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Was studiert die Sektion Optik. Wellenoptik und ihre Konzepte. Das Reflexionsgesetz an einer Spiegelfläche

ABSOLUT SCHWARZER KÖRPER- ein mentales Modell eines Körpers, das bei jeder Temperatur alle auf ihn einfallende elektromagnetische Strahlung vollständig absorbiert, unabhängig von der spektralen Zusammensetzung. Strahlung A.Ch.T. wird nur durch seine absolute Temperatur bestimmt und hängt nicht von der Natur des Stoffes ab.

WEISSES LICHT- komplex elektromagnetisch Strahlung , eine Sensation in den Augen einer Person hervorrufen, neutral in der Farbe.

SICHTBARE STRAHLUNG- optische Strahlung mit Wellenlängen von 380 - 770 nm, die im menschlichen Auge eine visuelle Wahrnehmung hervorrufen kann.

ERZWUNGENE EMISSION, induzierte Strahlung - die Emission elektromagnetischer Wellen durch angeregte Materieteilchen (Atome, Moleküle usw.), d.h. Nichtgleichgewichtszustand unter Einwirkung äußerer Strahlung. In und. zusammenhängend (vgl. Kohärenz) mit anregender Strahlung und kann unter bestimmten Bedingungen zur Verstärkung und Erzeugung elektromagnetischer Wellen führen. siehe auch Quantengenerator.

HOLOGRAMM- ein auf einer Fotoplatte aufgezeichnetes Interferenzmuster, das aus zwei kohärenten Wellen besteht (siehe Abb. Kohärenz): eine Referenzwelle und eine Welle, die von einem von derselben Lichtquelle beleuchteten Objekt reflektiert wird. Wenn G. wiederhergestellt ist, nehmen wir ein dreidimensionales Bild eines Objekts wahr.

HOLOGRAPHIE- ein Verfahren zur Gewinnung volumetrischer Bilder von Objekten, basierend auf der Registrierung und anschließenden Wiederherstellung der von diesen Objekten reflektierten Wellenfront. Das Erhalten eines Hologramms basiert auf .

HUYGENS-PRINZIP- eine Methode, mit der Sie jederzeit die Position der Wellenfront bestimmen können. Laut g.p. alle Punkte, die die Wellenfront zur Zeit t durchläuft, sind Quellen sekundärer Kugelwellen, und die gewünschte Position der Wellenfront zur Zeit t+Dt fällt mit der alle Sekundärwellen einhüllenden Fläche zusammen. Ermöglicht es Ihnen, die Gesetze der Reflexion und Brechung von Licht zu erklären.

HUYGENS - FRESNEL - PRINZIP- eine ungefähre Methode zur Lösung von Problemen der Wellenausbreitung. G.-F. Das Item besagt: An jedem Punkt außerhalb einer beliebigen geschlossenen Fläche, der eine punktförmige Lichtquelle bedeckt, kann die von dieser Quelle angeregte Lichtwelle als Ergebnis der Interferenz von Sekundärwellen dargestellt werden, die von allen Punkten der angegebenen geschlossenen Fläche emittiert werden. Ermöglicht das Lösen einfacher Aufgaben.

DRUCKLICHT - Druck, durch Licht auf der beleuchteten Fläche erzeugt. Es spielt eine wichtige Rolle bei kosmischen Prozessen (Bildung von Kometenschweifen, Gleichgewicht großer Sterne etc.).

ECHTES BILD- cm. .

MEMBRAN- eine Vorrichtung zum Begrenzen oder Ändern des Lichtstrahls im optischen System (z. B. die Pupille des Auges, der Linsenrahmen, der D. des Kameraobjektivs).

LICHTSTREUUNG- Abhängigkeit des Absoluten Brechungsindex Substanzen aus der Frequenz des Lichts. Man unterscheidet zwischen normalen D., bei denen die Geschwindigkeit der Lichtwelle mit zunehmender Frequenz abnimmt, und anomalen D., bei denen die Geschwindigkeit der Welle zunimmt. Aufgrund von D.s. Ein schmaler weißer Lichtstrahl, der durch ein Prisma aus Glas oder einer anderen transparenten Substanz fällt, zerfällt in ein Dispersionsspektrum und bildet einen schillernden Streifen auf dem Bildschirm.

Beugungsgitter- ein physisches Gerät, bei dem es sich um eine Reihe von parallelen Strichen gleicher Breite handelt, die im gleichen Abstand voneinander auf eine transparente oder reflektierende Oberfläche aufgebracht werden. D.R. Es entsteht ein Beugungsspektrum - der Wechsel von Maxima und Minima der Lichtintensität.

Beugung des Lichts- eine Reihe von Phänomenen, die auf die Wellennatur des Lichts zurückzuführen sind und beobachtet werden, wenn es sich in einem Medium mit ausgeprägten Inhomogenitäten ausbreitet (z. B. beim Durchgang durch Löcher, in der Nähe der Grenzen undurchsichtiger Körper usw.). Im engeren Sinne, unter D.s. Verstehen Sie das Umbiegen von Licht um kleine Hindernisse, d.h. Abweichung von den Gesetzen der geometrischen Optik. Spielt eine wichtige Rolle beim Betrieb optischer Instrumente und schränkt sie ein Auflösung.

DOPPLER-EFFEKT- Veränderungsphänomen Oszillationsfrequenz vom Beobachter wahrgenommene Schall- oder elektromagnetische Wellen aufgrund der gegenseitigen Bewegung des Beobachters und der Wellenquelle. Bei Annäherung wird eine Zunahme der Frequenz erkannt, bei Entfernung eine Abnahme.

NATÜRLICHES LICHT- ein Satz inkohärenter Lichtwellen mit allen möglichen Schwingungsebenen und mit der gleichen Schwingungsintensität in jeder dieser Ebenen. Es emittieren fast alle natürlichen Lichtquellen, weil. sie bestehen aus einer Vielzahl unterschiedlich orientierter Strahlungszentren (Atome, Moleküle), die Lichtwellen aussenden, deren Phase und Schwingungsebene alle möglichen Werte annehmen kann. siehe auch Lichtpolarisation, Kohärenz.

SPIEGELOPTIK- ein Körper mit einer polierten oder mit einer reflektierenden Schicht (Silber, Gold, Aluminium usw.) beschichteten Oberfläche, auf der die Reflexion in der Nähe eines Spiegels erfolgt (vgl. Betrachtung).

BILD OPTISCH- ein Bild eines Objekts, das als Ergebnis der Einwirkung eines optischen Systems (Linsen, Spiegel) auf von dem Objekt emittierte oder reflektierte Lichtstrahlen erhalten wird. Unterscheiden Sie zwischen real (erhalten auf dem Bildschirm oder der Netzhaut am Schnittpunkt der Strahlen, die durch das optische System gegangen sind) und imaginär. . (erhalten am Schnittpunkt der Fortsetzungen der Strahlen).

LICHTINTERFERENZEN- die Überlagerung von zwei oder mehr kohärent linear polarisierte Lichtwellen in einer Ebene, in der die Energie der resultierenden Lichtwelle in Abhängigkeit vom Verhältnis zwischen den Phasen dieser Wellen im Raum umverteilt wird. Das Ergebnis von IS, das auf einem Bildschirm oder einer Fotoplatte beobachtet wird, wird als Interferenzmuster bezeichnet. I. weißes Licht führt zur Bildung eines Regenbogenmusters (Farben dünner Filme usw.). Es findet Anwendung in der Holographie, wenn Optiken beschichtet werden usw.

INFRAROTSTRAHLUNG - elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von 0,74 µm bis 1-2 mm. Sie wird von allen Körpern abgegeben, deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt (Wärmestrahlung).

QUANTUM VON LICHT- das Gleiche wie Photon.

KOLLIMATOR- ein optisches System, das dazu bestimmt ist, ein Bündel paralleler Strahlen zu erhalten.

COMPTON-EFFEKT- das Phänomen der Streuung elektromagnetischer Strahlung kurzer Wellenlängen (Röntgen- und Gammastrahlung) an freien Elektronen, begleitet von einer Zunahme Wellenlänge.

LASER, optischer Quantengenerator - Quantengenerator elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich. Erzeugt monochromatische kohärente elektromagnetische Strahlung, die eine enge Richtwirkung und eine signifikante Leistungsdichte hat. Es wird in der optischen Ortung, zur Bearbeitung harter und feuerfester Materialien, in der Chirurgie, Spektroskopie und Holographie, zur Plasmaerwärmung eingesetzt. Heiraten Meister.

Linienspektren- Spektren, die aus einzelnen schmalen Spektrallinien bestehen. Abgestrahlt von Substanzen im atomaren Zustand.

LINSE optisch - ein transparenter Körper, der von zwei krummlinigen (normalerweise kugelförmigen) oder gekrümmten und flachen Oberflächen begrenzt wird. Eine Linse wird als dünn bezeichnet, wenn ihre Dicke klein ist im Vergleich zu den Krümmungsradien ihrer Oberflächen. Es gibt konvergierende (ein paralleles Strahlenbündel in ein konvergentes umwandelndes) und ein divergentes (ein paralleles Strahlenbündel in ein divergentes umwandelndes) Objektiv. Sie werden in optischen, optisch-mechanischen, fotografischen Geräten verwendet.

Lupe- Sammeln Linse oder ein Linsensystem mit kurzer Brennweite (10 - 100 mm) ergibt eine 2 - 50-fache Vergrößerung.

STRAHL ist eine gedachte Linie, entlang der sich die Strahlungsenergie in der Näherung ausbreitet geometrische Optik, d.h. wenn keine Beugungsphänomene beobachtet werden.

MASER - Quantengenerator elektromagnetische Strahlung im Zentimeterbereich. Es zeichnet sich durch hohe Monochromatizität, Kohärenz und schmale Richtwirkung aus. Es wird in der Funkkommunikation, Radioastronomie, Radar und auch als Generator stabiler Frequenzschwingungen verwendet. Heiraten .

MICHELSON-ERFAHRUNG- ein Experiment zur Messung der Auswirkung der Erdbewegung auf den Wert Lichtgeschwindigkeit. Negatives Ergebnis M.o. wurde zu einer der experimentellen Basen Relativitätstheorie.

MIKROSKOP- ein optisches Gerät zur Beobachtung kleiner Objekte, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Die Vergrößerung des Mikroskops ist begrenzt und überschreitet 1500 nicht. Elektronenmikroskop.

VORSTELLUNG- cm. .

MONOCHROMATISCHE STRAHLUNG- mentales Modell elektromagnetische Strahlung eine bestimmte Frequenz. Streng m.i. gibt es nicht, weil jede reale Strahlung ist zeitlich begrenzt und deckt ein bestimmtes Frequenzintervall ab. Strahlungsquellen in der Nähe von m. - Quantengeneratoren.

OPTIK- ein Zweig der Physik, der die Muster von Licht (optischen) Phänomenen, die Natur des Lichts und seine Wechselwirkung mit Materie untersucht.

OPTISCHE ACHSE- 1) MAIN - eine gerade Linie, auf der sich die Zentren der brechenden oder reflektierenden Oberflächen befinden, die das optische System bilden; 2) SEITE - jede gerade Linie, die durch das optische Zentrum einer dünnen Linse verläuft.

OPTISCHE LEISTUNG Linse - eine Größe, die verwendet wird, um die Brechungswirkung einer Linse und die Umkehrung zu beschreiben Brennweite. D=1/F. Sie wird in Dioptrien (Dioptrien) gemessen.

Optische Strahlung- elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlängen im Bereich von 10 nm bis 1 mm liegen. Zu o.i. betreffen Infrarotstrahlung, , .

LICHTREFLEXION- der Vorgang der Rückkehr einer Lichtwelle, wenn sie auf die Grenzfläche zwischen zwei unterschiedlichen Medien fällt Brechungsindizes. zurück in die ursprüngliche Umgebung. Danke an o.s. Wir sehen Körper, die kein Licht aussenden. Man unterscheidet zwischen spiegelnder Reflexion (ein paralleles Strahlenbündel bleibt nach Reflexion parallel) und diffuser Reflexion (ein paralleles Strahlenbündel wird divergent).

- ein Phänomen, das beim Übergang von Licht von einem optisch dichteren in ein optisch weniger dichtes Medium beobachtet wird, wenn der Einfallswinkel größer als der Grenzeinfallswinkel ist, wobei n der Brechungsindex des zweiten Mediums relativ zum ersten ist. In diesem Fall wird das Licht vollständig von der Grenzfläche zwischen den Medien reflektiert.

