Основные законы оптики: 3.1. Основные законы геометрической оптики

Основные законы геометрической оптики

Определение 1

Оптика – один из разделов физики, который изучает свойства и физическую природу света, а также его взаимодействия с веществами.

Данный раздел делят на три, приведенные ниже, части:

• геометрическая или, как ее еще называют, лучевая оптика, которая базируется на понятии о световых лучах, откуда и исходит ее название;
• волновая оптика, исследует явления, в которых проявляются волновые свойства света;
• квантовая оптика, рассматривает такие взаимодействия света с веществами, при которых о себе дают знать корпускулярные свойства света.

В текущей главе нами будут рассмотрены два подраздела оптики. Корпускулярные свойства света будут рассматриваться в пятой главе.

Геометрическая оптика. Основные законы геометрической оптики

Задолго до возникновения понимания истинной физической природы света человечеству уже были известны основные законы геометрической оптики.

Закон прямолинейного распространения света

Определение 1

Закон прямолинейного распространения света гласит, что в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Подтверждением этому служат резкие тени, которые отбрасываются непрозрачными телами при освещении с помощью источника света сравнительно малых размеров, то есть так называемым «точечным источником».

Иное доказательство заключается в достаточно известном эксперименте по прохождению света далекого источника сквозь малое отверстие, с образующимся в результате узким световым пучком. Данный опыт подводит нас к представлению светового луча в виде геометрической линии, вдоль которой распространяется свет.

Определение 2

Стоит отметить тот факт, что само понятие светового луча вместе с законом прямолинейного распространения света утрачивают весь свой смысл, в случае если свет проходит через отверстия, размеры которых аналогичны с длиной волны.

Исходя из этого, геометрическая оптика, которая опирается на определение световых лучей – это предельный случай волновой оптики при λ→0, рамки применения которой рассмотрим в разделе, посвященном дифракции света.

На грани раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться таким образом, что некоторая часть световой энергии будет рассеиваться после отражения по уже новому направлению, а другая пересечет границу и продолжит свое распространение во второй среде.

Закон отражения света

Определение 3

Закон отражения света, основывается на том, что падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, находятся в одной плоскости (плоскость падения). При этом углы отражения и падения, γ и α – соответственно, являются равными величинами.

Закон преломления света

Определение 4

Закон преломления света, базируется на том, что падающий и преломленный лучи, также как перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение sin угла падения α к sin угла преломления β является величиной, неизменной для двух приведенных сред:

sin αsin β=n.

Ученый В. Снеллиус экспериментально установил закон преломления в 1621 году.

Определение 5

Постоянная величина n – является относительным показателем преломления второй среды относительно первой.

Определение 6

Показатель преломления среды относительно вакуума имеет название – абсолютный показатель преломления.

Определение 7

Относительный показатель преломления двух сред – это отношение абсолютных показателей преломления данных сред, т.е.: 

n = n2n1.

Свое значение законы преломления и отражения находят в волновой физике. Исходя из ее определений, преломление является результатом преобразования скорости распространения волн в процессе перехода между двумя средами.

Определение 8

Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде υ1 к скорости во второй υ2:

n=υ1υ2.

Определение 9

Абсолютный показатель преломления эквивалентен отношению скорости света в вакууме c к скорости света υ в среде: 

n=cυ.

На рисунке 3.1.1 проиллюстрированы законы отражения и преломления света.

Рисунок 3.1.1. Законы отражения υ преломления: γ = α; n1 sin α=n2 sin β.

Определение 10

Среда, абсолютный показатель преломления которой является меньшим, является

оптически менее плотной.

Определение 11

В условиях перехода света из одной среды, уступающей в оптической плотности другой (n2<n1) мы получаем возможность наблюдать явление исчезновения преломленного луча.

Данное явление можно наблюдать при углах падения, которые превышают некий критический угол αпр. Этот угол носит название предельного угла полного внутреннего отражения (см. рис. 3.1.2).

Для угла падения α=αпр  sin β=1; значение sin αпр=n2n1< 1.

