Сыну заңы. Снелль заңы

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

Академик Е. А Бөкетов атындағы Қарағанды Мемлекеттік университеті

Физика-техникалық факультеті

Физика және нанотехнология кафедрасы

“Физикалық оптика” пәні бойынша

РЕФЕРАТ

Сыну заңы. Снелль заңы

Орындаған: ТФК-304, Әбілқап Р. А.

Тексерген: оқытушы, Қисабекова П. А.

Қарағанды 2016

Жоспар:

Геометриялық оптика
Жарықтың сынуы және шағылуы
Снелль заңы
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Жарық электро-магниттік толқын болғандықтан Оптика электро-магниттік өріс жөніндегі жалпы ілімнің (электрдинамиканың) бір бөлігі болып табылады. Оптикалық сәулелер толқын ұзындығы (λ) бойынша 1 нм-ден 1 мм-ге, бір жағынан рентген, ал екінші жағынан радиосәуленің микротолқындық диапазонына дейінгі аралықты қамтиды. Оптика қалыптасқан дәстүр бойынша геометриялық, физикалық және физиологиялық Оптика болып бөлінеді. Геометриялық Оптика жарықтың табиғатына назар аудармай, тек оның таралуының тәжірибелік заңдарына сүйеніп, өзара тәуелсіз жарық сәулелерінің біртекті ортада түзу сызықтар бойымен таралуын, әртекті орталар шекарасындағы шағылу және сыну заңдылықтарын зерттейді. Бұл заңдылықтар әр түрлі оптикалық құрылымдарды жобалауға, есептеуге (көзілдірік, микроскоп, телескоп, т. б. ) мүмкіндік береді. Сонымен қатар ол жарық әртекті орта арқылы өткенде байқалатын құбылыстарды (сағым, кемпірқосақ, т. б. ) зерттейді. Есептеу математикасының кеңінен қолданылуы, әдістемелерінің дамып жетілуі есептеу Оптикасы деген жаңа бағыттың дамуына алып келді.

Геометриялық оптика - оптиканың жарықты геом. сызық ретінде қарастыра отырып, жарықтың таралу заңдарын зерттейтін бөлімі.

Сызық бойымен жарық энергиясы ағыны таралатын геометриялық сызық жарық сәулесі деп аталады. Жарық сәулесі түсінігін оптикалық біртекті емес ортада жарық дифракциясы ескерілмеген жағдайда ғана пайдалануға болады. Ал бұл жарық толқынының ұзындығы біртекті емес орта мөлшерінен көп кіші болған жағдайда ғана мүмкін.

Геометриялық оптика заңдары көп ретте оптикалық жүйелердің жеңілдетілген, бірақ көп жағдайда дәл теориясын жасауға мүмкіндік береді. Геометриялық оптика, негізінен, оптикалық кескіннің пайда болуын түсіндіреді, оптикалық жүйелер аберрацияларын есептеп шығаруға және оларды түзету әдістерін жетілдіруге, оптикалық жүйелер арқылы өтетін сәулелер шоғының энергет. қатысын табуға мүмкіндік береді. Дегенмен, барлық толқындық құбылыстар, сондай-ақ, кескіннің сапасына ықпал ететін және оптикалық приборлардың ажыратқыштық шамасын анықтайтын дифракциялық құбылыстар Геометриялық оптикада қарастырылмайды

Тәуелсіз таралатын жарық сәулелері туралы түсінік ежелгі ғылымда пайда болды. Ежелгі грек оқымыстысы Евклид жарықтың түзу сызық бойымен таралуын және оның айнадан шағылу заңдарын тұжырымдады. XVII ғ-да бірқатар оптикалық приборлардың (көру түтігі, телескоп, микроскоп, т. б. ) жасалуына және олардың кең қолданылуына байланысты Геометриялық оптика қарқынды дамыды. Голланд математигі В. Снелл және Р. Декарт жарық сәулелерінің екі ортаның шекаралық бөлігіндегі таралу заңдарын тәжірибелік жолмен анықтады. Геометриялық оптиканың теориялық негізі XVII ғ-дың соңында Ферма принципі ашылғаннан кейін қалыптасты. Ертеректе ашылған жарық сәулелерінің түзу сызық бойымен таралу, айнадан шағылу және сыну заңдары осы принциптің салдары болып табылады.