REFLEXION DES WELLENGESETZES- der einfallende Strahl, der reflektierte Strahl und die zum Einfallspunkt des Strahls erhobene Senkrechte liegen in derselben Ebene, und der Einfallswinkel ist gleich dem Brechungswinkel. Für die Spiegelung gilt das Gesetz.

LICHTABSORPTION- eine Abnahme der Energie einer Lichtwelle während ihrer Ausbreitung in einem Stoff, die durch die Umwandlung der Wellenenergie in entsteht innere Energie Substanzen oder Energie von Sekundärstrahlung mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung und unterschiedlicher Ausbreitungsrichtung.

1) ABSOLUT - ein Wert gleich dem Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zur Phasenlichtgeschwindigkeit in einem gegebenen Medium: . Abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Mediums, seinem Zustand (Temperatur, Druck usw.) und der Lichtfrequenz (vgl Lichtstreuung).2) RELATIVE - (pp des zweiten Mediums relativ zum ersten) Wert gleich dem Verhältnis der Phasengeschwindigkeit im ersten Medium zur Phasengeschwindigkeit im zweiten: . Opp gleich dem Verhältnis des absoluten Brechungsindex des zweiten Mediums zum absoluten p.p. Stift Umgebung.

POLARISATION DES LICHTS- ein Phänomen, das zur Anordnung der Vektoren des elektrischen Felds und der magnetischen Induktion einer Lichtwelle in einer Ebene senkrecht zum Lichtstrahl führt. Tritt am häufigsten auf, wenn Licht reflektiert und gebrochen wird, sowie wenn sich Licht in einem anisotropen Medium ausbreitet.

LICHTBRECHUNG- ein Phänomen, das in einer Änderung der Ausbreitungsrichtung von Licht (elektromagnetische Welle) während des Übergangs von einem Medium zu einem anderen besteht, das sich vom ersten unterscheidet Brechungsindex. Für die Brechung ist folgendes Gesetz erfüllt: der einfallende Strahl, der gebrochene Strahl und die auf den Einfallspunkt des Strahls erhobene Senkrechte liegen in der gleichen Ebene, und für diese beiden Medien gilt das Verhältnis des Sinus aus dem Winkel von Inzidenz zum Sinus des Brechungswinkels ist ein konstanter Wert, genannt relativer Brechungsindex zweite Umgebung relativ zur ersten. Der Grund für die Brechung ist der Unterschied in den Phasengeschwindigkeiten in verschiedenen Medien.

PRISMA-OPTIK- ein Körper aus einem durchsichtigen Stoff, der von zwei nicht parallelen Ebenen begrenzt wird, an denen Licht gebrochen wird. Es wird in optischen und spektralen Geräten verwendet.

REISEUNTERSCHIED- eine physikalische Größe, die gleich der Differenz der optischen Längen der Wege zweier Lichtstrahlen ist.

LICHTSTREUUNG- ein Phänomen, das in der Ablenkung eines sich in einem Medium ausbreitenden Lichtstrahls in alle möglichen Richtungen besteht. Sie beruht auf der Inhomogenität des Mediums und der Wechselwirkung von Licht mit Materieteilchen, bei der sich Ausbreitungsrichtung, Frequenz und Schwingungsebene der Lichtwelle ändern.

HELL, Lichtstrahlung - die einen visuellen Eindruck hervorrufen kann.

LICHTWELLE - Elektromagnetische Welle im sichtbaren Wellenlängenbereich. Frequenz (Satz von Frequenzen) r.v. bestimmt die Farbe, die Energie des r.v. proportional zum Quadrat seiner Amplitude.

LICHTLEITER- ein Kanal zur Übertragung von Licht mit Abmessungen, die um ein Vielfaches größer sind als die Wellenlänge des Lichts. Licht im Dorf breitet sich durch Totalreflexion aus.

LICHTGESCHWINDIGKEIT im Vakuum (c) - eine der wichtigsten physikalischen Konstanten, gleich der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Vakuum. c = (299 792 458 ± 1,2) m/s. S.s. - die Grenzgeschwindigkeit der Ausbreitung physikalischer Wechselwirkungen.

SPEKTRUM OPTISCH- Frequenzverteilung (oder Wellenlängen) der Intensität der optischen Strahlung eines bestimmten Körpers (Emissionsspektrum) oder der Intensität der Lichtabsorption beim Durchgang durch einen Stoff (Absorptionsspektrum). Unterscheide SO: Linie, bestehend aus einzelnen Spektrallinien; gestreift, bestehend aus Gruppen (Streifen) von engen Spektrallinien; fest, entsprechend der Emission (Emission) oder Absorption von Licht in einem weiten Frequenzbereich.

SPEKTRALLINIEN- schmale Bereiche in den optischen Spektren, die fast der gleichen Frequenz (Wellenlänge) entsprechen. Jeder S. l. trifft eine gewisse Quantenübergang.

SPEKTRALANALYSE- eine physikalische Methode zur qualitativen und quantitativen Analyse der chemischen Zusammensetzung von Stoffen, basierend auf deren Untersuchung optische Spektren. Es zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit aus und wird in der Chemie, Astrophysik, Metallurgie, geologischen Erkundung usw. eingesetzt. Die theoretische Grundlage von S. a. ist .

Spektrograph- ein optisches Gerät zur Gewinnung und gleichzeitigen Aufzeichnung des Strahlungsspektrums. Der Hauptteil von S. - optisches Prisma oder .

SPEKTROSKOP- ein optisches Gerät zur visuellen Beobachtung des Strahlungsspektrums. Der Hauptteil von S. ist ein optisches Prisma.

SPEKTROSKOPIE der Zweig der Physik, der studiert optische Spektren um den Aufbau von Atomen, Molekülen sowie der Materie in ihren verschiedenen Aggregatzuständen aufzuklären.

ZUNAHME optisches System - das Verhältnis der Größe des vom optischen System gelieferten Bildes zur wahren Größe des Objekts.

UV-STRAHLUNG- elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Vakuum von 10 nm bis 400 nm. Viele Substanzen verursachen Lumineszenz. biologisch aktiv.

FOKALEBENE- eine Ebene senkrecht zur optischen Achse des Systems und durch seinen Hauptfokus verlaufend.

FOKUS- der Punkt, an dem ein paralleler Lichtstrahl, der durch das optische System geht, gesammelt wird. Wenn der Strahl parallel zur optischen Hauptachse des Systems verläuft, dann liegt die Optik auf dieser Achse und wird Hauptachse genannt.

BRENNWEITE- der Abstand zwischen dem optischen Zentrum einer dünnen Linse und dem Fokus PHOTOEFFEKT, photoelektrischer Effekt - das Phänomen der Emission von Elektronen durch einen Stoff unter dem Einfluss elektromagnetischer Strahlung (extern f.). Es wird in Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen beobachtet. Entdeckt von G. Hertz und untersucht von A. G. Stoletov. Die wichtigsten Regelmäßigkeiten f. anhand von Quantenkonzepten von A. Einstein erklärt.

FARBE- die durch Licht hervorgerufene Sehempfindung entsprechend seiner spektralen Zusammensetzung und der Intensität der reflektierten oder emittierten Strahlung.

Hier sind Abstracts zur Physik zum Thema "Optik" für die Klassen 10-11.
!!! Noten mit gleichem Titel unterscheiden sich im Schwierigkeitsgrad.

3. Lichtbeugung- Wellenoptik

4. Spiegel und Linsen- Geometrische Optik

5. Lichtinterferenz- Wellenoptik

6. Polarisation des Lichts- Wellenoptik

Optik, Geometrische Optik, Wellenoptik, Klasse 11, Abstracts, Abstracts in Physik.

ÜBER FARBE. WISSEN SIE?

Wussten Sie, dass ein Stück rotes Glas sowohl im reflektierten als auch im durchfallenden Licht rot erscheint? Bei Nichteisenmetallen unterscheiden sich diese Farben jedoch - zum Beispiel reflektiert Gold hauptsächlich rote und gelbe Strahlen, aber eine dünne durchscheinende Goldplatte lässt grünes Licht durch.

Wissenschaftler des 17. Jahrhunderts betrachteten Farbe nicht als objektive Eigenschaft des Lichts. Zum Beispiel glaubte Kepler, dass Farbe eine Eigenschaft ist, die Philosophen, nicht Physiker, studieren sollten. Und nur Descartes war, obwohl er den Ursprung der Farben nicht erklären konnte, von der Existenz eines Zusammenhangs zwischen ihnen und den objektiven Eigenschaften des Lichts überzeugt.

Die von Huygens geschaffene Wellentheorie des Lichts war ein großer Schritt nach vorn – sie gab zum Beispiel die Erklärungen der Gesetze der geometrischen Optik, die noch heute verwendet werden. Sein Hauptfehler war jedoch das Fehlen einer Farbkategorie, d.h. es war die Theorie des farblosen Lichts, trotz der damals schon von Newton gemachten Entdeckung - der Entdeckung der Lichtstreuung.

Das Prisma – das Hauptinstrument bei Newtonschen Experimenten – kaufte er in einer Apotheke: Damals war die Beobachtung prismatischer Spektren ein gängiger Zeitvertreib.

Viele von Newtons Vorgängern glaubten, dass Farben ihren Ursprung in den Prismen selbst hätten. So dachte Newtons ständiger Gegner Robert Hooke, dass ein Sonnenstrahl nicht alle Farben enthalten könne; es war so seltsam, dachte er, als würde er sagen, dass "alle Töne in der Luft von Orgelbälgen enthalten sind".

Newtons Experimente führten ihn zu einem traurigen Ergebnis: Bei komplexen Geräten mit einer großen Anzahl von Linsen und Prismen geht die Zerlegung von weißem Licht mit dem Auftreten eines gesprenkelten Farbrandes auf dem Bild einher. Das als "chromatische Aberration" bezeichnete Phänomen wurde anschließend überwunden, indem mehrere Glasschichten kombiniert wurden, wobei die Brechungsindizes der anderen "ausgeglichen" wurden, was zur Schaffung von achromatischen Linsen und Teleskopen mit klaren Bildern ohne Farbreflexionen und Streifen führte.

Die Idee, dass Farbe durch die Schwingungsfrequenz einer Lichtwelle bestimmt wird, wurde erstmals 1752 von dem berühmten Mathematiker, Mechaniker und Physiker Leonhard Euler zum Ausdruck gebracht, wobei die maximale Wellenlänge roten Strahlen und die minimale violetten Strahlen entspricht.

Anfangs unterschied Newton nur fünf Farben im Sonnenspektrum, später fügte er im Streben nach einer Übereinstimmung zwischen der Anzahl der Farben und der Anzahl der Grundtöne der Tonleiter zwei weitere hinzu. Vielleicht war dies eine Sucht nach der alten Magie der Zahl "Sieben", nach der es sieben Planeten am Himmel gab und es daher in der Alchemie sieben Tage in der Woche gab - sieben Grundmetalle und so weiter.

Goethe, der sich selbst für einen herausragenden Naturforscher und mittelmäßigen Dichter hielt und Newton leidenschaftlich kritisierte, stellte fest, dass die in seinen Experimenten offenbarten Eigenschaften des Lichts nicht wahr seien, da das Licht darin „durch verschiedene Folterinstrumente gefoltert wurde – Schlitze, Prismen, Linsen. " Gewiss, ganz ernsthafte Physiker sahen später in dieser Kritik eine naive Vorwegnahme der modernen Sichtweise auf die Rolle der Messgeräte.

Die Theorie des Farbensehens - über das Erhalten aller Farben durch Mischen der drei Hauptfarben - stammt aus Lomonosovs Rede von 1756 "Das Wort über den Ursprung des Lichts, eine neue Theorie über Farben präsentieren ...", die jedoch nicht beachtet wurde von der wissenschaftlichen Welt. Ein halbes Jahrhundert später wurde diese Theorie von Jung unterstützt, und in den 1860er Jahren wurden seine Annahmen von Helmholtz detailliert zu einer Dreikomponenten-Farbtheorie entwickelt.

Wenn in den Fotorezeptoren der Netzhaut Pigmente fehlen, fühlt die Person die entsprechenden Töne nicht, d.h. wird teilweise farbenblind. So war der englische Physiker Dalton, nach dem diese Sehschwäche benannt ist. Und es wurde von Dalton von niemand Geringerem als Jung entdeckt.

Das Phänomen, Purkyne-Effekt genannt - zu Ehren des berühmten tschechischen Biologen, der es untersucht hat, zeigt, dass verschiedene Medien des Auges eine ungleiche Brechung haben, und dies erklärt das Auftreten einiger visueller Täuschungen.

