Жарықтың оптикалық және геометриялық жолы дегеніміз не. Геометриялық оптика. Жарықтың шағылысу заңы

(4)-ден екі когерентті жарық сәулесінің қосылуының нәтижесі жарық толқынының жол айырмашылығына да, толқын ұзындығына да байланысты екендігі шығады. Вакуумдағы толқын ұзындығы шамамен анықталады, мұндағы бірге= 310 8 м/с – вакуумдегі жарық жылдамдығы, және - жарық тербелістерінің жиілігі. Кез келген оптикалық мөлдір ортадағы жарық жылдамдығы v әрқашан вакуумдегі жарық жылдамдығынан және қатынасынан аз.
шақырды оптикалық тығыздықсәрсенбі. Бұл шама сан жағынан ортаның абсолютті сыну көрсеткішіне тең.

Жарық тербелістерінің жиілігін анықтайды түсжарық толқыны. Бір ортадан екінші ортаға ауысқанда түсі өзгермейді. Бұл барлық ортадағы жарық тербелістерінің жиілігі бірдей екенін білдіреді. Бірақ содан кейін жарық, мысалы, вакуумнан сыну көрсеткіші бар ортаға өткенде nтолқын ұзындығы өзгеруі керек
, оны келесідей түрлендіруге болады:

,

мұндағы  0 – вакуумдегі толқын ұзындығы. Яғни, жарық вакуумнен оптикалық тығызырақ ортаға өткенде, жарық толқынының ұзындығы төмендейді v nбір рет. Геометриялық жолда
оптикалық тығыздығы бар ортада nсай болады

толқындар. (5)

Шамасы
шақырды оптикалық жол ұзындығызаттағы жарық:

Оптикалық жол ұзындығы
Заттағы жарық оның осы ортадағы геометриялық жолының ұзындығының ортаның оптикалық тығыздығына көбейтіндісі деп аталады:

.

Басқаша айтқанда ((5) қатынасты қараңыз):

Заттағы жарықтың оптикалық жолының ұзындығы сан жағынан вакуумдегі жол ұзындығына тең, оған заттың геометриялық ұзындығына сәйкес жарық толқындарының саны бірдей.

Өйткені кедергінің нәтижесіне байланысты фазалық жылжукедергі жасайтын жарық толқындарының арасында болса, онда кедергінің нәтижесін бағалау қажет оптикалықекі сәуленің жолындағы айырмашылық

,

құрамында бірдей толқындар бар қарамастанортаның оптикалық тығыздығы бойынша.

2.1.3 Жұқа қабықшалардағы кедергілер

Жарық сәулелерінің «жартыларға» бөлінуі және интерференциялық үлгінің пайда болуы табиғи жағдайда да мүмкін. Жарық сәулелерін «жартыларға» бөлуге арналған табиғи «құрылғылар», мысалы, жұқа пленкалар. 5-суретте қалыңдығы бар жұқа мөлдір пленка көрсетілген , бұрышта параллель жарық сәулелерінің шоғы түседі (жазық электромагниттік толқын). 1-сәуле пленканың үстіңгі бетінен жартылай шағылысады (1 сәуле), ал пленка ішінде жартылай сынған.

ки сыну бұрышында ... Сынған сәуле төменгі бетінен ішінара шағылысып, пленкадан 1 сәулеге параллель шығады (2 сәуле). Егер бұл сәулелер жинағыш линзаға бағытталған болса Л, содан кейін E экранында (объективтің фокустық жазықтығында) олар кедергі жасайды. Интерференцияның нәтижесі мынаған байланысты болады оптикалық«бөліну» нүктесінен осы сәулелердің жолындағы айырмашылық
кездесу нүктесіне дейін
... Сурет соны көрсетеді геометриялықбұл сәулелердің жолдарының айырмасы айырмашылыққа тең геом . =ABC-AD.

Жарықтың ауадағы жылдамдығы вакуумдегі жарық жылдамдығына дерлік тең. Сондықтан ауаның оптикалық тығыздығын бірлік ретінде алуға болады. Егер пленка материалының оптикалық тығыздығы n, онда қабықшадағы сынған сәуленің оптикалық жолының ұзындығы тең болады ABCn... Сонымен қатар, 1-сәуле оптикалық тығыз ортадан шағылған кезде толқынның фазасы керісінше өзгереді, яғни жарты толқын жоғалады (немесе керісінше - алынған). Осылайша, бұл сәулелердің оптикалық жолының айырмашылығы пішінде жазылуы керек

 көтерме . = ABCn – AD  / . (6)

Сурет соны көрсетеді ABC = 2г/ cos r, а

AD = ACкүнә мен = 2гтг rкүнә мен.

