ما هو المسار البصري والهندسي للضوء. البصريات الهندسية. قانون انعكاس الضوء

من (4) يتبع ذلك أن نتيجة إضافة شعاعين ضوئيين متماسكين تعتمد على كل من اختلاف المسار والطول الموجي لموجة الضوء. يتم تحديد الطول الموجي في الفراغ بالكمية وأين مع= 310 8 m / s هي سرعة الضوء في الفراغ ، و - تردد اهتزازات الضوء. تكون سرعة الضوء v في أي وسيط شفاف بصريًا دائمًا أقل من سرعة الضوء في الفراغ والنسبة
اتصل الكثافة البصريةالأربعاء. هذه القيمة تساوي عدديًا معامل الانكسار المطلق للوسط.

يحدد تردد اهتزازات الضوء اللونموجة ضوئية. عند الانتقال من بيئة إلى أخرى ، لا يتغير اللون. هذا يعني أن تردد اهتزازات الضوء في جميع الوسائط هو نفسه. ولكن بعد ذلك ، عندما يمر الضوء ، على سبيل المثال ، من فراغ إلى وسط بمؤشر انكسار نيجب أن يتغير الطول الموجي
، والتي يمكن تحويلها على النحو التالي:

,

أين  0 هو الطول الموجي في الفراغ. أي عندما يمر الضوء من فراغ إلى وسط أكثر كثافة بصريًا ، يكون طول الموجة الضوئية النقصانالخامس نذات مرة. على المسار الهندسي
في بيئة ذات كثافة بصرية نسيلائم

أمواج. (5)

الحجم
اتصل طول المسار البصريضوء في المادة:

طول المسار البصري
يُطلق على الضوء في مادة ما ناتج طول مساره الهندسي في هذا الوسط بالكثافة الضوئية للوسيط:

.

بمعنى آخر (انظر العلاقة (5)):

طول المسار البصري للضوء في مادة ما يساوي عدديًا طول المسار في الفراغ ، حيث يتناسب عدد موجات الضوء مع الطول الهندسي للمادة.

لأن نتيجة التدخل يعتمد على مرحلة التحولبين موجات الضوء المتداخلة ، فمن الضروري تقييم نتيجة التداخل بصريالفرق في مسار العوارض

,

الذي يحتوي على نفس عدد الموجات يغض النظرعلى الكثافة الضوئية للوسيط.

2.1.3 التداخل في الأغشية الرقيقة

يمكن أيضًا تقسيم حزم الضوء إلى "نصفي" وظهور نمط تداخل في الظروف الطبيعية. "الأجهزة" الطبيعية لتقسيم أشعة الضوء إلى "نصفي" هي ، على سبيل المثال ، أغشية رقيقة. يوضح الشكل 5 فيلمًا رقيقًا شفافًا بسمك ، الذي بزاوية وقع شعاع من أشعة الضوء المتوازية (موجة كهرومغناطيسية مستوية). الشعاع 1 ينعكس جزئياً من السطح العلوي للفيلم (الشعاع 1) وينكسر جزئياً داخل الفيلم.

كي بزاوية انكسار ... ينعكس الشعاع المنكسر جزئيًا عن السطح السفلي ويخرج من الفيلم الموازي للشعاع 1 (الشعاع 2). إذا تم توجيه هذه الأشعة إلى عدسة تجميع إل، ثم على الشاشة E (في المستوى البؤري للعدسة) سوف يتدخلون. نتيجة التدخل سوف تعتمد على بصريالفرق في مسار هذه الأشعة من نقطة "الانقسام".
إلى نقطة الالتقاء
... يوضح الشكل ذلك هندسيالفرق في مسارات هذه الأشعة يساوي الفرق geom . =ABC-Aد.

سرعة الضوء في الهواء تكاد تكون مساوية لسرعة الضوء في الفراغ. لذلك ، يمكن أخذ الكثافة الضوئية للهواء كوحدة واحدة. إذا كانت الكثافة الضوئية لمادة الفيلم ن، فإن طول المسار البصري للشعاع المنكسر في الفيلم هو ABCن... بالإضافة إلى ذلك ، عندما ينعكس الشعاع 1 من وسط أكثر كثافة بصريًا ، فإن طور الموجة يتغير إلى العكس ، أي يتم فقد نصف موجة (أو العكس بالعكس). وبالتالي ، يجب كتابة اختلاف المسار البصري لهذه الحزم في النموذج

 بالجملة . = ABCن – ميلادي / . (6)

يوضح الشكل ذلك ABC = 2د/ كوس ص، أ

م = ACsin أنا = 2دtg صsin أنا.