XVIII ғ-дан бастап геометриялық оптика оптикалық жүйелерді есептеу әдістерін жетілдіре отырып, қолданбалы ғылым ретінде дамыды. Классикалық электр динамикасы жасалғаннан кейін, геометриялық оптиканың формулаларын Максвелл теңдеулерінен алуға болатындығы дәлелденді. Геометриялық оптика теориясы іргелі түсініктері мен заңдарының (жарық сәулелері туралы түсінік, шағылу және сыну заңдары) аздығына қарамастан көптеген практикалық нәтиже алуға мүмкіндік беретін теория үлгісі болып есептеледі. Оптикалық құрылғылар теориясының көптеген есептері осы кезге дейін геометриялық оптикаға негізделген.

Геометриялық оптиканың негізгі заңдарына жарықтың шағылу және сыну заңдары жатады.

Жарықтың шағылуы. Жарықтың шағылуы деп екі ортаның шекарасына бағытталған жарық сәулесінің жүру бағытының өзгеру құбылысын айтады. Бұл жағдайда жарық сәулесі шыққан ортасына қайта оралады. Бұл құбылысты толығырақ қарастырайық. Егер жіңішке жарық шоғы жазық бетке түсетін болса, онда бетке жүргізілген нормаль мен түсетін сәуленің арасындағы α бұрыш түсу бұрышы, ал осы нормаль мен шағылған сәуленің арасындағы γ бұрыш шағылған бұрыш деп аталады. Жазық беттер үшін түсетін және шағылған сәулелер беттің нормалімен бір жазықтықта жатады және түсу бұрышы шағылу бұрышына тең болады. Бұл шағылу заңы деп аталады.

α=γ

Шағылудың екі түрі бар: айналық шағылу және шашырау (дифузиялық) .
Айналық шағылу дегеніміз - ол теп-тегіс беттен шағылу (бұл беттердің бұдырлығы жарық толқынының ұзындығымен салыстырғанда өте аз) . Әртүрлі айналық беттерден шағылу қарқыны әртүрлі болады. Мысалы, күмістелген айна түскен сәуленің 96 пайызын шағылдырады. Ал тегіс жылтыраған қара түсті бет жарық энергиясының тек 1 пайызын ғана шағылдырады.
Шашырау немесе диффузиялық шағылу - бұдыр беттен шағылу болып табылады. Диффузиялық шағылуда параллель жарық шоқтары әртүрлі бұрыштармен шағылып, барлық бағыт бойынша шашырайды. Жарықты барлық бағытта біркелкі шашырататын бет тегіс бет деп аталады. Мұндай беттер жоқ, бірақ оған жақын беттер бар, мысалы, бор.

Жарықтың сынуы . Жарықтың сыну құбылысы деп бірінші ортадан екінші ортаға өткенде жарық сәулелерінің таралу бағытының өзгеруін айтады. Жарық бір ортадан екінші ортаға өткенде шектесу бетінде оған түсетін жарықтың бір бөлігі шағылады. Жарықтың қалған бөлігі жаға ортаға өтеді. Егер жарық шектесу бетіне тік бұрыш жасай түспейтін болса, онда шектесу бетінде жарық өз бағытын өзгертеді. Бұл жарықтың сынуы деп аталады. Әртүрлі ортада жарықтың таралу жылдамдығы түрлі болғандықтан, жарықтың сыну құбылысы байқалады.

Мұндағы α бұрыш түсу бұрышы, β бұрышы сыну бұрышы деп аталады. Сыну бұрышы екі ортаның сыну көрсеткіштеріне және жарықтың түсу бұрышына тәуелді болады.

Эксперимент жолымен алынған сыну заңдары:
1) түскен сәуле, сынған сәуле және екі ортаның шекарасында сәуленің түсу нүктесіне тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады;
2) түсу бұрышы синусының сыну бұрышының синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама және ол бірінші ортаның екінші ортаға қатысты салыстырмалы сыну көрсеткіші деп аталады:

sinα/sinβ=n

Бірінші ортада таралатын жарық жылдамдығының екінші ортада таралатын жарық жылдамдығынан неше есе үлкен екенін көрсететін физикалық шаманы салыстырмалы сыну көрсеткіші деп атайды.

Sinα/sinβ=n2, 1

Бұл жарықтың сыну заңы. Осы формуланы талдай отырып, жарықтың түсу бұрышының өсуіне қарай сыну бұрышының да өсетінін байқаймыз.
Жарықтың вакуумде таралу жылдамдығының жарықтың берілген ортада таралу жылдамдығынан неше есе артық екенін көрсететін физикалық шаманы берілген ортаның абсолют сыну көрсеткіші деп атайды:

с/υ=n

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.