Ауаның оптикалық тығыздығын қойсақ n v= 1, содан кейін мектеп курсынан белгілі Снелл заңысыну көрсеткішіне (пленканың оптикалық тығыздығы) тәуелділікті береді

... (6а)

Осының барлығын (6) орнына қойып, түрлендірулерден кейін кедергі жасайтын сәулелердің оптикалық жол айырымы үшін келесі қатынасты аламыз:

Өйткені 1-сәуле пленкадан шағылған кезде толқынның фазасы өзгереді, содан кейін интерференцияның максималды және минималды шарттары (4) өзгереді:

- жағдай макс

- жағдай мин. (8)

үшін көрсетуге болады өтужұқа пленка арқылы жарық түсіргенде интерференция үлгісі де пайда болады. Бұл жағдайда жарты толқынның жоғалуы болмайды және (4) шарттар орындалады.

Осылайша, шарттар максжәне минжұқа қабықшадан шағылған сәулелердің интерференциясы кезінде төрт параметр арасындағы қатынас (7) арқылы анықталады -
Бұдан шығатыны:

1) "күрделі" (монохроматты емес) жарықта пленка толқын ұзындығы болатын түспен боялады. шартты қанағаттандырады макс;

2) сәулелердің бейімділігін өзгерту ( ), шарттарды өзгертуге болады макс, пленканы қараңғы, содан кейін ашық етеді және пленканы жарық сәулелерінің алшақтау шоғымен жарықтандыру кезінде сіз алуға болады жолақтар« тең көлбеу«Жағдайға сәйкес макстүсу бұрышы бойынша ;

3) егер пленка әртүрлі жерлерде әртүрлі қалыңдықта болса ( ), содан кейін ол көрсетіледі бірдей қалыңдықтағы жолақтарол бойынша шарттар орындалады максқалыңдығы бойынша ;

4) белгілі бір шарттарда (шарттарда минпленкаға сәулелердің тік түсуімен), пленка беттерінен шағылған жарық бір-бірін сөндіреді және рефлексияларфильмнен болмайды.

1. Оптикалық жол ұзындығы - берілген ортадағы жарық толқынының жолының геометриялық ұзындығының d осы ортаның абсолютті сыну көрсеткішіне көбейтіндісі n.

2. Бір көзден алынған екі когерентті толқынның фазалар айырымы, олардың біреуі абсолютті сыну көрсеткіші бар ортадағы жол ұзындығынан, ал екіншісі – абсолютті сыну көрсеткіші бар ортадағы жол ұзындығынан өтеді:

мұндағы,, λ – вакуумдегі жарықтың толқын ұзындығы.

3. Егер екі сәуленің оптикалық жолының ұзындығы тең болса, онда мұндай жолдар тауохронды деп аталады (фазалар айырмашылығын енгізбейді). Жарық көзінің стигматикалық кескіндерін беретін оптикалық жүйелерде тауохрондылық шарты көздің бір нүктесінен шығатын және кескіннің сәйкес нүктесінде жиналатын сәулелердің барлық жолдарымен қанағаттандырылады.

4. Шамасы екі сәуленің оптикалық жол айырымы деп аталады. Инсульт айырмашылығы фазалар айырмашылығына байланысты:

Егер екі жарық сәулесінің бастапқы және соңғы нүктелері ортақ болса, онда мұндай сәулелердің оптикалық жол ұзындығының айырмашылығы деп аталады. оптикалық жол айырмашылығы

Кедергілер үшін максимум және минимум шарттары.

Егер А және В дірілдеткіштерінің тербелістері фазалары бойынша сәйкес келсе және амплитудалары бірдей болса, онда С нүктесінде пайда болған орын ауыстыру екі толқынның жолындағы айырмашылыққа байланысты екені анық.

Максималды шарттар:

Егер бұл толқындардың жолдарындағы айырмашылық толқындардың бүтін санына тең болса (яғни, жарты толқындардың жұп саны)

Δd = kλ, мұндағы k = 0, 1, 2, ..., онда бұл толқындардың суперпозиция нүктесінде интерференция максимумы түзіледі.

Максималды жағдай:

Пайда болған тербеліс амплитудасы A = 2x 0 .

Минималды шарт:

Егер бұл толқындардың жолындағы айырмашылық жарты толқындардың тақ санына тең болса, онда бұл А және В дірілдеткіштерден шыққан толқындар антифазада С нүктесіне келіп, бірін-бірі жояды дегенді білдіреді: пайда болған тербеліс амплитудасы A = 0.

Ең төменгі жағдай:

Егер Δd жарты толқындардың бүтін санына тең болмаса, онда 0< А < 2х 0 .

Жарықтың дефракциясы құбылысы және оны бақылау шарттары.