إذا وضعنا الكثافة الضوئية للهواء ن الخامس= 1 ، ثم معروف من الدورة المدرسية قانون سنيليعطي لمعامل الانكسار (الكثافة الضوئية للفيلم) الاعتماد

... (6 أ)

باستبدال كل هذا في (6) ، بعد التحويلات نحصل على العلاقة التالية لاختلاف المسار البصري للأشعة المتداخلة:

لأن عندما ينعكس الشعاع 1 من الفيلم ، تنعكس طور الموجة ، ثم تنعكس الظروف (4) للحد الأقصى والأدنى من التداخل:

- حالة الأعلى

- حالة دقيقة. (8)

يمكن أن تظهر أن ل عابرةالضوء من خلال غشاء رقيق ، يظهر نمط التداخل أيضًا. في هذه الحالة ، لن يكون هناك خسارة نصف موجة ، ويتم استيفاء الشروط (4).

هكذا ، الشروط الأعلىو دقيقةفي حالة تداخل الأشعة المنعكسة من غشاء رقيق ، يتم تحديدها من خلال العلاقة (7) بين أربع معلمات -
إنه يتبع هذا:

1) في الضوء "المعقد" (غير أحادي اللون) ، سيتم تلوين الفيلم باللون الذي يبلغ طوله الموجي يفي بالشرط الأعلى;

2) تغيير ميل الأشعة ( ) ، يمكنك تغيير الشروط الأعلى، مما يجعل الفيلم مظلمًا ، ثم فاتحًا ، وعند إضاءة الفيلم بشعاع متباين من أشعة الضوء ، يمكنك الحصول على شرائط« منحدر متساوي"المطابقة للحالة الأعلىبزاوية السقوط ;

3) إذا كان للفيلم سماكة مختلفة في أماكن مختلفة ( ) ، ثم سوف تظهر شرائح متساوية السماكةالتي تتحقق فيها الشروط الأعلىحسب السماكة ;

4) في ظل ظروف معينة (شروط دقيقةمع حدوث أشعة رأسية على الفيلم) ، فإن الضوء المنعكس من أسطح الفيلم سوف يطفئ بعضه البعض ، و خواطرمن الفيلم لن يكون.

1. طول المسار البصري هو نتاج الطول الهندسي d لمسار موجة ضوئية في وسط معين بواسطة معامل الانكسار المطلق لهذا الوسط n.

2 - فرق الطور بين موجتين مترابطتين من مصدر واحد ، تمر إحداهما بطول المسار في وسط بمؤشر انكسار مطلق ، والأخرى - طول المسار في وسط بمؤشر انكسار مطلق:

حيث ، λ هو الطول الموجي للضوء في الفراغ.

3. إذا كانت أطوال المسار البصري لحزمتين متساوية ، فإن هذه المسارات تسمى متوترة التوقيت (لا تقدم فرق طور). في الأنظمة البصرية التي تعطي صورًا وصمة عار لمصدر الضوء ، يتم تلبية حالة التزامن الدقيق من خلال جميع مسارات الأشعة الخارجة من نفس نقطة المصدر والتجمع عند النقطة المقابلة للصورة.

4. تسمى الكمية باختلاف المسار البصري للحزمتين. يرتبط اختلاف السكتة الدماغية باختلاف المرحلة:

إذا كان لحزمتين ضوئيتين نقطتي بداية ونهاية مشتركتين ، فإن الفرق في أطوال المسار البصري لهذه الحزم يسمى اختلاف المسار البصري

شروط الحد الأقصى والأدنى للتدخل.

إذا تزامنت اهتزازات الهزازات A و B في الطور ولها سعة متساوية ، فمن الواضح أن الإزاحة الناتجة عند النقطة C تعتمد على الاختلاف في مسار الموجتين.

الشروط القصوى:

إذا كان الاختلاف في مسارات هذه الموجات يساوي عددًا صحيحًا من الموجات (أي عدد زوجي من أنصاف الموجات)

Δd = kλ ، حيث k = 0 ، 1 ، 2 ، ... ، ثم يتم تشكيل الحد الأقصى للتداخل عند نقطة تراكب هذه الموجات.

أقصى شرط:

سعة التذبذب الناتج A = 2x 0 .

أدنى شرط:

إذا كان الاختلاف في مسار هذه الموجات يساوي عددًا فرديًا من نصف الموجات ، فهذا يعني أن الموجات من الهزازات A و B ستصل إلى النقطة C في الطور المضاد وتلغي بعضها البعض: اتساع التذبذب الناتج هو أ = 0.

أدنى شرط:

إذا كانت Δd لا تساوي عددًا صحيحًا لأنصاف موجات ، فعندئذٍ يكون 0< А < 2х 0 .

ظاهرة انحراف الضوء وشروط ملاحظتها.

