Լույսի միջամտություն. Համապատասխանություն. Օպտիկական ճանապարհորդության տարբերություն. Լույսի ինտենսիվության բաշխումը միջամտության դաշտում: Միջամտություն բարակ թիթեղներում. Ինտերֆերոմետրեր. Լույսի ալիքի օպտիկական ուղու երկարությունը Որն է լույսի օպտիկական և երկրաչափական ուղին

Նույնիսկ լույսի բնույթի հաստատումից առաջ հետեւյալը երկրաչափական օպտիկայի օրենքները(լույսի բնույթի հարցը չի դիտարկվել):

• 1. Լույսի ճառագայթների անկախության օրենքը. մեկ ճառագայթի ազդեցությունը կախված չէ նրանից, թե մյուս ճառագայթները միաժամանակ են գործում, թե վերանում են:
• 2. Լույսի ուղղագիծ տարածման օրենքը. լույսը միատարր թափանցիկ միջավայրում տարածվում է ուղիղ գծով:

Բրինձ. 21.1.

• 3. Լույսի արտացոլման օրենքը. արտացոլված ճառագայթը գտնվում է նույն հարթության վրա, ինչ անկման ճառագայթը և ուղղահայացը, որը գծված է երկու միջավայրերի միջերեսին անկման կետում. անդրադարձման անկյունը /| «հավասար է անկման անկյունին /, (նկ. 21.1): i[ = i x .
• 4. Լույսի բեկման օրենք (Սնելի օրենք, 1621)՝ ընկնող ճառագայթ, բեկված ճառագայթ և ուղղահայաց

երկու միջավայրերի միջերեսին, որոնք գծված են ճառագայթի անկման կետում, ընկած են նույն հարթության վրա. երբ լույսը բեկվում է բեկման ինդեքսներով երկու իզոտրոպ միջավայրերի միջերեսում n xև p 2պայմանը

Ընդհանուր ներքին արտացոլում- սա լույսի ճառագայթի արտացոլումն է երկու թափանցիկ միջավայրի միջերեսից, երբ այն ընկնում է օպտիկականորեն ավելի խիտ միջավայրից օպտիկապես պակաս խիտ միջավայրի մեջ /, > / pr անկյան տակ, որի համար հավասար է

որտեղ « 21 - հարաբերական բեկման ինդեքս (դեպք l, > Պ 2).

Անցման ամենափոքր անկյունը / pr, որի դեպքում ամբողջ ընկնող լույսը ամբողջությամբ արտացոլվում է միջավայրի մեջ /, կոչվում է. սահմանափակող անկյունամբողջական արտացոլում.

Ընդհանուր արտացոլման ֆենոմենը օգտագործվում է լուսային ուղեցույցներում և ընդհանուր արտացոլման պրիզմաներում (օրինակ՝ հեռադիտակներում)։

Օպտիկական ճանապարհի երկարությունըԼկետերի միջև Լի Վթափանցիկ միջավայրը այն հեռավորությունն է, որի վրայով լույսը (օպտիկական ճառագայթումը) կտարածվի վակուումում, այն նույն ժամանակում, ինչից անհրաժեշտ է նրան ճանապարհորդել։ ԲԱՅՑնախքան ATմիջավայրում։ Քանի որ լույսի արագությունը ցանկացած միջավայրում փոքր է նրա արագությունից վակուումում, ուրեմն Լմիշտ ավելի մեծ է, քան իրական անցած հեռավորությունը: Տարասեռ միջավայրում

որտեղ Պմիջավայրի բեկման ինդեքսն է. դսճառագայթների հետագծի անվերջ փոքր տարր է։

Միատարր միջավայրում, որտեղ լույսի ուղու երկրաչափական երկարությունը հավասար է s,օպտիկական ուղու երկարությունը կսահմանվի որպես

Բրինձ. 21.2.Տավոտոխրոն լուսային ուղիների օրինակ (SMNS» > SABS»)

Երկրաչափական օպտիկայի վերջին երեք օրենքներից կարելի է ստանալ Ֆերմայի սկզբունքը(մոտ 1660). Ցանկացած միջավայրում լույսն անցնում է ճանապարհով, որը նվազագույն ժամանակ է պահանջում ճանապարհորդելու համար: Այն դեպքում, երբ բոլոր հնարավոր ուղիների համար այս ժամանակը նույնն է, երկու կետերի միջև բոլոր լույսի ուղիները կոչվում են տավոտոխրոն(նկ. 21.2):

Տավտոխրոնիզմի պայմանը բավարարվում է, օրինակ, ճառագայթների բոլոր ուղիներով, որոնք անցնում են ոսպնյակով և տալիս պատկեր. Ս»Լույսի աղբյուր Ս.Լույսը միաժամանակ տարածվում է անհավասար երկրաչափական երկարության ուղիներով (նկ. 21.2): Հենց այն, ինչ արտանետվում է կետից Սճառագայթները միաժամանակ և հնարավորինս կարճ ժամանակ անց հավաքվում են մի կետում Ս»,թույլ է տալիս ստանալ աղբյուրի պատկերը Ս.