Бастапқыда дифракция құбылысы толқынның кедергіні айналып иілуі, яғни толқынның геометриялық көлеңке аймағына енуі ретінде түсіндірілді. Заманауи ғылым тұрғысынан дифракцияның кедергінің айналасында жарықтың иілісі ретіндегі анықтамасы жеткіліксіз (тым тар) және мүлдем адекватты емес деп танылады. Сонымен, дифракция біртекті емес орталарда толқындардың таралуы кезінде (олардың кеңістіктік шектелуін ескерген жағдайда) туындайтын құбылыстардың өте кең ауқымымен байланысты.

Толқындардың дифракциясы өзін көрсете алады:

толқындардың кеңістіктік құрылымының өзгеруінде. Кейбір жағдайларда мұндай түрлендіруді кедергілер толқындарымен «иілу» ретінде қарастыруға болады, басқа жағдайларда - толқын сәулелерінің таралу бұрышының кеңеюі немесе олардың белгілі бір бағытта ауытқуы ретінде;

толқындардың олардың жиілік спектрінде ыдырауында;

толқындардың поляризациясының түрленуінде;

толқындардың фазалық құрылымын өзгертуде.

Ең жақсы зерттелгені электромагниттік (атап айтқанда, оптикалық) және акустикалық толқындардың, сондай-ақ гравитациялық-капиллярлық толқындардың (сұйық бетіндегі толқындар) дифракциясы болып табылады.

Дифракцияның маңызды ерекше жағдайларының бірі сфералық толқынның қандай да бір кедергіге (мысалы, линза бөшкесіне) дифракциясы болып табылады. Бұл дифракция Френель дифракциясы деп аталады.

Гюйгенс-Френель принципі.

Гюйгенс-Френель принципі бойыншакөзден қозғалған жарық толқыны Скогерентті қайталама толқындардың суперпозициясы нәтижесінде ұсынылуы мүмкін. Толқын бетінің әрбір элементі С(сурет) амплитудасы элемент мәніне пропорционал болатын екінші реттік сфералық толқынның көзі ретінде қызмет етеді. dS.

Бұл қайталама толқынның амплитудасы қашықтыққа қарай азаяды rзаң бойынша қайталама толқынның көзінен бақылау нүктесіне дейін 1 / р... Сондықтан әр сайттан dSтолқын бетін бақылау нүктесіне дейін Рэлементарлық тербеліс пайда болады:

қайда ( ωt + α 0) Толқын бетінің орналасқан жеріндегі тербеліс фазасы С, к- толқын саны, r- беттік элементтен қашықтық dSНүктеге Поған күмән келеді. Фактор а 0элементтің суперпозиция орнындағы жарық тербеліс амплитудасымен анықталады dS... Коэффицент Қбұрышына байланысты φ сайт үшін қалыпты арасында dSжәне нүктеге бағыт Р... Сағат φ = 0 бұл коэффициент максимум және at φ / 2ол нөлге тең.
Нәтижесі бір нүктеде тербеледі Рбүкіл бет үшін алынған тербелістердің (1) суперпозициясы болып табылады С:

Бұл формула Гюйгенс-Френель принципінің аналитикалық көрінісі болып табылады.

O кеңістігінің қандай да бір нүктесінде толқын екі когеренттіге бөлінеді делік. Олардың бірі S 1 жолын сыну көрсеткіші n 1 ортада, ал екіншісі n 2 көрсеткіші бар ортада S 2 жолын өтеді, одан кейін толқындар P нүктесінде қабаттасады. Егер берілген уақытта ттолқынның О нүктесіндегі фазалары бірдей және тең j 1 = j 2 = w т, онда Р нүктесінде сәйкесінше толқындардың фазалары тең болады

қайда v 1және v 2- ортадағы фазалық жылдамдықтар. Р нүктесіндегі δ фазалар айырмасы тең болады

Сонымен бірге v 1 =в/n 1 , v 2 =в/n 2. Осы шамаларды (2) орнына қойып, аламыз

Өйткені, мұндағы l 0 - вакуумдегі жарықтың толқын ұзындығы, онда

Оптикалық жолдың ұзындығы Lбұл ортадағы қашықтықтың туындысы деп аталады Сортадағы жарықпен, ортаның абсолютті сыну көрсеткішімен өтеді n:

L = S n.

Осылайша, (3) тармақтан фазалық өзгеріс тек қашықтықпен анықталмайтыны шығады С, және оптикалық жол ұзындығы Лберілген ортада. Егер толқын бірнеше ортадан өтсе, онда L = Σn i S i... Егер орта оптикалық біртекті емес болса (n ≠ const), онда.

δ шамасын былай көрсетуге болады:

қайда L 1және L 2- сәйкес ортадағы оптикалық жол ұзындығы.