في البداية ، تم تفسير ظاهرة الانعراج على أنها موجة تنحني حول عقبة ، أي تغلغل موجة في منطقة الظل الهندسي. من وجهة نظر العلم الحديث ، يتم التعرف على تعريف الحيود على أنه انحناء الضوء حول عائق ما على أنه غير كاف (ضيق للغاية) وغير مناسب تمامًا. وبالتالي ، يرتبط الانعراج بمجموعة واسعة جدًا من الظواهر التي تنشأ أثناء انتشار الموجات (في حالة مراعاة حدودها المكانية) في الوسائط غير المتجانسة.

يمكن أن يظهر حيود الموجات نفسه:

في تحول التركيب المكاني للأمواج. في بعض الحالات ، يمكن اعتبار هذا التحول على أنه "انحناء" بموجات من العوائق ، وفي حالات أخرى - كتوسيع لزاوية انتشار حزم الموجة أو انحرافها في اتجاه معين ؛

في تحلل الموجات في طيف التردد الخاص بهم ؛

في تحول استقطاب الموجات.

في تغيير هيكل الطور للموجات.

أفضل ما تمت دراسته هو حيود الموجات الكهرومغناطيسية (على وجه الخصوص ، الضوئية) والصوتية ، وكذلك موجات الجاذبية الشعرية (الموجات على سطح السائل).

أحد حالات الانعراج الخاصة المهمة هو حيود الموجة الكروية على بعض العوائق (على سبيل المثال ، على ماسورة العدسة). يسمى هذا الحيود حيود فريسنل.

مبدأ Huygens-Fresnel.

وفقًا لمبدأ Huygens-Fresnelموجة ضوئية يثيرها مصدر سيمكن تمثيلها نتيجة تراكب موجات ثانوية متماسكة. كل عنصر من عناصر سطح الموجة س(الشكل) بمثابة مصدر لموجة كروية ثانوية ، يتناسب اتساعها مع قيمة العنصر دي اس.

اتساع هذه الموجة الثانوية يتناقص مع المسافة صمن مصدر الموجة الثانوية إلى نقطة المراقبة وفقًا للقانون 1 / ص... لذلك من كل موقع دي اسسطح الموجة إلى نقطة المراقبة صيأتي الاهتزاز الأولي:

أين ( ωt + α 0) هي مرحلة التذبذب عند موقع سطح الموجة س, ك- رقم الموجة ، ص- المسافة من عنصر السطح دي اسالى حد، الى درجة صالذي يأتي فيه التردد. عامل أ 0يتحدد بسعة تذبذب الضوء في مكان تراكب العنصر دي اس... معامل في الرياضيات او درجة كيعتمد على الزاوية φ بين الطبيعي للموقع دي اسوالاتجاه للإشارة ص... في φ = 0 هذا المعامل هو الحد الأقصى ، وعند φ / 2إنه صفر.
التذبذب الناتج عند نقطة ما صهو تراكب للاهتزازات (1) مأخوذة من السطح بأكمله س:

هذه الصيغة هي تعبير تحليلي لمبدأ Huygens-Fresnel.

افترض أنه في نقطة ما في الفضاء O ، تم تقسيم الموجة إلى مجموعتين مترابطتين. يمر أحدهما بالمسار S 1 في وسط بمؤشر انكسار n 1 ، ويمر الثاني المسار S 2 في وسيط بمؤشر n 2 ، وبعد ذلك يتم تثبيت الموجات عند النقطة P. إذا كان ذلك في وقت معين رمراحل الموجة عند النقطة O هي نفسها ومتساوية j 1 = j 2 = w ر، عند النقطة P ستكون مراحل الموجات متساوية ، على التوالي

أين الخامس 1و الخامس 2- سرعات الطور في الوسائط. فرق الطور δ عند النقطة P سيساوي

حيث الخامس 1 =ج/ن 1 , الخامس 2 =ج/ن 2. بالتعويض عن هذه الكميات في (2) نحصل عليها

منذ ذلك الحين ، حيث l 0 هو الطول الموجي للضوء في الفراغ ، إذن

طول المسار البصري Lفي هذه البيئة يسمى نتاج المسافة سيمر بالضوء في الوسط ، بواسطة معامل الانكسار المطلق للوسط ن:

L = S n.

وبالتالي ، يستنتج من (3) أن تغيير الطور لا يتحدد فقط بالمسافة سوطول المسار البصري إلفي بيئة معينة. إذا مرت الموجة عبر عدة وسائط ، إذن L = Σn i S i... إذا كان الوسط غير متجانس بصريًا (n ≠ const) ، إذن.

يمكن تمثيل الكمية على النحو التالي:

أين م 1و م 2- أطوال المسار البصري بالوسائط المناسبة.