Die optischen Spektren von Atomen oder Ionen sind nicht nur eine reiche Informationsquelle über die Struktur des Atoms, sie enthalten auch Informationen über die Eigenschaften des Atomkerns, hauptsächlich bezogen auf seine elektrische Ladung.

Amangeldinov Mussafa Rachatowitsch
Student
Intellektuelle Schule von Nasarbajew mustafastu[E-Mail geschützt] gmail. com

Optik. Geschichte der Optik Anwendungen der Optik.

Die Entwicklungsgeschichte der Optik.

Optik ist die Lehre von der Natur des Lichts, von Lichtphänomenen und der Wechselwirkung von Licht mit Materie. Und fast ihre gesamte Geschichte ist die Geschichte der Suche nach einer Antwort: Was ist Licht?

Eine der ersten Lichttheorien – die Theorie der visuellen Strahlen – wurde um 400 v. Chr. vom griechischen Philosophen Platon aufgestellt. e. Diese Theorie ging davon aus, dass Strahlen aus dem Auge kommen, die beim Treffen mit Objekten diese beleuchten und das Erscheinungsbild der umgebenden Welt erzeugen. Die Ansichten Platons wurden von vielen Wissenschaftlern der Antike unterstützt, und insbesondere Euklid (3. Jahrhundert v. Chr.) Begründete auf der Grundlage der Theorie der visuellen Strahlen die Lehre von der geradlinigen Ausbreitung des Lichts und stellte das Reflexionsgesetz auf.

In denselben Jahren wurden die folgenden Tatsachen entdeckt:

– Geradlinigkeit der Lichtausbreitung;

– das Phänomen der Lichtreflexion und das Reflexionsgesetz;

– das Phänomen der Lichtbrechung;

– Fokussierwirkung eines Hohlspiegels.

Die alten Griechen legten den Grundstein für den Zweig der Optik, später Geometrie genannt.

Die interessanteste Arbeit zur Optik, die uns aus dem Mittelalter überliefert ist, ist die Arbeit des arabischen Wissenschaftlers Alhazen. Er untersuchte die Reflexion von Licht an Spiegeln, das Phänomen der Brechung und den Lichtdurchgang durch Linsen. Alhazen schlug als erster vor, dass Licht eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit hat. Diese Hypothese war ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Natur des Lichts.

Während der Renaissance wurden viele verschiedene Entdeckungen und Erfindungen gemacht; Die experimentelle Methode begann sich als Grundlage für das Studium und die Kenntnis der umgebenden Welt zu etablieren.

Auf der Grundlage zahlreicher experimenteller Tatsachen entstanden Mitte des 17. Jahrhunderts zwei Hypothesen über die Natur von Lichtphänomenen:

– Korpuskular, was darauf hindeutet, dass Licht ein Strom von Teilchen ist, die von leuchtenden Körpern mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen werden;

– Welle, die behauptete, dass Licht eine longitudinale oszillatorische Bewegung eines speziellen leuchtenden Mediums - Äther - ist, die durch Vibrationen von Partikeln eines leuchtenden Körpers angeregt wird.

Alle Weiterentwicklung der Lichtlehre bis zum heutigen Tag ist die Entwicklungs- und Kampfgeschichte dieser Hypothesen, deren Verfasser I. Newton und H. Huygens waren.

Die wichtigsten Bestimmungen der Newtonschen Korpuskulartheorie:

1) Licht besteht aus kleinen Materieteilchen, die in geraden Linien oder Strahlen in alle Richtungen emittiert werden und von einem Körper, wie einer brennenden Kerze, leuchten. Wenn diese Strahlen, die aus Teilchen bestehen, in unser Auge eintreten, dann sehen wir ihre Quelle.

2) Lichtteilchen haben unterschiedliche Größen. Die größten Partikel, die ins Auge gelangen, geben ein Gefühl von roter Farbe, die kleinsten - violett.

3) Weiße Farbe - eine Mischung aller Farben: Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett.

4) Die Reflexion von Licht von der Oberfläche erfolgt aufgrund der Reflexion von Teilchen von der Wand nach dem Gesetz des absolut elastischen Stoßes.

5) Das Phänomen der Lichtbrechung erklärt sich aus der Tatsache, dass Teilchen von Teilchen des Mediums angezogen werden. Je dichter das Medium ist, desto kleiner ist der Brechungswinkel als der Einfallswinkel.

6) Das von Newton 1666 entdeckte Phänomen der Lichtstreuung erklärte er wie folgt. Jede Farbe ist bereits im weißen Licht vorhanden. Alle Farben werden gemeinsam durch den interplanetaren Raum und die Atmosphäre übertragen und ergeben die Wirkung von weißem Licht. Weißes Licht – ein Gemisch aus verschiedenen Teilchen – wird beim Durchgang durch ein Prisma gebrochen. Aus Sicht der mechanischen Theorie beruht die Brechung auf Kräften von Glaspartikeln, die auf Lichtteilchen einwirken. Diese Kräfte sind für verschiedene Korpuskeln unterschiedlich. Sie sind die größten für Lila und die kleinsten für Rot. Der Weg der Korpuskeln im Prisma wird für jede Farbe auf ihre eigene Weise gebrochen, sodass der weiße komplexe Strahl in farbige Teilstrahlen aufgeteilt wird.

7) Newton skizzierte Wege zur Erklärung der Doppelbrechung, indem er die Hypothese aufstellte, dass Lichtstrahlen "unterschiedliche Seiten" haben - eine spezielle Eigenschaft, die ihre unterschiedliche Brechung beim Durchgang durch einen doppelbrechenden Körper verursacht.

Newtons Korpuskulartheorie erklärte viele damals bekannte optische Phänomene zufriedenstellend. Ihr Autor genoss enormes Ansehen in der wissenschaftlichen Welt, und bald gewann Newtons Theorie viele Unterstützer in allen Ländern.

Ansichten über die Natur des Lichts im XIX-XX Jahrhundert.

1801 führte T. Jung ein Experiment durch, das die Wissenschaftler der Welt in Erstaunen versetzte: S ist eine Lichtquelle; E - Bildschirm; B und C sind sehr schmale Schlitze mit einem Abstand von 1–2 mm.

Nach Newtons Theorie sollten zwei helle Streifen auf dem Bildschirm erscheinen, tatsächlich erschienen mehrere helle und dunkle Streifen, und eine helle Linie P erschien direkt gegenüber der Lücke zwischen den Schlitzen B und C. Das Experiment zeigte, dass Licht ein Wellenphänomen ist. Jung entwickelte die Theorie von Huygens mit Ideen über Teilchenschwingungen, über die Frequenz von Schwingungen. Er formulierte das Prinzip der Interferenz, anhand dessen er das Phänomen der Beugung, Interferenz und Farbe dünner Platten erklärte.

Der französische Physiker Fresnel kombinierte das Prinzip der Wellenbewegung von Huygens und das Prinzip der Youngschen Interferenz. Auf dieser Grundlage entwickelte er eine rigorose mathematische Theorie der Beugung. Fresnel konnte alle damals bekannten optischen Phänomene erklären.

Grundlegende Bestimmungen der Wellentheorie von Fresnel.

– Licht ist die Ausbreitung von Schwingungen im Äther mit einer Geschwindigkeit, wobei der Elastizitätsmodul des Äthers, r die Dichte des Äthers ist;

– Lichtwellen sind transversal;

– Der leichte Äther hat die Eigenschaften eines elastisch-festen Körpers, er ist absolut inkompressibel.

Beim Übergang von einem Medium zum anderen ändert sich die Elastizität des Äthers nicht, wohl aber seine Dichte. Der relative Brechungsindex einer Substanz.

Querschwingungen können gleichzeitig in allen Richtungen senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung auftreten.

Fresnels Arbeit gewann die Anerkennung von Wissenschaftlern. Bald erschienen eine Reihe experimenteller und theoretischer Arbeiten, die die Wellennatur des Lichts bestätigten.

Mitte des 19. Jahrhunderts begann man Tatsachen zu entdecken, die auf einen Zusammenhang zwischen optischen und elektrischen Phänomenen hindeuteten. 1846 beobachtete M. Faraday die Rotation der Polarisationsebenen von Licht in Körpern, die in ein Magnetfeld gebracht wurden. Faraday führte das Konzept elektrischer und magnetischer Felder als eine Art Überlagerung im Äther ein. Ein neuer "elektromagnetischer Äther" ist erschienen. Der englische Physiker Maxwell war der erste, der auf diese Ansichten aufmerksam machte. Er entwickelte diese Ideen und baute die Theorie des elektromagnetischen Feldes auf.

Die elektromagnetische Lichttheorie hat die mechanische Theorie von Huygens-Young-Fresnel nicht durchgestrichen, sondern auf eine neue Ebene gestellt. Im Jahr 1900 stellte der deutsche Physiker Planck eine Hypothese über die Quantennatur der Strahlung auf. Sein Wesen war wie folgt:

– Lichtemission ist diskret;

– Absorption tritt auch in diskreten Portionen, in Quanten auf.

Die Energie jedes Quants wird durch die Formel dargestelltE=hn , woh die Plancksche Konstante und n die Lichtfrequenz ist.

Fünf Jahre nach Planck wurde die Arbeit des deutschen Physikers Einstein über den photoelektrischen Effekt veröffentlicht. Einstein glaubte:

– Licht, das noch nicht mit Materie interagiert hat, hat eine körnige Struktur;

– ein Photon ist ein Strukturelement diskreter Lichtstrahlung.

1913 veröffentlichte der dänische Physiker N. Bohr die Atomtheorie, in der er die Planck-Einstein-Quantentheorie mit dem Bild der Kernstruktur des Atoms verband.

So entstand eine neue Quantentheorie des Lichts, geboren auf der Grundlage von Newtons Korpuskulartheorie. Das Quant fungiert als Korpuskel.

Grundlegende Bestimmungen.

– Licht wird in diskreten Portionen - Quanten - emittiert, ausgebreitet und absorbiert.

– Ein Lichtquant - ein Photon trägt Energie proportional zur Frequenz der Welle, mit der es in der elektromagnetischen Theorie beschrieben wirdE=hn .

– Ein Photon hat Masse (), Impuls und Drehimpuls ().

– Ein Photon existiert als Teilchen nur in Bewegung, deren Geschwindigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts in einem bestimmten Medium entspricht.

– Für alle Wechselwirkungen, an denen ein Photon teilnimmt, gelten die allgemeinen Energie- und Impulserhaltungssätze.

– Ein Elektron in einem Atom kann sich nur in einigen diskreten stabilen stationären Zuständen befinden. Im stationären Zustand strahlt das Atom keine Energie ab.

– Beim Übergang von einem stationären Zustand in einen anderen emittiert (absorbiert) ein Atom ein Photon mit einer Frequenz (wobeiE 1 undE 2 sind die Energien der Anfangs- und Endzustände).

Mit dem Aufkommen der Quantentheorie wurde klar, dass Korpuskular- und Welleneigenschaften nur zwei Seiten sind, zwei miteinander verbundene Manifestationen der Essenz des Lichts. Sie spiegeln nicht die dialektische Einheit der Diskretion und Kontinuität der Materie wider, die sich in der gleichzeitigen Manifestation von Wellen- und Korpuskulareigenschaften ausdrückt. Ein und derselbe Strahlungsvorgang kann sowohl mit Hilfe eines mathematischen Apparats für Wellen, die sich in Raum und Zeit ausbreiten, als auch mit Hilfe statistischer Methoden zur Vorhersage des Auftretens von Teilchen an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit beschrieben werden. Beide Modelle können gleichzeitig verwendet werden, und je nach Bedingungen wird eines von ihnen bevorzugt.

Die Errungenschaften der letzten Jahre auf dem Gebiet der Optik sind durch die Entwicklung sowohl der Quantenphysik als auch der Wellenoptik möglich geworden. Heute entwickelt sich die Theorie des Lichts weiter.

Welleneigenschaften des Lichts und geometrische Optik.

Die Optik ist ein Zweig der Physik, der die Eigenschaften und die physikalische Natur des Lichts sowie seine Wechselwirkung mit Materie untersucht.

