источника S.

Можно воспользоваться аналогией. Пусть перед зеркалом колеблется пружинный маятник. Очевидно, что колебания изображения в зеркале будут идти в такт с колебаниями самого маятника. Если в каком-нибудь положении, когда шарик двигался вниз, остановить его и заставить двигаться в противоположном направлении, то изображение в зеркале будет двигаться тоже вверх. Аналогичное явление имеет место в когерентных источниках света. Источник состоит из множества излучающих атомов. Колебаниям электрона в каждом из них соответствуют точно такие же колебания в когерентном источнике.

Объясняется, в каких местах интерференционной картины будут максимумы и минимумы света (рис.9.). Записывается разность хода двух лучей и условия усиления и ослабления света. При

образуется светлая полоса. При

темная полоса; здесь n =0, 1, 2, 3…

Если разность хода равна , то волны приходят в одинаковых фазах, если же , то в противоположных фазах. Наконец следует подчеркнуть, что областью интерференции будет всё пространство, в котором волны накладываются друг на друга. Поэтому экран можно поставить в любое место этой области, пересекая продольную ось всей установки.

Остается показать, как определяется длина световой волны. На одной и той же установке, т.е. при неизменных расстояниях от экрана до источника света и между мнимыми его изображениями, величина промежутка b между соседними темными (или светлыми) полосами интерференции зависит лишь от цвета лучей, т.е. от длины волны l. Значит, l b .

Таким образом, второй важный вывод из опытов по интерференции должен состоять в том, что это явление позволяет измерить длину световой волны.

Из-за недостатка учебного времени можно не выводить формулу для вычисления длины волны. Важно разъяснить лишь метод измерения l. Напоминается порядок расположения цветов в призматическом спектре и указывается, что длина волны убывает в нем от красного участка к фиолетовому.

Пользуясь этими сведениями, можно дать понятие об однородном свете как о свете с одной частотой колебаний и неизменной амплитудой.

Следует указать, что по длине волны или частоте можно определить цветность светового пучка, но по цвету пучка нельзя судить о длине волны. Кроме того, по цвету трудно отличить в спектре два его участка, длины волн которых разнятся между собой на несколько миллимикрон. Даже самая узкая область спектра состоит из излучения различных частот.

Затем можно поставить опыт по интерференции с бипризмой Френеля в белом свете. Обращается внимание на характер интерференционной картины: центральная полоса всегда белая; по обе стороны от неё – темные полосы; затем цветные полосы максимумов света, разделенные темными промежутками; последовательность расположения цветных полос – от фиолетового к красному, причем первая ближе к центральной белой полосе.

Объясняется, почему центральная светлая полоса белая, а другие максимумы цветные. В центр экрана (см.рис.11) от точек S1 и S2 колебания приходят в одинаковой фазе. Поэтому все колебания равных частот усиливают друг друга, а от смешения всех спектральных цветов получается белая полоса.

В точку А приходят колебания с разностью хода S2 A-S1 A=S2 N, которая для фиолетового света может оказаться равной четному числу полуволн, а для других длин волн – нет. В другой точке экрана это условие может удовлетворяться для красного света. Поэтому в А наблюдается фиолетовая полоса, а в другом месте – красная.

Желательно рассмотреть ещё один частный случай интерференции – цвета тонких пленок – и провести следующие самостоятельные наблюдения учащихся на уроке.

Дифракция света

Принцип Гюйгенса-Френеля рассматривается до изучения дифракции. Предлагается познакомить учащихся с этим принципом лишь в связи с объяснением дифракционных явлений; поэтому здесь он приобретает служебную роль. Изучение геометрической оптики, например явлений отражения и преломления света на основе принципа Гюйгенса программа по физике для средней школы не предусматривает.

Вначале рекомендуется поставить опыты с водяными волнами, демонстрирующие дифракцию на малых экранах, а затем на малых отверстиях. Опыты с плоскими волнами ставятся в таком порядке:

· Размеры экрана велики – за экраном наблюдается резкая область геометрической тени;

· Размеры экрана во много раз меньше – наблюдается дифракция волн.

· Размеры отверстия велики – наблюдается резкая область тени;

· Размеры отверстия малы – наблюдается загибание волн в область геометрической тени;

Обращается внимание, что позади экрана в центре дифракционной картины образуется светлая точка, окруженная системой темных и светлых колец и заходящая в область геометрической тени. В случае отверстия центр дифракционных колец может быть светлым или темным в зависимости от расстояния до отверстия. При перемещении к нему центр экрана последовательно становится светлым и темным.