قيمة تساوي الفرق بين أطوال المسار البصري لموجتين Δ opt = L 2 - L 1

وتسمى اختلاف المسار البصري... ثم بالنسبة لـ δ لدينا:

تتيح مقارنة أطوال المسار البصري لموجات متداخلة التنبؤ بنتيجة تداخلهما. في النقاط التي

سيتم ملاحظته ارتفاعات(فرق ​​المسار البصري يساوي عددًا صحيحًا من الأطوال الموجية في الفراغ). الحد الأقصى للطلب ميوضح عدد الأطوال الموجية في الفراغ هي اختلاف المسار البصري للموجات المتداخلة. إذا كانت النقاط تفي بالشرط

طول المسار البصري

طول المسار البصريبين النقطتين A و B لوسط شفاف هي المسافة التي ينتشر خلالها الضوء (الإشعاع البصري) في الفراغ أثناء مروره من A إلى B. وطول المسار البصري في وسط متجانس هو ناتج المسافة التي يقطعها الضوء في وسط مع معامل انكسار n بواسطة معامل الانكسار:

بالنسبة لوسط غير متجانس ، من الضروري تقسيم الطول الهندسي إلى فترات زمنية صغيرة بحيث يمكن للمرء أن يعتبر ثابت معامل الانكسار في هذه الفترة الزمنية:

تم العثور على إجمالي طول المسار البصري من خلال دمج:

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

شاهد ما هو "طول المسار البصري" في القواميس الأخرى:

ناتج طول مسار الحزمة الضوئية ومعامل الانكسار للوسط (المسار الذي يسلكه الضوء في نفس الوقت ، منتشرًا في الفراغ) ... قاموس موسوعي كبير

بين النقطتين A و B لوسط شفاف ، المسافة التي ينتشر خلالها الضوء (الإشعاع البصري) في الفراغ في نفس الوقت الذي يستغرقه للانتقال من A إلى B في الوسط. بما أن سرعة الضوء في أي وسط أقل من سرعته في الفراغ ، فإن O. د ... موسوعة فيزيائية

أقصر مسافة تقطعها واجهة الموجة لجهاز الإرسال من نافذة الخروج إلى نافذة مدخل جهاز الاستقبال. المصدر: NPB 82 99 EdwART. مسرد المصطلحات والتعريفات لمعدات الأمن والحماية من الحرائق ، 2010 ... قاموس الطوارئ

طول المسار البصري- (ق) مجموع نواتج المسافات التي يغطيها الإشعاع أحادي اللون في وسائط مختلفة بواسطة مؤشرات الانكسار المقابلة لهذه الوسائط. [GOST 7601 78] الموضوعات البصريات والأدوات والقياسات البصرية المصطلحات العامة البصرية ... ... دليل المترجم الفني

ناتج طول مسار الحزمة الضوئية ومعامل الانكسار للوسط (المسار الذي يسلكه الضوء في نفس الوقت ، منتشرًا في الفراغ). * * * طول الطريق البصري طول الطريق البصري ، حاصل ضرب طول مسار شعاع الضوء بواسطة ... ... قاموس موسوعي

طول المسار البصري- optinis kelio ilgis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. طول المسار البصري vok. optische Weglänge، f rus. طول المسار البصري ، و pranc. longueur de trajet optique، f ... Fizikos terminų žodynas

المسار البصري بين النقطتين A و B للوسيط الشفاف ؛ المسافة التي ينتشر خلالها الضوء (الإشعاع البصري) في الفراغ أثناء مروره من A إلى B. نظرًا لأن سرعة الضوء في أي وسيط أقل من سرعته في ... ... الموسوعة السوفيتية العظمى

ناتج طول مسار شعاع الضوء بواسطة معامل الانكسار للوسط (المسار الذي كان من الممكن أن ينتقل إليه الضوء في نفس الوقت ، منتشرًا في الفراغ) ... علم الطبيعة. قاموس موسوعي

مفهوم Geom. والبصريات الموجية ، يتم التعبير عنها كمجموع منتجات المسافات! تنتقل عن طريق الإشعاع في decomp. الوسائط ، إلى مؤشرات الانكسار المقابلة للوسائط. O. d. P. تساوي المسافة إلى سرب الضوء الذي مر في نفس الوقت ، منتشرًا في ... ... قاموس موسوعي كبير للفنون التطبيقية

طول الطريق بين النقطتين A و B للوسيط الشفاف هو المسافة التي ينتشر خلالها الضوء (الإشعاع البصري) في الفراغ في نفس الوقت الذي يستغرقه للانتقال من A إلى B في الوسط. بما ان سرعة الضوء في اي وسط اقل من سرعته في الفراغ ... موسوعة فيزيائية