Die einfachsten optischen Phänomene, wie Schattenbildung und Bilderzeugung in optischen Instrumenten, lassen sich im Rahmen der geometrischen Optik verstehen, die mit dem Konzept einzelner Lichtstrahlen arbeitet, die bekannten Brechungs- und Reflexionsgesetzen gehorchen und unabhängig sind von einander. Um komplexere Phänomene zu verstehen, bedarf es der physikalischen Optik, die diese Phänomene im Zusammenhang mit der physikalischen Natur des Lichts betrachtet. Die physikalische Optik ermöglicht es Ihnen, alle Gesetze der geometrischen Optik abzuleiten und die Grenzen ihrer Anwendbarkeit festzulegen. Ohne Kenntnis dieser Grenzen kann die formale Anwendung der Gesetze der geometrischen Optik im Einzelfall zu Ergebnissen führen, die den beobachteten Phänomenen widersprechen. Daher kann man sich nicht auf den formalen Aufbau der geometrischen Optik beschränken, sondern muss sie als Teilgebiet der physikalischen Optik betrachten.

Der Begriff des Lichtstrahls ergibt sich aus der Betrachtung eines realen Lichtstrahls in einem homogenen Medium, aus dem ein schmaler paralleler Strahl durch eine Blende abgetrennt wird. Je kleiner der Durchmesser dieser Löcher ist, desto schmaler ist der Strahl, und an der Grenze, die zu beliebig kleinen Löchern führt, scheint es, dass ein Lichtstrahl als gerade Linie erhalten werden kann. Aber ein solcher Vorgang des Trennens eines beliebig schmalen Strahls (Strahls) ist aufgrund des Beugungsphänomens unmöglich. Die unvermeidliche Winkelaufweitung eines realen Lichtstrahls, der durch eine Blende mit dem Durchmesser D fällt, wird durch den Beugungswinkel j bestimmt~l /D . Nur im Grenzfall l = 0 würde eine solche Aufweitung nicht stattfinden und man könnte von einem Strahl als geometrischer Linie sprechen, deren Richtung die Ausbreitungsrichtung der Lichtenergie bestimmt.

Somit ist ein Lichtstrahl ein abstraktes mathematisches Konzept, und die geometrische Optik ist ein ungefährer Grenzfall, in den die Wellenoptik eintritt, wenn die Wellenlänge des Lichts gegen Null geht.

Das Auge als optisches System.

Das Sehorgan des Menschen sind die Augen, die in vielerlei Hinsicht ein sehr perfektes optisches System darstellen.

Im Allgemeinen ist das menschliche Auge ein kugelförmiger Körper mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm, der als Augapfel bezeichnet wird (Abb. 5). Die undurchsichtige und starke äußere Hülle des Auges wird als Sklera bezeichnet, und ihr transparenter und konvexerer vorderer Teil wird als Hornhaut bezeichnet. Auf der Innenseite ist die Sklera mit einer Aderhaut bedeckt, die aus Blutgefäßen besteht, die das Auge versorgen. Gegen die Hornhaut geht die Aderhaut in die bei verschiedenen Menschen ungleich gefärbte Iris über, die durch eine Kammer mit einer durchsichtigen wässrigen Masse von der Hornhaut getrennt ist.

Die Iris hat ein rundes Loch, das als Pupille bezeichnet wird und dessen Durchmesser variieren kann. Somit spielt die Iris die Rolle eines Zwerchfells, das den Lichtzugang zum Auge reguliert. Bei hellem Licht verkleinert sich die Pupille, bei schwachem Licht vergrößert sie sich. Im Inneren des Augapfels hinter der Iris befindet sich die Linse, eine bikonvexe Linse aus einer transparenten Substanz mit einem Brechungsindex von etwa 1,4. Die Linse wird von einem ringförmigen Muskel begrenzt, der die Krümmung ihrer Oberflächen und damit ihre optische Stärke verändern kann.

Die Aderhaut an der Innenseite des Auges ist mit Ästen des lichtempfindlichen Nervs bedeckt, besonders dick gegenüber der Pupille. Diese Verzweigungen bilden eine Netzhaut, auf der ein reales Bild von Objekten erhalten wird, das durch das optische System des Auges erzeugt wird. Der Raum zwischen der Netzhaut und der Linse ist mit einem durchsichtigen Glaskörper gefüllt, der eine gallertartige Struktur hat. Das Bild von Objekten auf der Netzhaut ist invertiert. Die Aktivität des Gehirns, das Signale vom lichtempfindlichen Nerv empfängt, ermöglicht es uns jedoch, alle Objekte in natürlichen Positionen zu sehen.

Wenn der Ringmuskel des Auges entspannt ist, wird das Bild entfernter Objekte auf der Netzhaut erhalten. Im Allgemeinen ist das Gerät des Auges so, dass eine Person ohne Spannung Objekte sehen kann, die sich nicht näher als 6 Meter vom Auge entfernt befinden. Das Bild näherer Objekte wird in diesem Fall hinter der Netzhaut erhalten. Um ein klares Bild eines solchen Objekts zu erhalten, drückt der ringförmige Muskel die Linse immer mehr zusammen, bis das Bild des Objekts auf der Netzhaut ist, und hält dann die Linse in einem komprimierten Zustand.

Die „Fokussierung“ des menschlichen Auges erfolgt also durch Veränderung der optischen Brechkraft der Linse mit Hilfe des Ringmuskels, die Fähigkeit des optischen Systems des Auges, unterschiedliche Bilder von Objekten zu erzeugen, die sich in unterschiedlichen Entfernungen von ihm befinden Unterkunft genannt (vom lateinischen „Unterkunft“ - Anpassung). Beim Betrachten sehr weit entfernter Objekte treten parallele Strahlen in das Auge ein. In diesem Fall wird gesagt, dass das Auge bis ins Unendliche akkommodiert ist.

Die Akkommodation des Auges ist nicht unendlich. Mit Hilfe des Ringmuskels kann die Sehkraft des Auges um nicht mehr als 12 Dioptrien gesteigert werden. Wenn Sie lange Zeit nahe Objekte betrachten, wird das Auge müde und der ringförmige Muskel beginnt sich zu entspannen und das Bild des Objekts verschwimmt.

Mit dem menschlichen Auge können Sie Objekte nicht nur bei Tageslicht gut sehen. Die Fähigkeit des Auges, sich an unterschiedliche Reizgrade der Enden des lichtempfindlichen Nervs auf der Netzhaut anzupassen, d.h. an unterschiedliche Helligkeitsgrade der beobachteten Objekte wird Anpassung genannt.

Die Konvergenz der Sehachsen der Augen an einem bestimmten Punkt wird als Konvergenz bezeichnet. Wenn sich Objekte in beträchtlicher Entfernung von einer Person befinden, ändert sich beim Bewegen der Augen von einem Objekt zum anderen der Abstand zwischen den Augenachsen praktisch nicht, und die Person verliert die Fähigkeit, die Position des Objekts korrekt zu bestimmen . Wenn Objekte sehr weit entfernt sind, sind die Augenachsen parallel, und eine Person kann nicht einmal feststellen, ob sich das Objekt, das sie betrachtet, bewegt oder nicht. Eine gewisse Rolle bei der Positionsbestimmung der Körper spielt auch die Kraft des ringförmigen Muskels, der die Linse beim Betrachten von Objekten zusammendrückt, die sich in der Nähe der Person befinden.

Spektroskop.

Ein Spektroskop wird verwendet, um Spektren zu beobachten.

Das gebräuchlichste prismatische Spektroskop besteht aus zwei Rohren mit einem dreiflächigen Prisma dazwischen.

Im Rohr A, Kollimator genannt, befindet sich ein schmaler Schlitz, dessen Breite durch Drehen einer Schraube eingestellt werden kann. Vor dem Spalt wird eine Lichtquelle platziert, deren Spektrum untersucht werden soll. Der Schlitz befindet sich in der Ebene des Kollimators, und daher treten die Lichtstrahlen aus dem Kollimator in Form eines parallelen Bündels aus. Nach Passieren des Prismas werden die Lichtstrahlen in die Röhre B geleitet, durch die das Spektrum beobachtet wird. Wenn das Spektroskop für Messungen vorgesehen ist, wird dem Spektrumsbild mit einem speziellen Gerät ein Skalenbild mit Teilungen überlagert, mit dem Sie die Position der Farblinien im Spektrum genau bestimmen können.

Optisches Messgerät.

Ein optisches Messgerät ist ein Messgerät, bei dem die Sichtung (Kombination der Grenzen eines kontrollierten Objekts mit einer Sichtlinie, Fadenkreuz usw.) oder die Bestimmung der Größe mit einem Gerät mit optischem Funktionsprinzip durchgeführt wird. Es gibt drei Gruppen optischer Messgeräte: Geräte mit optischem Visierprinzip und mechanischer Bewegungsmeldung; Geräte mit optischer Sicht- und Bewegungsmeldung; Geräte, die mechanischen Kontakt mit dem Messgerät haben, mit einem optischen Verfahren zur Bestimmung der Bewegung von Kontaktpunkten.

Von den Instrumenten verbreiteten sich zuerst Projektoren zum Messen und Kontrollieren von Teilen mit komplexer Kontur und kleinen Abmessungen.

Das zweithäufigste Gerät ist ein universelles Messmikroskop, bei dem sich das Messteil auf einem Längsschlitten und das Kopfmikroskop auf einem Querschlitten bewegt.

Geräte der dritten Gruppe werden verwendet, um die gemessenen linearen Größen mit Messungen oder Skalen zu vergleichen. Sie werden üblicherweise unter dem allgemeinen Namen Komparatoren zusammengefasst. Zu dieser Gruppe von Geräten gehört ein Optimeter (Optikator, Messgerät, Kontaktinterferometer, optischer Entfernungsmesser usw.).

Auch optische Messgeräte sind in der Geodäsie weit verbreitet (Wasserwaage, Theodolit etc.).

Theodolit ist ein geodätisches Werkzeug zur Bestimmung von Richtungen und zur Messung von Horizontal- und Vertikalwinkeln bei geodätischen Arbeiten, topografischen und bergmännischen Vermessungen, im Bauwesen usw.

Eine Wasserwaage ist ein geodätisches Werkzeug zum Messen der Höhe von Punkten auf der Erdoberfläche - Nivellieren sowie zum Festlegen horizontaler Richtungen während der Montage usw. funktioniert.

In der Navigation ist der Sextant weit verbreitet - ein goniometrisches Spiegelreflexionsinstrument zur Messung der Höhen von Himmelskörpern über dem Horizont oder der Winkel zwischen sichtbaren Objekten, um die Koordinaten des Beobachterplatzes zu bestimmen. Das wichtigste Merkmal des Sextanten ist die Möglichkeit, zwei Objekte im Sichtfeld des Beobachters gleichzeitig zu kombinieren, zwischen denen der Winkel gemessen wird, was es ermöglicht, den Sextanten in einem Flugzeug und auf einem Schiff ohne merkliche Verringerung der Genauigkeit zu verwenden auch beim Pitchen.

Eine vielversprechende Richtung in der Entwicklung neuartiger optischer Messgeräte ist die Ausstattung mit elektronischen Lesegeräten, die es ermöglichen, das Ablesen von Anzeigen und das Anvisieren etc. zu vereinfachen.

Fazit.

Die praktische Bedeutung der Optik und ihr Einfluss auf andere Wissensgebiete sind außerordentlich groß. Die Erfindung des Teleskops und des Spektroskops eröffnete dem Menschen die erstaunlichste und reichste Welt der Phänomene, die im riesigen Universum auftreten. Die Erfindung des Mikroskops revolutionierte die Biologie. Die Fotografie hat und hilft fast allen Wissenschaftszweigen. Eines der wichtigsten Elemente der wissenschaftlichen Ausrüstung ist das Objektiv. Ohne sie gäbe es kein Mikroskop, Teleskop, Spektroskop, Kamera, Kino, Fernsehen usw. es gäbe keine Brille, und vielen Menschen über 50 Jahren würde die Möglichkeit genommen, zu lesen und viele Aufgaben im Zusammenhang mit dem Sehen auszuführen.

Das Feld der von der physikalischen Optik untersuchten Phänomene ist sehr umfangreich. Optische Phänomene sind eng mit Phänomenen verwandt, die in anderen Bereichen der Physik untersucht werden, und optische Forschungsmethoden gehören zu den subtilsten und genauesten. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die Optik lange Zeit eine führende Rolle in sehr vielen Grundlagenforschungen und der Entwicklung grundlegender physikalischer Ansichten spielte. Es genügt zu sagen, dass die beiden wichtigsten physikalischen Theorien des letzten Jahrhunderts – die Relativitätstheorie und die Quantentheorie – zu einem großen Teil auf der Grundlage optischer Forschung entstanden sind und sich entwickelt haben. Die Erfindung des Lasers eröffnete nicht nur der Optik, sondern auch ihrer Anwendung in verschiedenen Wissenschafts- und Technikzweigen enorme neue Möglichkeiten.