При условии, что второй средой будет воздух (n2≈1), то равенство будет допустимо переписать в вид: sin αпр=1n, где n=n1>1 – абсолютный показатель преломления первой среды.

В условиях границы раздела «стекло–воздух», где n=1,5, критический угол равен αпр=42°, в то время как для границы «вода–воздух» n=1,33, а αпр=48,7°.

Рисунок 3.1.2. Полное внутреннее отражение света на границе вода–воздух; S – точечный источник света.

Практическое применение явления полного отражения

Феномен полного внутреннего отражения широко используется во многих оптических устройствах. Одним из таких устройств является волоконный световод – тонкие, изогнутые случайным образом, нити из оптически прозрачного материала, внутри которых свет, попавший на торец, может распространяться на огромные расстояния. Данное изобретение стало возможным только благодаря правильному применению феномена полного внутреннего отражения от боковых поверхностей (рис 3.1.3).

Определение 12

Волоконная оптика – это научно-техническое направление, основывающееся на разработке и использовании оптических световодов.

Рисунок 3.1.3. Распространение света в волоконном световоде. При сильном изгибе волокна закон полного внутреннего отражения нарушается, и свет частично выходит из волокна через боковую поверхность.

Рисунок 3.1.4.Модель отражения и преломления света.

Основные законы геометрической оптики

Определение 1

Оптика – один из разделов физики, который изучает свойства и физическую природу света, а также его взаимодействия с веществами.

Данный раздел делят на три, приведенные ниже, части:

• геометрическая или, как ее еще называют, лучевая оптика, которая базируется на понятии о световых лучах, откуда и исходит ее название;
• волновая оптика, исследует явления, в которых проявляются волновые свойства света;
• квантовая оптика, рассматривает такие взаимодействия света с веществами, при которых о себе дают знать корпускулярные свойства света.

В текущей главе нами будут рассмотрены два подраздела оптики. Корпускулярные свойства света будут рассматриваться в пятой главе.

Геометрическая оптика. Основные законы геометрической оптики

Задолго до возникновения понимания истинной физической природы света человечеству уже были известны основные законы геометрической оптики.

Закон прямолинейного распространения света

Определение 1

Закон прямолинейного распространения света гласит, что в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Подтверждением этому служат резкие тени, которые отбрасываются непрозрачными телами при освещении с помощью источника света сравнительно малых размеров, то есть так называемым «точечным источником».

Иное доказательство заключается в достаточно известном эксперименте по прохождению света далекого источника сквозь малое отверстие, с образующимся в результате узким световым пучком. Данный опыт подводит нас к представлению светового луча в виде геометрической линии, вдоль которой распространяется свет.

Определение 2

Стоит отметить тот факт, что само понятие светового луча вместе с законом прямолинейного распространения света утрачивают весь свой смысл, в случае если свет проходит через отверстия, размеры которых аналогичны с длиной волны.

Исходя из этого, геометрическая оптика, которая опирается на определение световых лучей – это предельный случай волновой оптики при λ→0, рамки применения которой рассмотрим в разделе, посвященном дифракции света.

На грани раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться таким образом, что некоторая часть световой энергии будет рассеиваться после отражения по уже новому направлению, а другая пересечет границу и продолжит свое распространение во второй среде.

Закон отражения света

Определение 3

Закон отражения света, основывается на том, что падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, находятся в одной плоскости (плоскость падения). При этом углы отражения и падения, γ и α – соответственно, являются равными величинами.

Закон преломления света

Определение 4

Закон преломления света, базируется на том, что падающий и преломленный лучи, также как перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение sin угла падения α к sin угла преломления β является величиной, неизменной для двух приведенных сред:

sin αsin β=n.

Ученый В. Снеллиус экспериментально установил закон преломления в 1621 году.

Определение 5

Постоянная величина n – является относительным показателем преломления второй среды относительно первой.

Определение 6

Показатель преломления среды относительно вакуума имеет название – абсолютный показатель преломления.

