Какие явления изучаются в геометрической оптике?
явления свойства прямолинейного распространения светового потока в изотропных средах
явления свойства криволинейного распространения светового потока в изотропных средах
явления свойства прямолинейного распространения светового потока в нейтральных средах
явления свойства криволинейного распространения светового потока в нейтральных средах
Оптику разделяют на две основные части: физическую и геометрическую. Первая изучает явления, в которых проявляются волновые корпускулярные свойства света, а также явления интерференции и дифракции.
Геометрическая оптика является предельным случаем волновой оптики. В ней изучаются явления, при которых проявляются свойства прямолинейного распространения светового потока в изотропных средах.
Световой луч
Основным в геометрической оптике есть понятие светового луча. Под лучом понимают нормаль проложенную к волновой поверхности, которая является указателем направленности световой энергии. Экспериментально это направление изображают узким пучком света, проходящим сквозь небольшое отверстие в непрозрачном экране. На практике такой пучок можно визуально наблюдать в задымленном пространстве или при прохождении солнечного света в промежутке между облаками.
Прямолинейностью распространения света объясняется образование теней от непрозрачных предметов. Ход луча на границе двух сред определяется законами отражения и преломления света.
Нарушение законов геометрической оптики
Данные законы могут нарушаться из-за явления дифракции или различных неоднородностей сред.
В случае, когда в какой-то системе выделяется полный узкий пучок света, то изначально кажется, что такой световой луч точно отображает закономерности геометрической оптики. На самом же деле выделения и сужения светового потока (пучка) можно достичь с помощью диафрагмы с отверстием, но при сужении отверстия все больше проявляется явление дифракции, которое предопределяет расширение светового пучка.
Представление об прямолинейном распространении светового потока, бесспорно, оправдывается для однородной среды. Если же в среде возникают некоторые неоднородности (вследствие разницы температур или плотности), то, как показывает теория, они должны быть в пределах условия
где – градиент диэлектрической постоянной в произвольном направлении пространства х.
То есть на отрезке длины волны они должны быть очень незначительными по сравнению с диэлектрической постоянной среды.
Если данное условие не выполняется, то будут наблюдаться значительные отклонения от законов геометрической оптики. Например, в слоях атмосферы, где распространяется ультразвук, образуются такие сгущения и разрежения воздуха, что из-за них возникает дифракция света, подобная дифракции от решетки. Итак, здесь представление о лучах света теряют смысл.
Астрономическая рефракция
Благодаря даже незначительному уменьшению плотности с высотой подъема в атмосфере становится заметной астрономическая рефракция, то есть искривление лучей от светила.
В результате светило над горизонтом видимо чуть выше его настоящего положения. Температурные неоднородности атмосферы вблизи поверхности земли в жарких пустынях и степях вызывают миражи; в них вследствие искривления лучей света становятся видными и кажутся близкими предметы, расположенные далеко за горизонтом.
Заказать статью по физике у экспертов биржи Студворк!
Комментарии