05 Оптика (физический смысл формул)
Геометрическая оптика
абсолютный показатель преломления среды. Показывает во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в среде (это связано с переизлучением света атомами среды)
закон отражения света: угол падения равен углу отражения (угол отсчитывается между лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред)
закон преломления света на границе раздела двух сред, имеющих различную оптическую плотность (закон Снеллиуса): отношение синусов углов падения и преломления равно отношению абсолютных показателей преломления в среде с преломленным лучом и падающим
относительный показатель преломления среды, выраженный через угол падения α (отсчитывается от вертикали), под которым свет падает на границу раздела двух сред из первой среды, и угол преломления β (отсчитывается от вертикали), под которым свет преломляется во второй среде (если первая среда – вакуум, либо воздух, имеющий оптическую плотность, близкую к оптической плотности вакуума: nв=1, то данная формула выражает абсолютный показатель преломления второй среды)
количество изображений в двух зеркалах, расположенных под углом α друг к другу (360° должно быть кратно α). Принцип: первое зеркало отражается во втором, второе отражается в изображении первого зеркала, и т.д. (угол между зеркалами и их отражениями одинаковый)
угол полного внутреннего отражения при падении света на границу раздела двух сред из оптически более плотной среды (в которой показатель преломления больше). При данном угле, луч преломляется под углом 90°, т.е. возвращается в среду, из которой падал
связь оптической силы тонкой линзы с фокусом линзы
оптическая сила тонкой линзы, являющейся пересечением двух шаров с радиусами R1 и R2 (материал, из которого она изготовлена имеет показатель преломления n)
формула тонкой линзы (формула Барроу). F – фокус, d – расстояние от линзы до предмета (считаем всегда d>0), f – расстояние от линзы до изображения
увеличение тонкой линзы. H – высота изображения, h – высота предмета
Волновая оптика
скорость света в вакууме (точное значение, поскольку метр определяется, как расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299792458 секунды)
разность хода световых волн. r1 и r2 – соответственно расстояния от точки, в которой определяется разность хода до точек пространства, в которых находятся когерентные (синфазные) источники света
условие максимума (волны усилятся, если придут в рассматриваемую точку синфазно)
условие минимума (волны ослабят друг друга, если придут в рассматриваемую точку в противофазе)
разность хода волн Δ для дифракционной решетки (при падении на нее света перпендикулярно ее поверхности), выраженная через ее период d (расстояние между ее соседними штрихами) и угол α, под которым рассматривается суперпозиция (наложение) вторичных волн, идущих от нее. Вместо Δ можно подставлять условия минимума и максимума
закон поглощения света. Зависимость интенсивности от глубины проникновения в среду
коэффициент поглощения среды (выражен из прошлой формулы)
Фотометрические величины
Световой поток (поток излучения): энергия, переносимая светом через некоторую поверхность в единицу времени. Это мощность излучения
Сила света (характеристика источника света): отношение светового потока dФ к телесному углу dθ, в котором этот световой поток распространяется от источника (телесный угол – коническая поверхность. Мера телесного угла, с вершиной в центре единичной сферы, численно равна площади поверхности, которую телесный угол отсекает от этой сферы)
Освещенность (характеристика действия света на поверхность тел): отношение светового потока dФ, падающего на некоторый участок поверхности, к площади dS этого участка
Освещенность, выраженная через силу света I и расстоянием R до точечного источника света, при перпендикулярном падении лучей на освещаемую поверхность
Освещенность (см. прошлую ф-лу) α – угол между падающим лучом и перпендикуляром к освещаемой поверхности
Яркость (световое излучение участка поверхности источника в заданном направлении): отношение светового потока dФ с поверхности dS в заданном направлении φ внутри телесного угла dθ к произведению площади видимой поверхности dS cos φ на телесный угол dθ
Яркость равна отношению силы света элемента поверхности источника к видимой площади этого элемента поверхности