Определение 7

Относительный показатель преломления двух сред – это отношение абсолютных показателей преломления данных сред, т.е.: 

n = n2n1.

Свое значение законы преломления и отражения находят в волновой физике. Исходя из ее определений, преломление является результатом преобразования скорости распространения волн в процессе перехода между двумя средами.

Определение 8

Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде υ1 к скорости во второй υ2:

n=υ1υ2.

Определение 9

Абсолютный показатель преломления эквивалентен отношению скорости света в вакууме c к скорости света υ в среде: 

n=cυ.

На рисунке 3.1.1 проиллюстрированы законы отражения и преломления света.

Рисунок 3.1.1. Законы отражения υ преломления: γ = α; n1 sin α=n2 sin β.

Определение 10

Среда, абсолютный показатель преломления которой является меньшим, является оптически менее плотной.

Определение 11

В условиях перехода света из одной среды, уступающей в оптической плотности другой (n2<n1) мы получаем возможность наблюдать явление исчезновения преломленного луча.

Данное явление можно наблюдать при углах падения, которые превышают некий критический угол αпр. Этот угол носит название предельного угла полного внутреннего отражения (см. рис. 3.1.2).

Для угла падения α=αпр  sin β=1; значение sin αпр=n2n1< 1.

При условии, что второй средой будет воздух (n2≈1), то равенство будет допустимо переписать в вид: sin αпр=1n, где n=n1>1 – абсолютный показатель преломления первой среды.

В условиях границы раздела «стекло–воздух», где n=1,5, критический угол равен αпр=42°, в то время как для границы «вода–воздух» n=1,33, а αпр=48,7°.

Рисунок 3.1.2. Полное внутреннее отражение света на границе вода–воздух; S – точечный источник света.

Практическое применение явления полного отражения

Феномен полного внутреннего отражения широко используется во многих оптических устройствах. Одним из таких устройств является волоконный световод – тонкие, изогнутые случайным образом, нити из оптически прозрачного материала, внутри которых свет, попавший на торец, может распространяться на огромные расстояния. Данное изобретение стало возможным только благодаря правильному применению феномена полного внутреннего отражения от боковых поверхностей (рис 3.1.3).

Определение 12

Волоконная оптика – это научно-техническое направление, основывающееся на разработке и использовании оптических световодов.

Рисунок 3.1.3. Распространение света в волоконном световоде. При сильном изгибе волокна закон полного внутреннего отражения нарушается, и свет частично выходит из волокна через боковую поверхность.

Рисунок 3.1.4.Модель отражения и преломления света.

Что такое оптика? Основные законы оптики и определения в физике

Что такое оптика в физике?

оптика, наука, занимающаяся происхождением и распространением света, изменениями, которые он претерпевает и вызывает, и другими тесно связанными с ним явлениями . Есть два основных раздела оптики, физическая и геометрическая. Физическая оптика занимается прежде всего природой и свойствами самого света.

Основные законы оптики:

Для понимания оптики необходимы два основных закона: Закон отражения (который в основном регулирует действие зеркал) и Закон преломления (который применим к линзам) .

Оптика — раздел физики, изучающий свет, его свойства и приложения. В этом посте объяснялись основы оптики, ее свойства и основные законы оптики. В этот пост также входят:

• Определение оптики
• Типы оптики
• Законы оптики
• Интерференция света
• Дифракция света
• Сферические линзы
• Зеркала
• гораздо больше

Это немного сложнее, чем основы. Видите ли, есть два закона, которые необходимы для понимания оптики. Первый — это Закон Отражения, который в основном регулирует действие зеркал, а второй — Закон Преломления. Все, что объясняется на этой странице, относится к объективам.

Продолжайте читать…

Световые волны

Свет — это электромагнитные волны, длины волн которых лежат для среднего человеческого глаза в диапазоне от 400 до 760 нм. В этих пределах свет называется видимым . Свет с наибольшей длиной волны кажется нам красным, а с наименьшей — фиолетовым. Легко запоминайте чередование цветов спектра, используя поговорки ” К ажды О хотник Ф елаэт H нат, г-н де С идит F адхан.