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Zhdanov L.S. Zhdanov G.L. Physik für weiterführende Schulen - M.: Nauka, 1981.

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Prochorow A.M. Große sowjetische Enzyklopädie. - M.: Sowjetische Enzyklopädie, 1974.

Sivukhin D.V. Allgemeiner Physikkurs: Optik - M.: Nauka, 1980.

Einleitung .................................................... . ................................................ .. ......................... 2

Kapitel 1. Grundgesetze optischer Phänomene ...................................... 4

1.1 Das Gesetz der geradlinigen Ausbreitung des Lichts ......................................... .... .......... vier

1.2 Das Gesetz der Unabhängigkeit von Lichtstrahlen .................................. ..................................... 5

1.3 Reflexionsgesetz des Lichts................................................. ................................................... . . . 5

1.4 Lichtbrechungsgesetz................................................. .......................................... ..... 5

Kapitel 2. Ideale optische Systeme....................................... ... ......... 7

Kapitel 3. Komponenten optischer Systeme....................................... .... .. 9

3.1 Blenden und ihre Rolle in optischen Systemen .......................................... .................................... 9

3.2 Eintritts- und Austrittsschüler .................................................. .......................................................... ................. zehn

Kapitel 4. Moderne optische Systeme....................................... ... 12

4.1 Optisches System................................................. ................ .................................. ......... ..... 12

4.2 Fotografischer Apparat................................................. ................ .................................. ........... 13

4.3 Das Auge als optisches System....................................... ......................................... 13

Kapitel 5

5.1 Lupe................................................. . ................................................ .. ......................... 17

5.2 Mikroskop................................................. .. ................................................... ... ................... achtzehn

5.3 Spektive .................................................... ................ .................................. ........... zwanzig

5.4 Projektionsgeräte................................................. ................ .................................. ......... 21

5.5 Spektralapparate................................................. ................ .................................. ............... 22

5.6 Optisches Messgerät................................................. ................. ................................. 23

Fazit................................................. ................................................. . ...................... 28

Referenzliste................................................ .................................................. ..... 29

Einführung.

Die Optik ist ein Zweig der Physik, der die Natur der optischen Strahlung (Licht), ihre Ausbreitung und Phänomene untersucht, die während der Wechselwirkung von Licht und Materie beobachtet werden. Optische Strahlung sind elektromagnetische Wellen, und daher ist die Optik Teil der allgemeinen Theorie des elektromagnetischen Feldes.

Optik ist die Lehre von physikalischen Phänomenen, die mit der Ausbreitung kurzer elektromagnetischer Wellen verbunden sind, deren Länge ungefähr 10 -5 -10 -7 m beträgt.760 nm liegt der Bereich des sichtbaren Lichts, der direkt vom menschlichen Auge wahrgenommen wird. Sie wird einerseits durch Röntgenstrahlen und andererseits durch den Mikrowellenbereich der Radiostrahlung begrenzt. Aus Sicht der Physik ablaufender Prozesse ist die Auswahl eines so schmalen Spektrums elektromagnetischer Wellen (sichtbares Licht) wenig sinnvoll, daher umfasst der Begriff „optischer Bereich“ meist auch infrarote und ultraviolette Strahlung.

Die Begrenzung des optischen Bereichs ist willkürlich und wird weitgehend durch die Gemeinsamkeit technischer Mittel und Methoden zur Untersuchung von Phänomenen im angegebenen Bereich bestimmt. Diese Mittel und Verfahren sind gekennzeichnet durch die Erzeugung von Bildern optischer Objekte auf der Grundlage der Welleneigenschaften von Strahlung unter Verwendung von Vorrichtungen, deren lineare Abmessungen viel größer sind als die Strahlungslänge λ, sowie durch die Verwendung von Lichtempfängern, deren Betrieb ist aufgrund seiner Quanteneigenschaften.

Traditionell wird die Optik üblicherweise in geometrisch, physikalisch und physiologisch unterteilt. Die geometrische Optik verlässt die Frage nach der Natur des Lichts, geht von den empirischen Gesetzmäßigkeiten seiner Ausbreitung aus und nutzt die Idee der Brechung und Reflexion von Lichtstrahlen an den Grenzen von Medien mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften und geradlinig in einem optisch homogenen Medium. Ihre Aufgabe ist es, den Verlauf von Lichtstrahlen in einem Medium mit bekannter Abhängigkeit des Brechungsindex n von den Koordinaten mathematisch zu untersuchen oder umgekehrt die optischen Eigenschaften und die Form transparenter und reflektierender Medien zu finden, in denen die Strahlen auftreten entlang eines vorgegebenen Weges. Die geometrische Optik ist von größter Bedeutung für die Berechnung und Konstruktion optischer Instrumente, von Brillengläsern über komplexe Linsen bis hin zu riesigen astronomischen Instrumenten.

Die Physikalische Optik befasst sich mit Problemen im Zusammenhang mit der Natur des Lichts und Lichtphänomenen. Die Aussage, dass Licht transversale elektromagnetische Wellen sind, basiert auf den Ergebnissen einer Vielzahl experimenteller Untersuchungen zur Lichtbeugung, Interferenz, Lichtpolarisation und Ausbreitung in anisotropen Medien.

Eine der wichtigsten traditionellen Aufgaben der Optik, Bilder zu erhalten, die sowohl in der geometrischen Form als auch in der Helligkeitsverteilung den Originalen entsprechen, wird hauptsächlich durch die geometrische Optik unter Einbeziehung der physikalischen Optik gelöst. Die geometrische Optik gibt eine Antwort auf die Frage, wie ein optisches System aufgebaut sein muss, damit jeder Punkt eines Objekts auch als Punkt abgebildet wird, die geometrische Ähnlichkeit des Bildes zum Objekt aber erhalten bleibt. Es zeigt die Quellen von Bildverzerrungen und deren Höhe in realen optischen Systemen an. Für den Bau optischer Systeme ist die Technologie zur Herstellung optischer Materialien mit den geforderten Eigenschaften sowie die Technologie zur Bearbeitung optischer Elemente essentiell. Aus technologischen Gründen werden am häufigsten Linsen und Spiegel mit sphärischen Oberflächen verwendet, aber optische Elemente werden verwendet, um optische Systeme zu vereinfachen und die Bildqualität bei hoher Leuchtkraft zu verbessern.

Kapitel 1. Grundgesetze optischer Phänomene.

Bereits in den Anfängen der optischen Forschung wurden die folgenden vier Grundgesetze optischer Phänomene experimentell festgestellt:

1. Das Gesetz der geradlinigen Ausbreitung des Lichts.

2. Das Gesetz der Unabhängigkeit von Lichtstrahlen.

3. Das Reflexionsgesetz an einer Spiegelfläche.

4. Das Gesetz der Lichtbrechung an der Grenze zweier durchsichtiger Medien.

Das weitere Studium dieser Gesetze zeigte erstens, dass sie eine viel tiefere Bedeutung haben, als es auf den ersten Blick erscheinen mag, und zweitens, dass ihre Anwendung begrenzt ist und es sich nur um ungefähre Gesetze handelt. Die Festlegung der Bedingungen und Grenzen der Anwendbarkeit der optischen Grundgesetze bedeutete einen wichtigen Fortschritt in der Erforschung der Natur des Lichts.

Das Wesen dieser Gesetze ist wie folgt.

In einem homogenen Medium breitet sich Licht geradlinig aus.

Dieses Gesetz findet sich in Werken zur Optik, die Euklid zugeschrieben werden, und war wahrscheinlich schon viel früher bekannt und angewendet worden.

Ein experimenteller Beweis dieses Gesetzes kann die Beobachtung scharfer Schatten von punktförmigen Lichtquellen oder die Gewinnung von Bildern mit Hilfe kleiner Löcher sein. Reis. Fig. 1 veranschaulicht die Abbildung mit einer kleinen Apertur, wobei die Form und Größe des Bildes zeigen, dass die Projektion mit geradlinigen Strahlen erfolgt.

Abb.1 Geradlinige Lichtausbreitung: Abbildung mit kleiner Apertur.

Das Gesetz der geradlinigen Ausbreitung kann als durch Erfahrung fest etabliert angesehen werden. Es hat eine sehr tiefe Bedeutung, weil das Konzept einer geraden Linie offensichtlich aus optischen Beobachtungen entstanden ist. Das geometrische Konzept einer geraden Linie als Linie, die den kürzesten Abstand zwischen zwei Punkten darstellt, ist das Konzept einer Linie, entlang der sich Licht in einem homogenen Medium ausbreitet.

Eine genauere Untersuchung der beschriebenen Phänomene zeigt, dass das Gesetz der geradlinigen Ausbreitung des Lichts seine Kraft verliert, wenn wir zu sehr kleinen Öffnungen übergehen.

Also in dem Experiment, das in Abb. 1 erhalten wir ein gutes Bild mit einer Lochgröße von etwa 0,5 mm. Bei der anschließenden Verkleinerung des Lochs wird das Bild unvollkommen, und bei einem Loch von etwa 0,5 bis 0,1 Mikrometer wird das Bild überhaupt nicht herauskommen und der Bildschirm wird fast gleichmäßig beleuchtet.

Der Lichtstrom kann in einzelne Lichtstrahlen aufgeteilt werden, indem man sie zum Beispiel mit Blenden trennt. Die Wirkung dieser ausgewählten Lichtstrahlen erweist sich als unabhängig, d.h. die von einem einzelnen Strahl erzeugte Wirkung hängt nicht davon ab, ob die anderen Strahlen gleichzeitig aktiv sind oder ob sie eliminiert werden.

Der einfallende Strahl, die Normale zur reflektierenden Oberfläche und der reflektierte Strahl liegen in derselben Ebene (Abb. 2), und die Winkel zwischen den Strahlen und der Normalen sind gleich: Der Einfallswinkel i ist gleich dem Winkel der Reflexion i". Dieses Gesetz wird auch in den Schriften von Euklid erwähnt. Seine Aufstellung hängt mit der Verwendung von polierten Metalloberflächen (Spiegeln) zusammen, die bereits in einer sehr fernen Zeit bekannt waren.

Reis. 2 Das Reflexionsgesetz.

Reis. 3 Brechungsgesetz.

Die Blende ist eine undurchsichtige Barriere, die den Querschnitt von Lichtstrahlen in optischen Systemen (in Teleskopen, Entfernungsmessern, Mikroskopen, Filmen und Kameras usw.) begrenzt. Die Rolle von Blenden wird oft von den Rahmen von Linsen, Prismen, Spiegeln und anderen optischen Teilen, der Pupille des Auges, den Grenzen eines beleuchteten Objekts und Schlitzen in Spektroskopen gespielt.

Jedes optische System – das bewaffnete und unbewaffnete Auge, ein fotografischer Apparat, ein Projektionsapparat – zeichnet letztlich ein Bild auf einer Ebene (Bildschirm, fotografische Platte, Netzhaut); Objekte sind in den meisten Fällen dreidimensional. Jedoch würde selbst ein ideales optisches System, das nicht darauf beschränkt ist, keine Bilder eines dreidimensionalen Objekts auf einer Ebene liefern. Tatsächlich befinden sich einzelne Punkte eines dreidimensionalen Objekts in unterschiedlichen Abständen von dem optischen System und sie entsprechen unterschiedlichen konjugierten Ebenen.

Der leuchtende Punkt O (Abb. 5) gibt ein scharfes Bild von O` in der mit EE konjugierten MM 1-Ebene. Aber die Punkte A und B geben scharfe Bilder in A` und B`, und in der MM-Ebene werden sie durch Lichtkreise projiziert, deren Größe von der Begrenzung der Strahlbreite abhängt. Wenn das System durch nichts begrenzt wäre, dann würden die Strahlen von A und B die MM-Ebene gleichmäßig beleuchten, von dort würde man kein Bild des Objekts erhalten, sondern nur ein Bild seiner einzelnen Punkte, die in der EE-Ebene liegen.

Je schmaler die Strahlen sind, desto klarer ist das Bild des Raums des Objekts in der Ebene. Genauer gesagt wird nicht das räumliche Objekt selbst auf der Ebene abgebildet, sondern jenes flache Bild, das die Projektion des Objekts auf eine Ebene EE (die Installationsebene) ist, konjugiert in Bezug auf das System mit der Bildebene MM . Das Projektionszentrum ist einer der Punkte des Systems (das Zentrum der Eintrittspupille des optischen Instruments).

