Геометрическая оптика

Содержание

  1. 1. Световой луч
  2. 2. Нарушение законов геометрической оптики
  3. 3. Астрономическая рефракция
  4. 4. Тест по теме «Геометрическая оптика»
Тест: 4 вопроса
1. Что такое световой луч?
нормаль, проложенная к волновой поверхности, которая является указателем направленности светового потока
нормаль, проложенная к волновой поверхности, которая является указателем направленности световой поверхности
нормаль, проложенная к волновому потоку, которая является указателем направленности светового потока
нормаль, проложенная к волновой поверхности, которая является указателем направленности световой энергии
2. Из-за каких явлений могут нарушаться законы геометрической оптики?
дифракции или различных неоднородностей сред
деформации
волнового потока
светового потока
3. Что представляет собой астрономическая рефракция?
искривление лучей от световой поверхности
прямые лучи световой поверхности
искривление лучей от светила
прямые лучи от светила
4.

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

λ=εxiε,\lambda =\frac{\partial \varepsilon }{\partial {{x}_{i}}}\ll \varepsilon,

где εxi\frac{\partial \varepsilon }{\partial {{x}_{i}}} – градиент диэлектрической постоянной в произвольном направлении пространства х.

То есть на отрезке длины волны λ\lambda 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.

геометрическая оптика.png

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!

Тест по теме «Геометрическая оптика»

Комментарии

Нет комментариев

Следующая статья

Интерференция
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Прямой эфир