Первые буквы произношения слова соответствуют первым буквам основных цветов спектра в порядке убывания длины волны (и, следовательно, увеличения частоты): ” К Красный светодиод – О Ранжева – F Желтый светодиод – W Еления – D олубой – С иний – F иолетовый». Свет с длиной волны больше красной называется инфракрасный . Его глаз не замечает, но наша кожа улавливает такие волны в виде теплового излучения. Свет с более короткими длинами волн, чем фиолетовый, называется ультрафиолетовым .

Электромагнитные волны (и, в частности, световые волны , или просто световые ) — электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве и во времени. Электромагнитные волны являются поперечными – векторы электрической напряженности и магнитной индукции перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Световые волны, как и любые другие электромагнитные волны, распространяются в веществе с конечной скоростью, которую можно рассчитать по формуле:

где: ε и μ — диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества, ε ₀ и μ 9011 4 ₀  являются электрической и магнитной константами: ε ₀  = 8,85419 · 10 ^–12 Ф/м, мк ₀ = 1,25664 · 10 ^–6 Гн/м. Скорость света в вакууме  (где ε  = µ  = 1) постоянна и равна с  = 3 ∙ 10 ⁸ м/с, также можно рассчитать по формуле:

Формула Скорость электромагнитной волны в вакууме

Скорость света в вакууме является одной из фундаментальных физических констант. Если свет распространяется в какой-либо среде, то скорость его распространения также выражается следующей зависимостью:

Формула Связь скорости света в вакууме и веществе

где: n  — показатель преломления вещества — физического величина, показывающая, во сколько раз скорость света в среде меньше, чем в вакууме. Показатель преломления, как видно из предыдущих формул, можно рассчитать следующим образом:

Формула Показатель преломления

• Свет несет энергию. При распространении световых волн возникает поток электромагнитной энергии.
• Световые волны излучаются в виде отдельных квантов электромагнитного излучения (фотонов) атомами или молекулами.

Помимо света существуют и другие виды электромагнитных волн. Далее они перечислены по уменьшению длины волны (и, соответственно, по увеличению частоты):

• Радиоволны;
• Инфракрасное излучение;
• Видимый свет;
• Ультрафиолетовое излучение;
• Рентгеновское излучение;
• Гамма-излучение.

Интерференция

Интерференция  является одним из самых ярких проявлений волновой природы света. Это связано с перераспределением световой энергии в пространстве при применении так называемых когерентных волн, то есть волн, имеющих одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

Интенсивность света в области перекрытия лучей имеет характер чередования светлых и темных полос, причем в максимумах интенсивность больше, а в минимумах меньше суммы интенсивностей лучей. При использовании белого света интерференционные полосы оказываются окрашенными в разные цвета спектра.

Понятие длины оптического пути используется для расчета интерференции. Пусть свет пройдет расстояние L  в среде с показателем преломления и . Затем его оптическая длина пути вычисляется по формуле:

Оптическая длина пути формула

Интерференция требует наложения не менее двух лучей. Для них оптическая разность хода (оптическая разность длин) вычисляется по следующей формуле:

Формула Оптическая разность хода двух лучей

Именно эта величина определяет, будет ли возникать интерференция: минимальная или максимальная. Помните следующее: интерференционный максимум (светлая полоса) наблюдается в тех точках пространства, где выполняется условие:

Максимальное условие интерференции формулы

Разность фаз колебаний в этом случае составляет:

Максимальное условие интерференции формулы

При м = 0 наблюдается максимум нулевого порядка, при максимум и так далее. Минимум интерференции  (темная полоса) наблюдается при выполнении следующего условия:

Формула минимума интерференции. Условие

Разность фаз колебаний в этом случае:

Формула интерференции минимума, условие

При первом нечетном числе (единице) будет минимум первого порядка, при втором (трех) минимум второго порядка и т.д. Минимум нулевого порядка не бывает.