Екі толқынның оптикалық жолының ұзындығы арасындағы айырмашылыққа тең мән Δ opt = L 2 - L 1

деп аталады оптикалық жол айырмашылығы... Сонда δ үшін бізде:

Екі интерференциялық толқынның оптикалық жолының ұзындығын салыстыру олардың интерференциясының нәтижесін болжауға мүмкіндік береді. Ол үшін нүктелерде

байқалатын болады жоғары(оптикалық жол айырмасы вакуумдағы толқын ұзындығының бүтін санына тең). Максималды тапсырыс мвакуумда қанша толқын ұзындығы интерференциялық толқындардың оптикалық жол айырымы екенін көрсетеді. Егер ұпайлар шартты қанағаттандырса

Оптикалық жол ұзындығы

Оптикалық жол ұзындығымөлдір ортаның А және В нүктелері арасындағы жарық (оптикалық сәулелену) А-дан В-ге өту кезінде вакуумде таралатын қашықтық. Біртекті ортадағы оптикалық жолдың ұзындығы жарықтың 1-де жүріп өткен жолының көбейтіндісіне тең. сыну көрсеткіші n болатын орта, сыну көрсеткіші бойынша:

Біртекті емес орта үшін геометриялық ұзындықты осы аралықта сыну көрсеткішінің тұрақтысын қарастыруға болатындай шағын аралықтарға бөлу қажет:

Жалпы оптикалық жол ұзындығын интегралдау арқылы табады:

Викимедиа қоры. 2010.

Басқа сөздіктерде «Оптикалық жол ұзындығы» деген не екенін қараңыз:

Жарық сәулесінің жол ұзындығының және ортаның сыну көрсеткішінің өнімі (жарықтың вакуумда таралатын бір уақытта өтетін жолы) ... Үлкен энциклопедиялық сөздік

Мөлдір ортаның А және В нүктелері арасындағы жарық (оптикалық сәулелену) ортада А-дан В-ге дейін бару үшін бір уақытта вакуумде таралатын қашықтық. Кез келген ортадағы жарық жылдамдығы оның вакуумдегі жылдамдығынан аз болғандықтан, O. d ... Физикалық энциклопедия

Таратқыштың толқындық бетінің шығу терезесінен қабылдағыштың кіру терезесіне дейінгі ең қысқа қашықтығы. Дереккөз: NPB 82 99 EdwART. Күзет және өрттен қорғау құралдарының терминдері мен анықтамаларының глоссарийі, 2010 ... Төтенше жағдай сөздігі

оптикалық жол ұзындығы- (s) Осы орталардың сәйкес сыну көрсеткіштері бойынша әртүрлі ортадағы монохроматикалық сәулеленумен өткен қашықтықтардың көбейтінділерінің қосындысы. [ГОСТ 7601 78] Тақырыптар Оптика, оптикалық аспаптар және өлшемдер Жалпы терминдер оптикалық ... ... Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық

Жарық сәулесінің жол ұзындығы мен ортаның сыну көрсеткішінің көбейтіндісі (жарық вакуумде таралатын бір уақытта жүретін жол). * * * ОПТИКАЛЫҚ ЖОЛ ҰЗЫНДЫҒЫ ОПТИКАЛЫҚ ЖОЛ ҰЗЫНДЫҒЫ, жарық сәулесінің жол ұзындығының көбейтіндісі ... ... энциклопедиялық сөздік

оптикалық жол ұзындығы- optinis kelio ilgis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. оптикалық жол ұзындығы vok. optische Weglänge, f rus. оптикалық жол ұзындығы, f pranc. longueur de trajet optique, f ... Fizikos terminų žodynas

Оптикалық жол, мөлдір ортаның А және В нүктелері арасындағы; жарықтың (оптикалық сәулелену) А-дан В-ге өтуі кезінде вакуумде таралатын қашықтық. Кез келген ортадағы жарық жылдамдығы оның ... ...дағы жылдамдығынан аз болғандықтан. Ұлы Совет энциклопедиясы

Жарық сәулесінің жол ұзындығының ортаның сыну көрсеткішіне көбейтіндісі (жарық вакуумде таралатын бір уақытта жүретін жол) ... Жаратылыстану. энциклопедиялық сөздік

Геом ұғымы. және толқындық оптика, қашықтықтардың туындыларының қосындысы ретінде өрнектеледі! ыдырауда сәулелену арқылы беріледі. ортаның сәйкес сыну көрсеткіштеріне. O. d. P. Бір уақытта өткен жарық шоғырына дейінгі қашықтыққа тең, ... ... таралады. Үлкен энциклопедиялық политехникалық сөздік

Мөлдір ортаның А және В нүктелерінің арасындағы ЖОЛДЫҢ ҰЗЫНДЫҒЫ – бұл ортадағы А нүктесінен В нүктесіне дейінгі жарықтың (оптикалық сәулелену) вакуумде таралатын бір уақыттағы қашықтық. Кез келген ортадағы жарық жылдамдығы оның вакуумдағы жылдамдығынан аз болғандықтан ... Физикалық энциклопедия