Геометрическая оптика

Принцип Гюйгенса
Отражение волн

Свет — электромагнитная волна, определенного оптического диапазона
Световой луч — это линия, вдоль которой
распространяется свет
Свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно
Следствием проявления закона прямолинейного распространения света является образование тени и полутени

1. Тень от точечного источника света

2. Тень и полутень от протяженного
источника света

Солнечные и лунные затмения

Процесс распространения
волн на поверхности воды
I
II
S
Передний фронт – совокупность точек, до которых одновременно дошел процесс распространения волн.

Христиан Гюйгенс
каждая точка среды, которой достиг фронт волны в момент времени t, становится источником вторичных сферических волн. Новое положение волнового фронта через промежуток времени Δt определяется огибающей вторичных волн в момент времени (t + Δt).
Принцип Гюйгенса:

S
каждая точка среды, которой достиг фронт волны в момент времени t, становится источником вторичных сферических волн. Новое положение волнового фронта через промежуток времени Δt определяется огибающей вторичных волн в момент времени (t + Δt).
Принцип Гюйгенса:
Огибающей называется поверхность, касательная ко всем вторичным волнам.

Прямолинейное распространение волн в однородной среде
каждая точка среды, которой достиг фронт волны в момент времени t, становится источником вторичных сферических волн. Новое положение волнового фронта через промежуток времени Δt определяется огибающей вторичных волн в момент времени (t + Δt).
Принцип Гюйгенса:
А
В
А’
В’
1
2
3
4

Отражение — это изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл
луч падающий
луч отраженный
Угол падения α — это угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным к отражающей поверхности в точке падения луча
Угол отражения β — это угол между отраженным лучом и тем же самым перпендикуляром
α
β

α
A1
A
A’
A’’
A2
A3
B
B2
B1
B3
B’’
B’
α
γ
γ
α
γ
AB — фронт плоской волны до отражения.
A3B3 — фронт плоской волны после отражения.
Из построений следует:
Закон отражения света

Законы отражения света
1. Лучи падающий, отраженный и перпендикуляр, восставленный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости
2. Угол отражения равен углу падения
α
β

Закон обратимости световых лучей:
Падающий и отраженный лучи обратимы
α
γ
Зеркальное отражение — такое отражение, при котором падающий на плоскую поверхность параллельный пучок лучей после отражения остается параллельным
Диффузное отражение — отражение, при котором шероховатая поверхность отражает падающий на нее параллельный пучок света по всевозможным направлениям
Зеркальное отражение
Диффузное отражение

Зеркальное отражение
Диффузное отражение

Плоское зеркало — это плоская поверхность, зеркально отражающая свет

S
α1
β1
α2
β2
S’
S
f
d
Изображение:
Мнимое
Прямое
Равное по размеру предмету
Симметричное
Расстояние от зеркала до предмета равно расстоянию от зеркала до изображения d=f

A
C
B
A’
C’
B’
Область видения всего изображения

Задача. Человек смотрится в зеркало, висящее на стене с небольшим наклоном. Постройте изображение человека в зеркале. Какую часть своего тела будет видеть человек? При построении можно изобразить человека отрезком АВ, расположив его глаза в точке С.

Человек приближается к зеркалу со скоростью 0,5 м/с. С какой скоростью он приближается к своему изображению?
2.Существует ли в зеркале ваше изображение, если вы сами не видите себя в зеркале? Если да, то как можно в этом убедиться?
3. На столе лежит зеркало . Как изменится изображение люстры в этом зеркале, если закрыть половину зеркала? Как изменится область, из которой можно увидеть изображение люстры?

4. Три точки, расположенные на одной прямой, отражаются в плоском зеркале. Будут ли изображения этих точек расположены на одной прямой?
5. Постройте изображение треугольника АВС в плоском зеркале. Определите графически область видения изображения.

Главные выводы
Принцип Гюйгенса: каждая точка среды, которой достиг фронт волны в момент времени t, становится источником вторичных сферических волн
Законы отражения света
1. Лучи падающий, отраженный и перпендикуляр, восставленный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости
2. Угол отражения равен углу падения