См. также: Магнетизм

Дифракция. Дифракционная решетка

Дифракция света — явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий, размеры которых сравнимы с длиной волны света (огибание света препятствиями). Как показывает опыт, при определенных условиях свет может попасть в область геометрической тени (то есть оказаться там, где его быть не должно).

Если на пути параллельного светового луча имеется круглое препятствие (круглый диск, шар или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране на достаточно большом расстоянии от него появляется дифракционная картина препятствие – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие линейное (щель, нить, край экрана), то на экране появляется система параллельных дифракционных полос.

Решетки дифракционные представляют собой периодические структуры, выгравированные специальной делительной машиной на поверхности стеклянной или металлической пластины. В хороших решетках параллельные друг другу штрихи имеют длину порядка 10 см, а на каждый миллиметр приходится до 2000 штрихов. При этом общая длина решетки достигает 10–15 см.

Изготовление таких решеток требует применения самых высоких технологий. На практике применяют и более грубые решетки с 50–100 штрихами на миллиметр, нанесенные на поверхность прозрачной пленки.

При нормальном падении света на дифракционную решетку в некоторых направлениях (кроме того, в котором свет изначально падал) наблюдаются максимумы. Для наблюдения интерференционного максимума должно быть выполнено следующее условие:

Формула дифракционной решетки

где: d — период (или константа) решетки (расстояние между соседними штрихами), а m — целое число, называемое порядком дифракционного максимума. В тех точках экрана, для которых выполняется это условие, располагаются так называемые главные максимумы дифракционной картины.

Законы геометрической оптики

Геометрическая оптика  — раздел физики, в котором не учитываются волновые свойства света. Основные законы геометрической оптики были известны задолго до установления физической природы света.

Оптически однородная среда  – это среда, во всем объеме которой показатель преломления остается неизменным.

Закон прямолинейного распространения света:  в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Этот закон приводит к представлению о световом луче как о геометрической линии, вдоль которой распространяется свет.

Следует отметить, что закон прямолинейного распространения света нарушается и понятие светового луча теряет смысл, если свет проходит через маленькие отверстия, размеры которых сравнимы с длиной волны (в этом случае наблюдается дифракция).

На границе раздела двух прозрачных сред свет может частично отражаться, так что часть световой энергии будет распространяться после отражения в новом направлении, а часть проходить через границу и распространяться во второй среде.

Закон отражения света:  падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляры к границе раздела двух сред, восстановленные в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскости падения). Угол отражения γ  равно углу падения α . Обратите внимание, что все углы в оптике измеряются от перпендикуляра к границе раздела двух сред.

Закон преломления света (закон Снеллиуса): падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляры к границе раздела двух сред, восстановленные в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β  является величиной постоянной для этих двух сред и определяется выражением:

Формула Закон преломления света на границе двух прозрачных сред

Закон преломления экспериментально установлен голландским ученым В. Снеллиусом в 1621. Постоянная величина n ₂₁ называется относительным показателем преломления второй среды по отношению к первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называется абсолютный показатель преломления .

Среда с большим значением абсолютного показателя называется оптически более плотной, а с меньшим – менее плотной. При переходе от менее плотной среды к более плотной пучок «прижимается» к перпендикуляру, а при переходе от более плотной к менее плотной «уходит» от перпендикуляра. Единственный случай, когда луч не преломляется, – это если угол падения равен 0 (то есть лучи перпендикулярны границе раздела).

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную n ₂  < n ₁  (например, из стекла в воздух) можно наблюдать явление полного внутреннего отражения , то есть исчезновение преломленного луча. Это явление наблюдается при углах падения, превышающих некоторый критический угол α _апр , который называется предельным углом полного внутреннего отражения .

Для угла падения α  = α _pr , sin β  = 1, так как β  = 90°, это означает, что преломленный луч идет по самой границе раздела, при этом согласно закону Снеллиуса выполняется следующее условие:

Формула полного внутреннего отражения

Как только угол падения становится больше предельного, преломленный луч уже не просто идет по границе, а вообще не появляется, так как его синус теперь должен быть больше единицы, а этого быть не может.

