Основные понятия и законы оптики

Современное представление о свете
Ньютон: свет – поток частиц
Гюйгенс: свет – волна в эфире

Современное представление о свете
На самом деле: иногда волна, а иногда частица Максвелл: свет распространяется как
электромагнитная волна
= c T
− длина волны
с – скорость света
T – период колебаний

Спектральный состав
λ=
Скорость света
c = 300 000 000 м/c
Период осцилляций для
видимой части спектра:
T =10-6м / 3 108 м/с
= 0.3 10-14с
= 3 фемтосекунды

Фотон
Энергия света изменяется дискретно - квантами
Минимальная энергия, которая может быть добавлена или отнята:
E = h ν
h – постоянная Планка
ν = 1/Τ –− частота колебаний волны
Квант энергии волны называют фотоном
На самом деле все сложнее чем думал Ньютон

Предел геометрической оптики
Если длина волны света мала по сравнению с размерами освещаемых объектов, то распространение света можно описывать с помощью лучей
Луч – линия, касательные к которой совпадают с направлением распространения
световой энергии

Законы геометрической оптики
В пустом пространстве свет распространяется прямолинейно (лучи – прямые линии)
При отражении от поверхности угол падения равен углу отражения

Законы геометрической оптики
Зеркальное отражение
Диффузное отражение

Законы геометрической оптики
Граница раздела двух сред:
Прозрачная среда характеризуется показателем преломления n, скорость света в такой среде:
V = c/n
n1 sin(α) = n2 sin(β)
На рисунке что больше, n1 или n2 ?

Законы геометрической оптики
Все 3 закона можно вывести из принципа Ферма
Свет распространяется таким образом, чтобы время движения от одной точки к другой было минимальным

Оптические приборы
Сферическое зеркало
F = R/2
F – фокусное расстояние
R – радиус зеркала