օպտիկական համակարգերօպտիկական մասերի (ոսպնյակներ, պրիզմաներ, հարթության զուգահեռ թիթեղներ, հայելիներ և այլն) մի շարք է, որոնք համակցված են օպտիկական պատկեր ստանալու կամ լույսի աղբյուրից եկող լույսի հոսքը փոխակերպելու համար։

Կան հետևյալները օպտիկական համակարգերի տեսակներըկախված օբյեկտի դիրքից և նրա պատկերից՝ մանրադիտակ (օբյեկտը գտնվում է վերջավոր հեռավորության վրա, պատկերը՝ անսահմանության վրա), աստղադիտակ (և առարկան և նրա պատկերը գտնվում են անսահմանության վրա), ոսպնյակ (օբյեկտը գտնվում է. անսահմանության վրա, իսկ պատկերը գտնվում է վերջավոր հեռավորության վրա) , պրոյեկցիոն համակարգ (օբյեկտը և նրա պատկերը գտնվում են օպտիկական համակարգից սահմանափակ հեռավորության վրա)։ Օպտիկական համակարգերը օգտագործվում են տեխնոլոգիական սարքավորումներում՝ օպտիկական տեղակայման, օպտիկական հաղորդակցության և այլնի համար։

Օպտիկական մանրադիտակներթույլ է տալիս ուսումնասիրել այն առարկաները, որոնց չափերը պակաս են 0,1 մմ աչքերի նվազագույն թույլատրելիությունից: Մանրադիտակների օգտագործումը հնարավորություն է տալիս տարբերակել մինչև 0,2 մկմ տարրերի միջև հեռավորություն ունեցող կառույցները։ Կախված լուծվելիք խնդիրներից՝ մանրադիտակները կարող են լինել ուսումնական, հետազոտական, ունիվերսալ և այլն։ Օրինակ, որպես կանոն, մետաղական նմուշների մետալոգրաֆիական ուսումնասիրությունները սկսվում են լուսային մանրադիտակի մեթոդով (նկ. 21.3): Համաձուլվածքի ներկայացված բնորոշ միկրոգրաֆիայի վրա (նկ. 21.3, ա)երևում է, որ ալյումին-պղնձաձուլված փայլաթիթեղների մակերեսն է

Բրինձ. 21.3.ա- Al-0.5 at.% Cu համաձուլվածքի փայլաթիթեղի մակերեսի հատիկավոր կառուցվածքը (Shepelevich et al., 1999); բ- Al-3.0 at.% Cu համաձուլվածքի փայլաթիթեղի հաստությամբ խաչմերուկը (Shepelevich et al., 1999 թ.) (հարթ կողմը. փայլաթիթեղի այն կողմը, որը շփվում է ենթաշերտի հետ պնդացման ժամանակ) ունի ավելի փոքր տարածքներ և ավելի մեծ հատիկներ (տես ենթաթեմա 30.1): Նմուշների հաստության խաչմերուկի միկրոհատվածի հացահատիկի կառուցվածքի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ ալյումին-պղինձ համակարգի համաձուլվածքների միկրոկառուցվածքը փոփոխվում է փայլաթիթեղների հաստությամբ (նկ. 21.3, բ).

Երկրաչափական օպտիկայի հիմնական օրենքները հայտնի են հին ժամանակներից։ Այսպիսով, Պլատոնը (մ.թ.ա. 430) սահմանեց լույսի ուղղագիծ տարածման օրենքը: Էվկլիդեսի տրակտատները ձևակերպում են լույսի ուղղագիծ տարածման օրենքը և անկման և անդրադարձման անկյունների հավասարության օրենքը։ Արիստոտելը և Պտղոմեոսը ուսումնասիրել են լույսի բեկումը։ Բայց սրանց ստույգ ձեւակերպումը երկրաչափական օպտիկայի օրենքները Հույն փիլիսոփաները չկարողացան գտնել. երկրաչափական օպտիկա ալիքային օպտիկայի սահմանափակող դեպքն է, երբ լույսի ալիքի երկարությունը ձգտում է զրոյի: Ամենապարզ օպտիկական երևույթները, ինչպիսիք են ստվերների հայտնվելը և օպտիկական գործիքներում պատկերների ձեռքբերումը, կարելի է հասկանալ երկրաչափական օպտիկայի շրջանակներում։