Линзы

Линза  – это прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линза называется тонкой .

Линзы собирающие и рассеивающие . Если показатель преломления линзы больше, чем у окружающей среды, то собирающая линза в середине толще, чем по краям, рассеивающая линза, наоборот, тоньше в средней части. Если показатель преломления хрусталика меньше, чем у окружающей среды, то все наоборот.

Прямая линия, проходящая через центры кривизны сферических поверхностей, называется главной оптической осью линзы . В случае тонких линз можно приближенно считать, что главная оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, которую принято называть оптическим центром линзы .

Пучок света проходит через оптический центр линзы, не отклоняясь от первоначального направления. Все прямые, проходящие через оптический центр, называются боковые оптические оси .

Если на линзу направить пучок лучей, параллельный главной оптической оси, то после прохождения линзы лучи (или их продолжение) соберутся в одной точке  F , которую называют  главным фокусом объектив . Тонкая линза имеет два главных фокуса, симметрично расположенных относительно линзы на главной оптической оси. В собирающих линзах трюки реальны, в рассеивающих — воображаемые.

Расстояние между оптическими центрами линз O , а главный фокус F называется фокусным расстоянием . Обозначается той же буквой , что и F .

Правила построения хода луча в линзах

Правила построения хода луча в линзах

Формула линзы

Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображение  – точка пространства, в которой пересекаются лучи (или их продолжения), испускаемые источником после преломления в линзе. Изображения Direct и инвертированные , Real (сами лучи пересекаются) и мнимые (продолжения пересечения лучей), увеличены и снижение .

Положение изображения и его характер можно определить с помощью геометрических построений. Для этого воспользуемся свойствами некоторых стандартных лучей, ход которых известен. Это лучи, проходящие через оптический центр или один из фокусов линзы, а также лучи, параллельные главной или одной из второстепенных оптических осей.

Для простоты можно запомнить, что изображение точки будет точкой. Изображение точки, лежащей на главной оптической оси, лежит на главной оптической оси. Образ сегмента – сегмент. Если отрезок перпендикулярен главной оптической оси, то его изображение перпендикулярно главной оптической оси. Но если отрезок наклонить к главной оптической оси под определенным углом, то и его изображение будет наклонено под каким-то другим углом.

Изображения также можно рассчитать с помощью  формула тонкой линзы . Если кратчайшее расстояние от предмета до линзы обозначить через d , а кратчайшее расстояние от линзы до изображения через f , то формулу тонкой линзы можно записать так:

Формула тонкой линзы

значение D — это обратное фокусное расстояние. называется оптической силой линзы . Единицей измерения оптической силы является 1 диоптрия (дптр). Диоптрия – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м.

Фокусным расстояниям линз обычно присваивают определенные знаки: для собирающей линзы F > 0, а для рассеивающей F  <0. Оптическая сила рассеивающей линзы также отрицательна.

Значения d и f также подчиняются определенному правилу знаков: f > 0 для реальных изображений; f  <0 – для мнимых изображений. Перед d знак «-» ставится только в том случае, когда на линзу падает сходящийся пучок лучей. Затем их мысленно протягивают до пересечения за линзой, туда помещают воображаемый источник света и расстояние  d для него определен .

В зависимости от положения объекта по отношению к объективу меняются линейные размеры изображения. Линейное увеличение линзы Γ  является отношением линейных размеров изображения и предмета. Для линейного увеличения линзы существует формула:

Формула линейного увеличения линзы

Во многих оптических устройствах свет последовательно проходит через две и более линзы. Изображение предмета, даваемое первой линзой, служит предметом (реальным или мнимым) для второй линзы, которая строит второе изображение предмета и так далее.

Важные законы лучевой оптики

Геометрическая оптика основана на трех фундаментальных законах. Свет будет двигаться по прямой в области с постоянным показателем преломления в соответствии с правилом прямолинейного распространения.

