Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

План

1. Электромагнитная природа света. Принцип Гюйгенса. Абсолютный показатель преломления. Законы отражения и преломления. Относительный показатель преломления

2. Полное внутреннее отражение. Световоды.

3. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики.

 

Свет с волновой точки зрения, как уже отмечалось в Лекции №30,

п.3, - электромагнитная волна. С одной стороны светого диапазона шкалы электромагнитных волн – рентгеновское излучение (за ультрафиолетовой областью). Что же касается видимого света, то это достаточно узкий интервал длин электромагнитных волн, заключенных примерно между 400 и 800 нм. Они действуют непосредственно на человеческий глаз и вследствие этого, указанный интервал играет особую роль для человека.

Принцип Гюйгенса устанавливает способ построения фронта волны в момент  +  по известному положению в момент  (рис. 31.1).

Каждая точка, до которой доходит волновое движение, служит центром

 

  

 

 

 

 Законы отражения и преломления.

Линии, вдоль которых распространяется световая энергия, называется лучами.В изотропных средах направление распространения световой энергии совпадает с направлением волнового вектора  . (Напомним, что вектор . равный по модулю волновому числу  = 2πۤ/λ и имеющий направление по нормали к волновой поверхности)

При падении плоской световой волны ( ) на на плоскую границу раздела двух однородных и изотропных диэлектриков (рис. 31.2) кроме

 

плоскостью падения волны. Энергия, которую несет с собой падающий луч, распределяется между отраженным и преломленным лучами. На рис. 31.2 ϑ, ϑ΄и ϑ˝ собственные углы падения, отражения и преломления световой волны.

Отношение скорости световой волны в вакууме к фазовой скорости υ в некоторой среде называется абсолютным показателем преломления этой среды и обозначается .

	= с / υ

 

Так как υ = 1/ ℰ∙μ∙ℰ ∙μ (см. лекцию №39), а для вакуума ℰ = 1, μ = 1 и с = 1/     ℰ μ , то υ = с /    ℰμ , отсюда  = ℰμ .

Для прозрачных веществ можно считать μ  1, тогда

    ℰ

 

Законы отражения и преломления. Относительный показатель

Преломления.

Закон отражения света: отраженный луч лежит в одной плоскости с па

дающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения; угол отражения равен углу падения                   

Закон преломления: преломленный луч лежит в одной плоскости с па

дающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных веществ и равном отношению показателя преломления второй среды к показателю преломления первой среды

 

 

Заметим, что отношение абсолютных показателей преломления второй среды к первой называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой

 

 

Замечание. законы отражения и преломления вытекают из так называемого принципа Ферма (французский ученый, 17 век, не путать с теоремой Ферма). Он представляет в геометрической оптике аксиому, именуемую принципом кратчайшего оптического пути (или минимального времени распространения) – утверждение, что луч света всегда распространяется в пространстве между двумя точками по тому пути, вдоль которого время его прохождения меньше, чем вдоль любого из других путей, соединяющих эти точки.

 

2. Полное внутреннее отражение. Световоды.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную ( ) преломленный луч удаляется от нормали к поверхности раздела сред. Увеличение ϑ сопровождается более быстрым ростом угла преломления ϑ˝, и по достижении угла ϑ значения

ϑ

                                                                             

                                                                                                          (31-1)

 

волна проникает во вторую среду на расстояние порядка длины волны λ и затем возвращаются в первую среду. Это явление называется полным внутреннем отражением.

Световоды. Явление полного внутреннего отражения используется в световодах, представляющих собой тонкие нити (волокна) из оптически прозрачного материала. Оптическое волокно состоит из сердцевины  и оболочки. Свет, падающий на торец световода (рис. 31.4) под углами,

 

 

 

щей жиле (сердцевине). С помощью световодов можно произвольным образом исправлять путь светового пучка. Для передачи изображений применяется, как правило, многочисленные световоды.  Вопросы передачи световых волн и изображений изучаются в специальном разделе оптики – волоконной оптике.

Световоды применяются кроме всего в волоконно-оптических линиях связи.

Примечание. В чем преимущество диапазона по сравнению с радиопаозоном?

При передаче информации модулированными электромагнитными колебаниями необходимо, чтобы частота модуляции была в 10..100 раз меньше несущей частоты. Кроме того, частоты модуляции занимают некоторую полосу частот. Так, для передачи музыкальной программы нужна полоса от 10 Гц до 10 кГц. Поэтому, несущая частота не может быть меньше  Гц. Для передачи одного телевизионного канала требуется полоса частотой около  Гц. Так что, для передачи телевизионного изображения нужна несущая частота ≈  Гц. Частота видимого излучения около  Гц, поэтому информационная емкость канала связи может быть многократно увеличена. По оптическому кабелю можно вести одновременно десятки тысяч телефонных разговоров, передавать сотни телевизионных программ (теоретически до  телефонных разговоров или  телевизионных программ [ ], реально, конечно, немного меньше, но все равно эти цифры впечатляют).