Die Größe und Position der Blende bestimmen die Ausleuchtung und Bildqualität, die Schärfentiefe und die Auflösung des optischen Systems sowie das Sichtfeld.

Die Blende, die den Lichtstrahl am stärksten begrenzt, wird als Apertur oder aktiv bezeichnet. Seine Rolle kann der Rahmen einer beliebigen Linse oder eine spezielle Blende BB spielen, wenn diese Blende Lichtstrahlen stärker einschränkt als Linsenrahmen.

Reis. 6. BB - Aperturblende; B 1 B 1 - Eintrittsschüler; B 2 B 2 - Austrittspupille.

Die Aperturblende des Sprengstoffs befindet sich oft zwischen den einzelnen Komponenten (Linsen) eines komplexen optischen Systems (Abb. 6), sie kann aber auch vor oder nach dem System platziert werden.

Wenn BB die eigentliche Aperturblende ist (Abb. 6) und B 1 B 1 und B 2 B 2 ihre Bilder im vorderen und hinteren Teil des Systems sind, dann werden alle Strahlen, die durch die BB gegangen sind, durch B 1 gehen B 1 und B 2 B 2 und umgekehrt, d.h. jede der Blenden BB, B 1 B 1 , B 2 B 2 begrenzt die aktiven Strahlen.

Die Eintrittspupille ist diejenige der realen Löcher oder ihrer Bilder, die den einfallenden Strahl am stärksten begrenzt, d.h. im kleinsten Winkel vom Schnittpunkt der optischen Achse mit der Objektebene gesehen.

Die Austrittspupille ist ein Loch oder sein Bild, das den Strahl begrenzt, der das System verlässt. Die Eintritts- und Austrittspupillen sind bezüglich des gesamten Systems konjugiert.

Die Rolle der Eintrittspupille kann das eine oder andere Loch oder sein Bild (real oder imaginär) spielen. In einigen wichtigen Fällen ist das abgebildete Objekt ein beleuchtetes Loch (z. B. der Schlitz eines Spektrographen), und die Beleuchtung erfolgt direkt durch eine nahe dem Loch angeordnete Lichtquelle oder mittels eines Hilfskondensors. Die Rolle der Eintrittspupille kann dabei je nach Standort die Begrenzung der Quelle oder ihres Bildes, die Begrenzung des Kondensors usw. spielen.

Liegt die Aperturblende vor dem System, so fällt sie mit der Eintrittspupille zusammen und bildet in diesem System die Austrittspupille ab. Wenn es hinter dem System liegt, fällt es mit der Austrittspupille zusammen, und sein Bild im System ist die Eintrittspupille. Liegt die Aperturblende des Sprengstoffs innerhalb des Systems (Fig. 6), so dient ihr Bild B 1 B 1 im vorderen Bereich des Systems als Eintrittspupille und das Bild B 2 B 2 im hinteren Bereich des Systems als Austrittspupille. Der Winkel, unter dem der Radius der Eintrittspupille vom Schnittpunkt der Achse mit der Objektebene aus gesehen wird, wird als "Öffnungswinkel" bezeichnet, und der Winkel, unter dem der Radius der Austrittspupille von diesem Punkt aus sichtbar ist Schnittpunkt der Achse mit der Bildebene ist der Projektionswinkel oder Austrittsöffnungswinkel. [ 3 ]

Kapitel 4. Moderne optische Systeme.

Eine dünne Linse ist das einfachste optische System. Einfache dünne Linsen werden hauptsächlich in Form von Gläsern für Brillen verwendet. Außerdem ist die Verwendung einer Linse als Lupe bekannt.

Die Wirkung vieler optischer Geräte - einer Projektionslampe, einer Kamera und anderer Geräte - kann schematisch mit der Wirkung dünner Linsen verglichen werden. Eine dünne Linse liefert jedoch nur in dem relativ seltenen Fall ein gutes Bild, wenn man sich auf einen schmalen einfarbigen Strahl beschränken kann, der von der Quelle entlang der optischen Hauptachse oder in einem großen Winkel dazu kommt. Bei den meisten praktischen Problemen, bei denen diese Bedingungen nicht erfüllt sind, ist das von einer dünnen Linse erzeugte Bild ziemlich unvollkommen. Daher greift man in den meisten Fällen auf die Konstruktion komplexerer optischer Systeme zurück, die eine große Anzahl von brechenden Oberflächen aufweisen und nicht durch die Anforderung der Nähe dieser Oberflächen (eine Anforderung, die eine dünne Linse erfüllt) begrenzt sind. [ vier ]

Im Allgemeinen ist das menschliche Auge ein kugelförmiger Körper mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm, der als Augapfel bezeichnet wird (Abb. 10). Die undurchsichtige und starke äußere Hülle des Auges wird als Sklera bezeichnet, und ihr transparenter und konvexerer vorderer Teil wird als Hornhaut bezeichnet. Auf der Innenseite ist die Sklera mit einer Aderhaut bedeckt, die aus Blutgefäßen besteht, die das Auge versorgen. Gegen die Hornhaut geht die Aderhaut in die bei verschiedenen Menschen ungleich gefärbte Iris über, die durch eine Kammer mit einer durchsichtigen wässrigen Masse von der Hornhaut getrennt ist.

Die Iris hat ein rundes Loch

Pupillen genannt, deren Durchmesser variieren kann. Somit spielt die Iris die Rolle eines Zwerchfells, das den Lichtzugang zum Auge reguliert. Bei hellem Licht verkleinert sich die Pupille, bei schwachem Licht vergrößert sie sich. Im Inneren des Augapfels hinter der Iris befindet sich die Linse, eine bikonvexe Linse aus einer transparenten Substanz mit einem Brechungsindex von etwa 1,4. Die Linse wird von einem ringförmigen Muskel begrenzt, der die Krümmung ihrer Oberflächen und damit ihre optische Stärke verändern kann.

Wenn der Ringmuskel des Auges entspannt ist, wird das Bild entfernter Objekte auf der Netzhaut erhalten. Im Allgemeinen ist das Gerät des Auges so beschaffen, dass eine Person ohne Spannung Objekte sehen kann, die sich nicht näher als 6 m vom Auge befinden. Das Bild näherer Objekte wird in diesem Fall hinter der Netzhaut erhalten. Um ein klares Bild eines solchen Objekts zu erhalten, drückt der ringförmige Muskel die Linse immer mehr zusammen, bis das Bild des Objekts auf der Netzhaut ist, und hält dann die Linse in einem komprimierten Zustand.

Die „Fokussierung“ des menschlichen Auges erfolgt also durch Veränderung der Brechkraft der Linse mit Hilfe des Ringmuskels. Die Fähigkeit des optischen Systems des Auges, unterschiedliche Bilder von Objekten zu erstellen, die sich in unterschiedlichen Entfernungen von ihm befinden, wird Akkommodation genannt (vom lateinischen "Akkomodation" - Anpassung). Beim Betrachten sehr weit entfernter Objekte treten parallele Strahlen in das Auge ein. In diesem Fall wird gesagt, dass das Auge bis ins Unendliche akkommodiert ist.

Kapitel 5. Optische Systeme, die das Auge bewaffnen.

Obwohl das Auge keine dünne Linse ist, kann man in ihm dennoch einen Punkt finden, durch den die Strahlen praktisch ohne Brechung gehen, d.h. Punkt, der die Rolle des optischen Zentrums spielt. Das optische Zentrum des Auges befindet sich innerhalb der Linse nahe ihrer Rückseite. Der Abstand h vom Sehzentrum zur Netzhaut, Augentiefe genannt, beträgt für ein normales Auge 15 mm.

Wenn man die Position des optischen Zentrums kennt, kann man leicht ein Bild von jedem Objekt auf der Netzhaut des Auges erstellen. Das Bild ist immer real, reduziert und invers (Abb. 11, a). Der Winkel φ, unter dem das Objekt S 1 S 2 vom optischen Zentrum O aus gesehen wird, wird Sichtwinkel genannt.

Das Retikulum hat eine komplexe Struktur und besteht aus separaten lichtempfindlichen Elementen. Daher werden zwei Punkte eines Objekts, die so nahe beieinander liegen, dass ihr Bild auf der Netzhaut in dasselbe Element fällt, vom Auge als ein Punkt wahrgenommen. Der minimale Blickwinkel, bei dem zwei Leuchtpunkte oder zwei schwarze Punkte auf weißem Grund noch getrennt vom Auge wahrgenommen werden, beträgt etwa eine Minute. Das Auge erkennt schlecht die Details eines Objekts, das es in einem Winkel von weniger als 1 "sieht. Dies ist der Winkel, in dem ein Segment sichtbar ist, dessen Länge 1 cm in einem Abstand von 34 cm vom Auge beträgt. In Schlechte Beleuchtung (in der Dämmerung), erhöht sich der minimale Auflösungswinkel und kann 1º erreichen.

Wenn wir das Objekt näher an das Auge bringen, vergrößern wir den Blickwinkel und erhalten daher

die Fähigkeit, feine Details besser zu unterscheiden. Allerdings können wir dem Auge nicht sehr nahe kommen, da die Akkommodationsfähigkeit des Auges begrenzt ist. Für ein normales Auge ist die günstigste Entfernung zum Betrachten eines Objekts etwa 25 cm, bei der das Auge Details ohne übermäßige Ermüdung recht gut erkennen kann. Diese Entfernung wird als beste Sichtweite bezeichnet. für ein kurzsichtiges Auge ist dieser Abstand etwas geringer. Daher sehen kurzsichtige Menschen, indem sie das betreffende Objekt näher an das Auge bringen als normalsichtige oder weitsichtige Menschen, es in einem größeren Blickwinkel und können kleine Details besser unterscheiden.

Mit Hilfe optischer Instrumente wird eine deutliche Vergrößerung des Blickwinkels erreicht. Entsprechend ihrem Zweck können optische Geräte, die das Auge scharf machen, in die folgenden großen Gruppen eingeteilt werden.

1. Geräte zur Untersuchung sehr kleiner Objekte (Lupe, Mikroskop). Diese Geräte „vergrößern“ gewissermaßen die betreffenden Objekte.

2. Instrumente zum Betrachten entfernter Objekte (Spektiv, Fernglas, Teleskop usw.). diese Geräte bringen gewissermaßen die fraglichen Objekte „näher“.

Durch die Vergrößerung des Blickwinkels bei Verwendung eines optischen Instruments vergrößert sich die Abbildung eines Objekts auf der Netzhaut im Vergleich zur Abbildung mit bloßem Auge und damit die Fähigkeit, Details zu erkennen. Das Verhältnis der Länge b auf der Netzhaut im Fall des bewaffneten Auges b "zur Länge des Bildes für das bloße Auge b (Abb. 11, b) wird als Vergrößerung des optischen Geräts bezeichnet.

Mit Hilfe von Abb. 11b ist leicht zu erkennen, dass die Zunahme von N auch gleich dem Verhältnis des Blickwinkels φ" beim Betrachten eines Objekts durch ein Instrument zum Blickwinkel φ für das bloße Auge ist, weil φ" und φ klein sind. [ 2,3 ] Also,

N \u003d b " / b \u003d φ" / φ,

wobei N die Vergrößerung des Objekts ist;

b" ist die Länge des Bildes auf der Netzhaut für das bewaffnete Auge;

b ist die Länge des Bildes auf der Netzhaut für das bloße Auge;

φ" ist der Blickwinkel beim Betrachten eines Objekts durch ein optisches Instrument;

φ ist der Blickwinkel beim Betrachten eines Objekts mit bloßem Auge.

Eines der einfachsten optischen Geräte ist ein Vergrößerungsglas - eine Sammellinse, die zum Betrachten vergrößerter Bilder kleiner Objekte entwickelt wurde. Die Linse wird nahe an das Auge selbst gebracht und das Objekt wird zwischen Linse und Hauptfokus platziert. Das Auge sieht ein virtuelles und vergrößertes Bild des Objekts. Es ist am bequemsten, ein Objekt durch eine Lupe mit einem völlig entspannten Auge zu untersuchen, das auf unendlich eingestellt ist. Dazu wird das Objekt in die Hauptbrennebene der Linse gebracht, so dass die aus jedem Punkt des Objekts austretenden Strahlen hinter der Linse parallele Strahlenbündel bilden. Auf Abb. 12 zeigt zwei solche Strahlen, die von den Rändern des Objekts kommen. Beim Eintritt in das unendlich akkommodierte Auge werden Bündel paralleler Strahlen auf die Netzhaut fokussiert und geben hier ein klares Bild des Objekts.