Угол отражения равен углу падения при отражении луча света по закону отражения. Падающий луч, отраженный луч и нормаль расположены в одной плоскости.

Закон Снелла: Закон преломления иногда называют законом Снелла. Когда световой луч преломляется на контакте, падающий луч, преломленный луч и нормаль будут лежать в одной плоскости.

Основные законы лучевой оптики

Пояснение: В оптической системе луч — это путь, по которому световая энергия переносится из одной точки в другую. Основными законами геометрической оптики являются законы отражения и преломления. Луч света движется прямолинейно, если он либо отражается, либо преломляется.

Следующие законы управляют геометрической оптикой.

Свет распространяется прямолинейно в области с постоянным показателем преломления в соответствии с законом прямолинейного распространения.

Закон отражения гласит: Когда луч света попадает на границу раздела, разделяющую две оптические среды, отраженный луч будет находиться в той же плоскости падения, что и падающий луч, а угол падения равен углу отражения.

Закон преломления: когда световой луч преломляется на границе раздела двух сред, преломленный луч остается в том же месте, что и падающий луч, а грех угла падения пропорционален греху угла преломление.

Что такое отражение света?

Когда луч света попадает на какой-либо предмет (полированный, гладкий или глянцевый), свет от этого материала возвращается к нашим глазам, что известно как «Отражение» или «Отражение света».

Именно это явление позволяет нам видеть окружающий мир. Свет распространяется прямолинейно до, после и во время отражения. Например, мерцание звезд или отражение света в зеркале. Свет распространяется по прямой, зеркала, солнечный свет — белый или цветной

Свет движется прямолинейно

Жизнь была бы довольно тоскливой, если бы не было света. Скорость света 186 000 м/сек. Вы, наверное, замечали, что когда луч света попадает в затемненное место через маленькое отверстие в стекле, световая волна обычно распространяется прямолинейно.

Зеркала

Вы когда-нибудь замечали что-то необычное в себе или в своем изображении в зеркале? Давайте попробуем выполнить простую задачу. Проведите правой рукой перед зеркалом. Теперь поднимите левую руку. Ясность на зеркалах может помочь вам лучше понять.

Боковые перевороты плоского зеркала

Слово «СКОРАЯ ПОМОЩЬ» является обратным, потому что, если водитель машины впереди машины скорой помощи смотрит в свое зеркало, он может прочитать это как «СКОРАЯ ПОМОЩЬ» и уступить ему.

Зеркала сферической формы

Предположим, вы сидите за обеденным столом, и вам не нравится еда, поэтому вы начинаете возиться с ложкой. Сначала вы взглянете на себя с ложкой и обнаружите, что кажетесь очень странным. Когда вы приближаете ложку, вы видите увеличенную картинку, а когда вы отодвигаете ее дальше, вы видите инверсионный слой. Вы понимаете, что происходит? Чтобы понять, что происходит, рассмотрим сферические зеркала, которые относятся к типу зеркал.

Белый или цветной солнечный свет

Солнце, как мы все знаем, является основным источником света. Но какого оттенка солнечный свет? Мы замечаем на небе радугу, состоящую из разных оттенков, которые обычно появляются после дождя, когда солнце находится низко в небе. Также на закате небо становится оранжевым или малиновым. Значит ли это, что солнечный свет красочный? Давайте посмотрим на это поближе и узнаем, каков истинный оттенок солнечного света.

Белый свет так называется, потому что состоит из семи оттенков. Солнечный свет делится на семь цветов: фиолетовый, индиго, синий, зеленый, оранжевый и красный. Его обычно называют VIBGYOR. Когда мы объединяем все эти оттенки, мы получаем только один свет, БЕЛЫЙ свет. Давайте проведем небольшой эксперимент, чтобы продемонстрировать, что солнечный свет бывает семи различных оттенков.

Можно создать полосу из семи цветов, используя белый свет, используя сфокусированный луч света, стеклянную призму и белую стену.