Желательно подчеркнуть, что дифракция получается и от больших экранов, но в этом случае она образуется далеко за ними и интенсивность света на больших расстояниях бывает недостаточной. Остается объяснить, как образуется явление дифракции в области геометрической тени и там, где, казалось, можно было бы ожидать равномерную освещенность.

Этот случай легко разъяснить с качественной стороны, пользуясь принципом Гюйгенса-Френеля.

На волновой ванне с помощью параллельных вибраторов, насажанных на одну стальную пластинку, получается несколько систем круговых волн. В проекции на экране видно, как образуется волновая поверхность, огибающая все круговые волны одинаковых радиусов. Явление желательно рассмотреть при помощи стробоскопа.

Разъясняется, что точка фронта световой волны в любой момент времени находятся в одинаковых фазах и сами являются источниками вторичных волн. Желая узнать, как дальше распространится фронт волны, из каждой её точки надо провести окружности одинаковых радиусов R=ct, изображающие вторичные волны; здесь с – скорость света; а R – расстояние, на которое он распространяется за время t. Огибающая их поверхность и является новым фронтом волны. Линии, перпендикулярные к этому фронту, совпадают с направлением распространения света.

Френель показал, что вторичные волны, интерферируя, гасят друг друга и свет обнаруживается лишь на огибающей поверхности. Поэтому фронт световой волны движется только вперед.

На доске вычерчивается график (рис 12.), на котором с помощью принципа Гюйгенса-Френеля поясняется причина загибания света в область геометрической тени и появление темных мест там, где по законам геометрической оптики должен быть свет.

Пусть плоская волна PQ падает на экран АВ (см.рис.12). Часть этой волны задерживается экраном, другая часть будет распространяться в том же направлении. Плоские волны изображены на рисунке сплошными штриховыми линиями. Точки на этих линиях колеблются в противоположных фазах.

Точки А и В плоской волны являются центрами вторичных волн, распространяющихся за малым экраном во всех направлениях. Они показаны концентрическими окружностями. За экраном, где фазы колебаний точек одинаковы, колебания усиливаются (например, в D, C, E), а если противоположны, то гасят друг друга (например, в K, L, M, N).

Заключение.

Курс физики средней школы нуждается в методическом пересмотре в соответствии с современными физическими воззрениями. Это осуществляется двумя путями параллельно.

Во-первых, вопросы классической физики в школьном курсе излагаются с учетом достижений новой физики, что обеспечивает более современную их трактовку и разъяснение природы и механизмов многих физических явлений и процессов и явлений. При этом идеи новой физики не становятся придатком к существующему курсу, а проходят через все его изложение.

Во-вторых, школьный курс обновляется сведениями, добытыми наукой в нашем веке.

Эти два пути совершенствования школьного курса физики взаимосвязаны и принципиально неотделимы друг от друга.

За последние годы многие вопросы курса подверглись такому методическому пересмотру. Однако менее других это коснулось раздела оптики в целом. Между тем роль физической оптики в современной физике огромна. Создание электродинамики, электронной теории, теории относительности, квантовой механики и атомной физики непосредственно было связано с изучением оптических явлений.

Без преувеличения можно сказать, что физическая оптика неразрывно связана с новой физикой. От создания новой методики изучения оптики в школе во многом зависит повышение уровня всего курса физики.

Используемая литература

1. Л.И. Резников «методика преподавания физики в средней школе», М.1963.

2. Л.И. Резников « физическая оптика в средней школе», М.1971.

3. Соколов И.И. «методика преподавания физики в средней школе», Учпедгиз, 1959

Содержание

Методика изучения темы «отражение и преломление света

· Зеркала

2. Преломление света. Линзы.

· Преломление света.

· Линзы.

Методика изучения темы “волновые свойства света”.

· Интерференция света

· Дифракция света

[1] При отсутствии диафрагмы или оправы периметр самой линзы является такой «оправой». Линза вырезает из общего светового потока лишь ту часть, которую она затем собирает или рассеивает.

[2] А.П. Кузьмин, А.А. Покровский, Опыты по физике с проекционной аппаратурой, М., Учпедгиз, 1962.

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Реферат дар мавзуи бахор
• 
  Растительный мир кубани реферат
• 
  Оптика реферат по физике
• 
  Неспецифический язвенный колит реферат
• 
  Газовая промышленность россии реферат
• 
  Функция внешнего дыхания реферат
• 
  Реферат романтизм в музыке
• 
  Реферат международные стандарты качества
• 
  Рахманинов реферат по музыке
• 
  Манифест 17 октября реферат
• 
  Единицы измерения длины реферат