Winkelvergrößerung. Das Auge befindet sich sehr nahe an der Linse, sodass der Blickwinkel als Winkel 2γ angenommen werden kann, der von den Strahlen gebildet wird, die von den Kanten des Objekts durch das optische Zentrum der Linse kommen. Wenn es keine Lupe gäbe, müssten wir das Objekt in der Entfernung der besten Sicht (25 cm) vom Auge platzieren und der Blickwinkel wäre gleich 2β. Betrachten wir rechtwinklige Dreiecke mit Beinen von 25 cm und F cm und bezeichnen die Hälfte des Objekts Z, können wir schreiben:

wobei 2γ der Blickwinkel bei Betrachtung durch ein Vergrößerungsglas ist;

2β - Blickwinkel bei Betrachtung mit bloßem Auge;

F ist der Abstand vom Objekt zur Lupe;

Z ist die halbe Länge des betreffenden Objekts.

Berücksichtigt man, dass kleine Details normalerweise durch eine Lupe betrachtet werden und daher die Winkel γ und β klein sind, können die Tangenten durch Winkel ersetzt werden. Somit wird der folgende Ausdruck zum Vergrößern der Lupe = = erhalten.

Daher ist die Vergrößerung der Lupe proportional zu 1 / F, dh ihrer optischen Leistung.

Ein Gerät, mit dem Sie bei der Untersuchung kleiner Objekte eine große Vergrößerung erzielen können, wird als Mikroskop bezeichnet.

Das einfachste Mikroskop besteht aus zwei Sammellinsen. Eine sehr kurzbrennweitige Linse L 1 ergibt ein stark vergrößertes reelles Bild des Objekts P "Q" (Fig. 13), das vom Okular als Lupe betrachtet wird.

Lassen Sie uns die lineare Zunahme bezeichnen, die durch die Linse durch n 1 und durch das Okular durch n 2 gegeben ist, dies bedeutet, dass = n 1 und = n 2,

wobei P"Q" ein vergrößertes reelles Bild des Objekts ist;

PQ ist die Größe des Objekts;

Wenn wir diese Ausdrücke multiplizieren, erhalten wir = n 1 n 2,

wobei PQ die Größe des Objekts ist;

P""Q"" - vergrößertes imaginäres Bild des Objekts;

n 1 - lineare Vergrößerung der Linse;

n 2 - lineare Vergrößerung des Okulars.

Dies zeigt, dass die Vergrößerung eines Mikroskops gleich dem Produkt der Vergrößerungen ist, die durch das Objektiv und das Okular separat gegeben sind. Daher ist es möglich, Instrumente zu bauen, die sehr hohe Vergrößerungen liefern – bis zu 1000 und noch mehr. Bei guten Mikroskopen sind Objektiv und Okular komplex.

Das Okular besteht meist aus zwei Linsen, das Objektiv ist wesentlich komplizierter. Der Wunsch nach hohen Vergrößerungen zwingt zur Verwendung von kurzbrennweitigen Objektiven mit sehr hoher optischer Leistung. Das betrachtete Objekt wird sehr nahe an der Linse platziert und gibt ein breites Strahlenbündel ab, das die gesamte Oberfläche der ersten Linse ausfüllt. Somit werden sehr ungünstige Bedingungen für eine scharfe Abbildung geschaffen: dicke Linsen und außermittige Strahlen. Um also alle möglichen Mängel zu beheben, muss man auf Kombinationen vieler Linsen verschiedener Glasarten zurückgreifen.

Bei modernen Mikroskopen ist die theoretische Grenze fast erreicht. Selbst sehr kleine Objekte können durch ein Mikroskop gesehen werden, aber ihre Bilder erscheinen als kleine Punkte, die keine Ähnlichkeit mit dem Objekt haben.

Bei der Untersuchung solch kleiner Partikel kommt das sogenannte Ultramikroskop zum Einsatz, das ist ein herkömmliches Mikroskop mit einem Kondensor, der es ermöglicht, das betrachtete Objekt von der Seite, senkrecht zur Mikroskopachse, intensiv zu beleuchten.

Mit einem Ultramikroskop ist es möglich, Partikel zu erkennen, deren Größe Millimikrometer nicht überschreitet.

Das einfachste Spektiv besteht aus zwei Sammellinsen. Eine Linse, die dem betrachteten Objekt zugewandt ist, wird als Objektiv bezeichnet, die andere, die dem Auge des Betrachters zugewandt ist, wird als Okular bezeichnet.

Die Linse L 1 gibt ein echtes inverses und stark verkleinertes Bild des Objekts P 1 Q 1 , das nahe dem Hauptfokus der Linse liegt. Das Okular wird so platziert, dass das Bild des Objekts im Mittelpunkt steht. In dieser Position übernimmt das Okular die Rolle einer Lupe, mit der das eigentliche Bild des Objekts betrachtet wird.

Die Wirkung einer Pfeife sowie einer Lupe besteht darin, den Blickwinkel zu vergrößern. Mit Hilfe eines Rohres werden Objekte in der Regel in Entfernungen betrachtet, die um ein Vielfaches größer sind als ihre Länge. Daher kann der Blickwinkel, unter dem das Objekt ohne Tubus gesehen wird, als der Winkel 2β angenommen werden, der von den Strahlen gebildet wird, die von den Rändern des Objekts durch das optische Zentrum der Linse kommen.

Das Bild wird unter einem Winkel von 2γ gesehen und liegt fast genau im Brennpunkt F des Objektivs und im Brennpunkt F 1 des Okulars.

Betrachten wir zwei rechtwinklige Dreiecke mit einem gemeinsamen Schenkel Z" , können wir schreiben:

F - Linsenfokus;

F 1 - Okularfokus;

Z" ist die halbe Länge des betreffenden Objekts.

Die Winkel β und γ sind nicht groß, daher können mit ausreichender Näherung tgβ und tgγ durch Winkel ersetzt werden, und dann die Erhöhung im Rohr = ,

wobei 2γ der Winkel ist, in dem das Bild des Objekts sichtbar ist;

2β - der Blickwinkel, unter dem das Objekt mit bloßem Auge sichtbar ist;

F - Linsenfokus;

F 1 - Okularfokus.

Die Winkelvergrößerung des Tubus wird durch das Verhältnis der Brennweite des Objektivs zur Brennweite des Okulars bestimmt. Um eine hohe Vergrößerung zu erhalten, müssen Sie ein Objektiv mit langer Brennweite und ein Okular mit kurzer Brennweite verwenden. [ eines ]

Eine Projektionsvorrichtung wird verwendet, um Betrachtern auf dem Bildschirm ein vergrößertes Bild von Zeichnungen, Fotografien oder Zeichnungen zu zeigen. Eine Zeichnung auf Glas oder auf einem transparenten Film wird als Dias bezeichnet, und der Apparat selbst, der zum Anzeigen solcher Zeichnungen bestimmt ist, wird als Diaskop bezeichnet. Wenn das Gerät darauf ausgelegt ist, undurchsichtige Bilder und Zeichnungen anzuzeigen, wird es als Episkop bezeichnet. Ein Gerät, das für beide Fälle ausgelegt ist, wird als Epidiaskop bezeichnet.

Eine Linse, die ein Bild eines Objekts davor erzeugt, wird als Linse bezeichnet. Typischerweise ist ein Objektiv ein optisches System, das die wichtigsten Nachteile einzelner Objektive eliminiert. Damit das Bild eines Objekts für das Publikum gut sichtbar ist, muss das Objekt selbst hell beleuchtet sein.

Das Schema der Projektorvorrichtung ist in Fig. 16 gezeigt.

Die Lichtquelle S ist in der Mitte eines Hohlspiegels (Reflektors) R angeordnet. Licht kommt direkt von der Quelle S und wird vom Reflektor reflektiert R, fällt auf den Kondensor K, der aus zwei plankonvexen Linsen besteht. Der Kondensor sammelt diese Lichtstrahlen weiter

Im Rohr A, Kollimator genannt, befindet sich ein schmaler Schlitz, dessen Breite durch Drehen einer Schraube eingestellt werden kann. Vor dem Spalt wird eine Lichtquelle platziert, deren Spektrum untersucht werden soll. Der Schlitz befindet sich in der Brennebene des Kollimators, und daher treten die Lichtstrahlen aus dem Kollimator in Form eines parallelen Bündels aus. Nach Passieren des Prismas werden die Lichtstrahlen in die Röhre B geleitet, durch die das Spektrum beobachtet wird. Wenn das Spektroskop für Messungen vorgesehen ist, wird dem Spektrumsbild mit einem speziellen Gerät ein Skalenbild mit Teilungen überlagert, mit dem Sie die Position der Farblinien im Spektrum genau bestimmen können.

Bei der Untersuchung eines Spektrums ist es oft sinnvoller, es zu fotografieren und dann mit einem Mikroskop zu untersuchen.

Ein Gerät zum Fotografieren von Spektren wird als Spektrograph bezeichnet.

Das Schema des Spektrographen ist in Abb. 1 dargestellt. achtzehn.

Das Emissionsspektrum wird mit Hilfe einer Linse L 2 auf Mattglas AB fokussiert, das beim Fotografieren durch eine fotografische Platte ersetzt wird. [ 2 ]

Von den Instrumenten verbreiteten sich zuerst Projektoren zum Messen und Kontrollieren von Teilen mit komplexer Kontur und kleinen Abmessungen.

Das zweithäufigste Gerät ist ein universelles Messmikroskop, bei dem sich das Messteil auf einem Längsschlitten und das Kopfmikroskop auf einem Querschlitten bewegt.

Auch optische Messgeräte sind in der Geodäsie weit verbreitet (Wasserwaage, Theodolit etc.).

Kapitel 6. Anwendung optischer Systeme in Wissenschaft und Technik.

Die Anwendung sowie die Rolle optischer Systeme in Wissenschaft und Technik ist sehr groß. Ohne das Studium optischer Phänomene und ohne die Entwicklung optischer Instrumente wäre die Menschheit nicht auf einem so hohen Stand der technologischen Entwicklung.

Fast alle modernen optischen Instrumente sind für die direkte visuelle Beobachtung optischer Phänomene ausgelegt.

Die Gesetze der Bildkonstruktion dienen als Grundlage für die Konstruktion verschiedener optischer Geräte. Der Hauptteil jedes optischen Geräts ist ein optisches System. Bei manchen optischen Geräten wird das Bild auf dem Bildschirm aufgenommen, während andere Geräte dafür ausgelegt sind, mit dem Auge zu arbeiten. im letzteren Fall stellen die Vorrichtung und das Auge sozusagen ein einziges optisches System dar, und das Bild wird auf der Netzhaut des Auges erhalten.

Durch die Untersuchung einiger chemischer Eigenschaften von Substanzen erfanden Wissenschaftler eine Möglichkeit, ein Bild auf festen Oberflächen zu fixieren, und es wurden optische Systeme verwendet, die aus Linsen bestanden, um Bilder auf diese Oberfläche zu projizieren. So erhielt die Welt Foto- und Filmkameras, und mit der anschließenden Entwicklung von Elektronik erschienen Video- und Digitalkameras.

Um kleine Objekte zu untersuchen, die für das Auge fast unsichtbar sind, wird eine Lupe verwendet, und wenn ihre Vergrößerung nicht ausreicht, werden Mikroskope verwendet. Mit modernen optischen Mikroskopen können Sie das Bild bis zu 1000-fach und mit Elektronenmikroskopen zehntausendfach vergrößern. Dadurch ist es möglich, Objekte auf molekularer Ebene zu untersuchen.

Ohne „Galileische Röhre“ und „Kepler-Röhre“ wäre die moderne astronomische Forschung nicht möglich. Die Galileo-Röhre, die häufig in gewöhnlichen Theaterferngläsern verwendet wird, gibt ein direktes Bild des Objekts, die Kepler-Röhre - invertiert. Wenn der Kepler-Tubus daher für terrestrische Beobachtungen verwendet werden soll, wird er mit einem Umkehrsystem (einer zusätzlichen Linse oder einem Prismensystem) ausgestattet, wodurch das Bild gerade wird. Ein Beispiel für ein solches Gerät sind Prismenferngläser.

Der Vorteil des Kepler-Rohrs besteht darin, dass es ein zusätzliches Zwischenbild hat, in dessen Ebene Sie eine Messskala, eine Fotoplatte zum Fotografieren usw. platzieren können. Infolgedessen wird in der Astronomie und in allen messtechnischen Fällen das Kepler-Rohr verwendet.

