Взаимодействие науки и техники Геометрическая оптика и оптические

Взаимодействие науки и техники Геометрическая оптика и оптические приборы.

Геометрическая оптика — раздел оптики, Геометрическая оптика изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.

Законы геометрической оптики: • • • Закон прямолинейного распространения света Закон независимого распространения лучей Закон отражения света Закон преломления света (закон Снелла) Закон обратимости светового луча

Закон прямолинейного распространения света В прозрачной однородной среде свет распространяется по прямым линиям. В связи с законом прямолинейного распространения света появилось понятие световой луч, которое имеет геометрический смысл как линия, вдоль которой распространяется свет. Реальный физический смысл имеют световые пучки конечной ширины. Световой луч можно рассматривать как ось светового пучка. Поскольку свет, как и всякое излучение, переносит энергию, то можно говорить, что световой луч указывает направление переноса энергии световым пучком. Также закон прямолинейного распространения света позволяет объяснить, как возникают солнечные и лунные затмения.

Закон независимого распространения лучей второй закон геометрической оптики, который утверждает, что световые лучи распространяются независимо друг от друга. Так, например, устанавливая непрозрачный экран на пути пучка световых лучей экранируется (исключается) из состава пучка некоторая его часть. Однако, по свойству независимости необходимо считать, что действие лучей оставшихся незаэкранированными от этого не изменится. То есть предполагается, что лучи не влияют друг на друга, и распространяются так, как будто других лучей, кроме рассматриваемого, не существует.

Закон отражения света устанавливает изменение направления хода светового луча в результате встречи с отражающей (зеркальной) поверхностью: падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к отражающей поверхности в точке падения, и эта нормаль делит угол между лучами на две равные части. Широко распространённая, но менее точная формулировка «угол падения равен углу отражения» не указывает точное направление отражения луча.

Закон преломления света (Закон Снелла) описывает преломление света на границе двух сред. Также применим и для описания преломления волн другой природы, например звуковых. Закон был открыт в начале XVII века голландским математиком Виллебрордом Снеллом, известным также под латинизированным именем Снеллиус. Угол падения света на поверхность связан с углом преломления соотношением

Закон обратимости светового луча Луч света, распространившийся по определённой траектории в одном направлении, повторит свой ход в точности при распространении и в обратном направлении.

Разделы геометрической оптики: • расчёт оптических систем в параксиальном приближении • распространение света вне параксиального приближения, формирование каустик и прочих особенностей световых фронтов. • распространение света в неоднородных и неизотропных средах (градиентная оптика) • распространение света в волноводах и оптоволокне • распространение света в гравитационных полях массивных астрофизических объектов, гравитационное линзирование

Оптические приборы Оптический прибор (англ. optical instrument) — конструктивным образом оформленная для выполнения конкретной задачи оптическая система, состоящая, по крайней мере, из одного из базовых оптических элементов. В состав оптического прибора могут входить источники света и приёмники излучения. В иной формулировке, Прибор называют оптическим, если хотя бы одна его основная функция выполняется оптической системой.

Базовые оптические элементы Также называются оптическими деталями. Исторически такими элементами являлись: • линзы; • призмы; • зеркала В XIX веке эта триада была дополнена поляризаторами и дифракционными элементами (дифракционная решётка, эшелон Майкельсона). В XX веке появились: • элементы волоконной оптики (гибкие световоды); • интерференционные элементы (как, например, узкополосные светофильтры и интерференционные зеркала); • элементы голографической техники (например — толстослойные фотопластинки); • элементы нелинейной оптики, (например — кристаллы, используемые для преобразования частоты света)

микроскопы

телескопы Два телескопа Галилея Солнечный телескоп Старинный телескопрефрактор

Осветительные и проекционные приборы

Спектральные приборы

Фотоаппараты «Зенит-С» , Nikon F, СССР, 1955 Voigtländer Brillant, Германия, Япония, 1938 1959

КОНЕЦ! Презентация подготовлена студенткой II ФОРО Метлицкой Александрой Сентябрь 2010