Neben Teleskopen, die nach Art des Spektivs gebaut sind, sind Refraktoren, Spiegelteleskope oder Reflektoren in der Astronomie sehr wichtig.

Die Beobachtungsmöglichkeiten, die jedes Teleskop bietet, werden durch den Durchmesser seiner Öffnung bestimmt. Daher ist seit der Antike das wissenschaftliche und technische Denken darauf ausgerichtet, es zu finden

wie man große Spiegel und Linsen herstellt.

Mit dem Bau jedes neuen Teleskops erweitert sich der Radius des von uns beobachteten Universums.

Die visuelle Wahrnehmung des Außenraums ist ein komplexer Vorgang, bei dem der wesentliche Umstand darin besteht, dass wir unter normalen Bedingungen zwei Augen verwenden. Durch die große Beweglichkeit der Augen fixieren wir schnell einen Punkt des Objekts nach dem anderen; Gleichzeitig können wir die Entfernung zu den betrachteten Objekten abschätzen und diese Entfernungen miteinander vergleichen. Eine solche Bewertung gibt eine Vorstellung von der Raumtiefe, von der volumetrischen Verteilung der Details eines Objekts und ermöglicht das stereoskopische Sehen.

Stereoskopische Bilder 1 und 2 werden mit Linsen L 1 und L 2 betrachtet, die jeweils vor einem Auge angeordnet sind. Die Bilder befinden sich in den Brennebenen der Linsen, und daher liegen ihre Bilder im Unendlichen. Beide Augen sind auf unendlich akkommodiert. Die Bilder beider Aufnahmen werden als ein in der S-Ebene liegendes Reliefobjekt wahrgenommen.

Das Stereoskop wird heute häufig verwendet, um Geländefotos zu untersuchen. Durch das Fotografieren des Gebiets von zwei Punkten aus erhält man zwei Bilder, bei Betrachtung durch ein Stereoskop kann man das Gelände deutlich sehen. Die hohe Schärfe des stereoskopischen Sehens ermöglicht es, mit einem Stereoskop Fälschungen von Dokumenten, Geld etc. zu erkennen.

Bei militärisch-optischen Beobachtungsinstrumenten (Ferngläser, Stereotuben) sind die Abstände zwischen den Linsenmitten immer viel größer als der Augenabstand, und entfernte Objekte erscheinen viel markanter als beim Beobachten ohne Instrument.

Die Untersuchung der Eigenschaften von Licht, das sich in Körpern mit hohem Brechungsindex ausbreitet, führte zur Entdeckung der Totalreflexion. Diese Eigenschaft wird in großem Umfang bei der Herstellung und Verwendung optischer Fasern genutzt. Mit Glasfaser können Sie jede optische Strahlung verlustfrei leiten. Die Verwendung von Glasfasern in Kommunikationssystemen ermöglichte es, Hochgeschwindigkeitskanäle zum Empfangen und Senden von Informationen zu erhalten.

Totalreflexion ermöglicht die Verwendung von Prismen anstelle von Spiegeln. Prismatische Ferngläser und Periskope sind nach diesem Prinzip aufgebaut.

Die Verwendung von Lasern und Fokussiersystemen ermöglicht es, Laserstrahlung auf einen Punkt zu fokussieren, was beim Schneiden verschiedener Substanzen, in Geräten zum Lesen und Beschreiben von CDs und in Laser-Entfernungsmessern verwendet wird.

Optische Systeme sind in der Geodäsie zur Messung von Winkeln und Höhen weit verbreitet (Wasserwaagen, Theodolite, Sextanten etc.).

Die Verwendung von Prismen zur Zerlegung von weißem Licht in Spektren führte zur Entwicklung von Spektrographen und Spektroskopen. Sie ermöglichen die Beobachtung der Absorptions- und Emissionsspektren von Feststoffen und Gasen. Mit der Spektralanalyse können Sie die chemische Zusammensetzung einer Substanz herausfinden.

Die Verwendung der einfachsten optischen Systeme - dünne Linsen - ermöglichte vielen Menschen mit Defekten im visuellen System, normal zu sehen (Brille, Augenlinsen usw.).

Dank optischer Systeme wurden viele wissenschaftliche Entdeckungen und Errungenschaften gemacht.

Optische Systeme werden in allen Bereichen wissenschaftlicher Tätigkeit von der Biologie bis zur Physik eingesetzt. Daher können wir sagen, dass der Anwendungsbereich optischer Systeme in Wissenschaft und Technik grenzenlos ist. [4.6]

Fazit.

Referenzliste.

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6. Sivukhin D.V. Allgemeiner Physikkurs: Optik - M.: Nauka, 1980. - 751s.

Lichtinterferenz- das Phänomen der Umverteilung des Lichtflusses im Raum, wenn zwei (oder mehrere) kohärente Lichtwellen überlagert werden, wodurch an einigen Stellen Maxima und an anderen Intensitätsminima auftreten.

kohärent sogenannte Wellen, deren Phasendifferenz sich weder räumlich noch zeitlich ändert. Die Bedingung für die maximale Intensität für die Phasendifferenz ; Mindestbedingung

Um kohärente Lichtwellen zu erhalten, werden Verfahren verwendet, um eine von einer Quelle emittierte Welle in zwei oder mehr Teile zu trennen, die, nachdem sie verschiedene optische Pfade durchlaufen haben, einander überlagert werden.

Die Trennung in zwei kohärente Wellen möge an einem bestimmten Punkt O erfolgen. Vor dem Punkt M, an dem das Interferenzmuster beobachtet wird, eine Welle in einem Medium mit einem Brechungsindex n 1 den Weg S 1 zurückgelegt, der zweite - in einem Medium mit einem Brechungsindex n 2 – Pfad S 2 . Die Phasendifferenz der von den Wellen im Punkt M angeregten Schwingungen ist gleich

Das Produkt der geometrischen Weglänge S einer Lichtwelle in einem gegebenen Medium mit dem Exponenten n Brechung dieses Mediums wird als optische Weglänge bezeichnet L, a  = (L 2 – L 1 ) - die Differenz der optischen Längen der von den Wellen durchlaufenen Wege - wird als optische Wegdifferenz bezeichnet. Wir berücksichtigen, dass /c=2v/c=2/ 0 , wobei  0 die Wellenlänge im Vakuum ist.

Interferenzmaximalbedingung: Der optische Wegunterschied ist gleich einer ganzen Zahl von Wellen und die am Punkt M durch beide Wellen angeregten Schwingungen treten in der gleichen Phase auf  = ± m , wo ( m = 0, 1, 2,...).

Interferenz-Mindestbedingung: Der optische Gangunterschied ist gleich einer halben ganzen Zahl von Wellen und die Schwingungen, die am Punkt M durch die Wellen angeregt werden, treten gegenphasig auf
, wo ( m = 0, 1, 2,...).

Lage der Beleuchtungsmaxima bei Beobachtung der Interferenz durch Young-Spalte X max = ±t (l/ d)  , wo m ist die Ordnung des Maximums, d- Abstand zwischen den Schlitzen, l – Abstand zum Bildschirm; Tiefs x Mindest = ± (m+1/2)(l/ d)  .

Der Abstand zwischen zwei benachbarten Minima, Breite des Interferenzstreifens genannt, ist  x = (l/ d)  .

Und Interferenzin dünnFilme:

optischer Wegunterschied

G
de n der relative Brechungsindex des Films ist, φ der Lichteinfallswinkel ist. Der Term ±/2 ist auf den Verlust einer Halbwelle zurückzuführen, wenn Licht von der Grenzfläche reflektiert wird. Wenn ein n> n 0 (n 0 der Brechungsindex des Mediums ist, in dem sich der Film befindet), dann tritt bei Reflexion an der oberen Oberfläche des Films der Verlust einer Halbwelle auf, und der obige Term hat ein Minuszeichen, wenn n< n 0 , dann tritt der Verlust der Halbwelle auf der unteren Oberfläche des Films auf und /2 hat ein Pluszeichen.

Radien dunkler Ringe im Auflicht und helle Newtonsche Ringe im Durchlicht
, wobei m = 1, 2,.. die Ringnummer ist, R ist der Krümmungsradius der Linse.

Wellenbeugung: Eine Lichtwelle, die sich um die Grenzen undurchsichtiger Körper biegt, wobei eine Interferenzumverteilung von Energie in verschiedene Richtungen entsteht.

P
Huygens-Fresnel-Prinzip: Jeder Punkt der Wellenfront ist eine Quelle von Wellen, die sich mit einer für ein gegebenes Medium charakteristischen Geschwindigkeit ausbreiten. Die Einhüllende dieser Wellen gibt die Position der Wellenfront zum nächsten Zeitpunkt an. Alle Punkte der Wellenfront schwingen mit der gleichen Frequenz und in der gleichen Phase und stellen daher eine Menge kohärenter Quellen dar. Die Berücksichtigung der Amplituden und Phasen der Sekundärwellen ermöglicht es, die Amplitude der resultierenden Welle an jedem Punkt im Raum zu finden.

Fresnel-Beugung(von der sphärischen Wellenfront).

Fresnel-Zonenradien:
, wo a ist die Entfernung von der Quelle zum Bildschirm, b ist der Abstand vom Schirm mit einem Loch zum Beugungsbeobachtungsschirm, m = 1,2,3...

Wenn eine gerade Anzahl von Fresnel-Zonen durch das Loch geht, wird im Zentrum des Beugungsmusters ein dunkler Fleck beobachtet, wenn eine ungerade Anzahl, dann ein heller.

Fraunhofer Beugung(von einer flachen Wellenfront).

Die Bedingung für die Beobachtung von Beugungsminima von einem Spalt
(t = 1, 2, 3…).

Beugungsgitter ist ein System sich periodisch wiederholender Inhomogenitäten.

Gitterperioded der Abstand zwischen den Achsen zweier benachbarter Schlitze ist.

Der Zustand der Hauptbeugungsmaxima des Beugungsgitters
, (t= 1, 2, 3…).

Gitterwinkeldispersion
es ist gleich

Die Auflösung des Beugungsgitters bestimmt das Intervall δλ, in dem zwei eng benachbarte Wellenlängen des Spektrums λ 1 und λ 2 als getrennte Linien wahrgenommen werden:
, wo N ist die Gesamtzahl der Gitterspalte, in die Licht während der Beugung eintritt.

Polarisiertes Licht wird als Licht bezeichnet, bei dem die Schwingungsrichtungen des Lichtvektors irgendwie geordnet sind. Die Ebene, die durch die Schwingungsrichtung des Lichtvektors verläuft E eben polarisierte Welle und die Ausbreitungsrichtung dieser Welle wird als Schwingungsebene und als Schwingungsebene des Vektors bezeichnet H Polarisationsebene genannt. Ebenes polarisiertes Licht ist der Grenzfall von elliptisch polarisiertem Licht – Licht, für das der Vektor E (Vektor H ) ändert sich mit der Zeit so, dass sein Ende eine Ellipse beschreibt, die in einer Ebene senkrecht zum Balken liegt. Entartet die Polarisationsellipse zu einer Geraden (wenn die Phasendifferenz  gleich Null oder  ist), dann handelt es sich um das oben betrachtete linear polarisierte Licht, wenn es zu einem Kreis (wenn =±/2 und die Amplituden der kombinierten Wellen gleich sind), dann haben wir es weltweit mit Polarisierung zu tun.

Der Polarisationsgrad ist die Größe
,wo ich maximal und ich min - maximale und minimale Lichtintensität, die zwei zueinander senkrechten Komponenten des Vektors E entsprechen. Für natürliches Licht ich max= ich min und R= 0, für planar polarisiert ich min = 0 und R = 1.

GesetzMalus: ich = ich 0 cos 2 , wobei ich 0 die Intensität des auf den Analysator einfallenden polarisierten Lichts ist; α ist der Winkel zwischen den Übertragungsebenen des Polarisators und Analysators, ich ist die Intensität des polarisierten Lichts, das den Analysator verlässt.

Wenn Licht in einem Winkel auf die dielektrische Oberfläche fällt, der die Beziehung tgi B = n 21 erfüllt, wobei n 21 der Brechungsindex des zweiten Mediums relativ zum ersten ist, ist der reflektierte Strahl plan polarisiert (enthält nur Schwingungen senkrecht zur Ebene von Vorfall). Der gebrochene Strahl unter dem Einfallswinkel i B (Brewster-Winkel) ist maximal, aber nicht vollständig polarisiert.

Brewsters Gesetz: i B + β = π/2 , wobei β der Brechungswinkel ist.

Typ