Երկրաչափական օպտիկայի պաշտոնական կառուցումը հիմնված է չորս օրենք հաստատված էմպիրիկ կերպով՝ լույսի ուղղագիծ տարածման օրենքը, լույսի ճառագայթների անկախության օրենքը, անդրադարձման օրենքը, լույսի բեկման օրենքը: Այս օրենքները վերլուծելու համար Հ. Հյուգենսն առաջարկեց պարզ և ինտուիտիվ մեթոդ, որը հետագայում կոչվեց. Հյուգենսի սկզբունքը .Յուրաքանչյուր կետ, որին հասնում է լույսի գրգռումը ,իր հերթին, երկրորդական ալիքների կենտրոն;մակերեսը, որը պատում է այս երկրորդական ալիքները ժամանակի որոշակի պահին, ցույց է տալիս իրական տարածվող ալիքի առջևի դիրքն այդ պահին:

Իր մեթոդի հիման վրա Հյուգենսը բացատրեց լույսի տարածման ուղիղություն և բերեց արտացոլման օրենքները և բեկում .Լույսի ուղղագիծ տարածման օրենքը :· լույսը ուղիղ գծով անցնում է օպտիկական միատարր միջավայրումԱյս օրենքի ապացույցը փոքր աղբյուրներով լուսավորված անթափանց առարկաներից սուր սահմաններով ստվերի առկայությունն է: Այնուամենայնիվ, մանրակրկիտ փորձերը ցույց են տվել, որ այս օրենքը խախտվում է, եթե լույսն անցնում է շատ փոքր անցքերով, և շեղումը ուղիղությունից: տարածումն ավելի մեծ է, այնքան փոքր են անցքերը:

Օբյեկտի կողմից գցված ստվերը պայմանավորված է լույսի ճառագայթների ուղղագիծ տարածում օպտիկական միատարր միջավայրերում Նկ 7.1 Աստղագիտական ​​նկարազարդում լույսի ուղղագիծ տարածում և, մասնավորապես, ստվերի և կիսաթևի ձևավորումը կարող է ծառայել որպես որոշ մոլորակների ստվերում մյուսների կողմից, օրինակ. Լուսնի խավարում , երբ Լուսինն ընկնում է Երկրի ստվերում (նկ. 7.1): Լուսնի և Երկրի փոխադարձ շարժման շնորհիվ Երկրի ստվերը շարժվում է Լուսնի մակերևույթի վրայով, և Լուսնի խավարումն անցնում է մի քանի մասնակի փուլերով (նկ. 7.2):

Լույսի ճառագայթների անկախության օրենքը :· մեկ ճառագայթով արտադրվող ազդեցությունը կախված չէ նրանից, թե,արդյոք մյուս ճառագայթները միաժամանակ են գործում, թե դրանք վերացվել են:Լույսի հոսքը բաժանելով առանձին լուսային ճառագայթների (օրինակ՝ օգտագործելով դիֆրագմներ), կարելի է ցույց տալ, որ ընտրված լույսի ճառագայթների գործողությունը անկախ է։ Արտացոլման օրենքը (նկ. 7.3): արտացոլված ճառագայթը գտնվում է նույն հարթության վրա, ինչ ընկած ճառագայթը և ուղղահայացը,գծված է ինտերֆեյսի երկու կրիչների միջև պատահման կետում;· անկման անկյունըα հավասար է արտացոլման անկյանγ: α = γ

Արտացոլման օրենքը հանելու համար Եկեք օգտագործենք Հյուգենսի սկզբունքը. Եկեք այդպես ձևացնենք ինքնաթիռի ալիք(ալիքի ճակատ ԱԲ Հետ, ընկնում է երկու կրիչների միջերեսի վրա (նկ. 7.4): Երբ ալիքի ճակատը ԱԲհասնում է արտացոլող մակերեսին մի կետում ԲԱՅՑ, այս կետը կսկսի ճառագայթվել երկրորդական ալիք .· Որպեսզի ալիքը անցնի հեռավորությունը արևպահանջվող ժամանակը Δ տ = մ.թ.ա/ υ . Միեւնույն ժամանակ երկրորդական ալիքի ճակատը կհասնի կիսագնդի կետերին՝ շառավղին ՀԱՅՏԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆորը հավասար է. υ Δ տ= արև.Անդրադարձված ալիքի ճակատի դիրքը ժամանակի այս պահին, Հյուգենսի սկզբունքի համաձայն, տրվում է հարթության կողմից. DC, իսկ այս ալիքի տարածման ուղղությունը II ճառագայթն է։ Եռանկյունների հավասարությունից ABCև ADCհետեւում է արտացոլման օրենքը: անկման անկյունըα հավասար է արտացոլման անկյան γ . Ճեղքման օրենքը (Սնելի օրենքը) (նկ. 7.5): ընկնող ճառագայթը, բեկված ճառագայթը և անկման կետում միջերեսին գծված ուղղահայացը գտնվում են նույն հարթության վրա.· անկման անկյան սինուսի և բեկման անկյան սինուսի հարաբերությունը հաստատուն արժեք է տվյալ միջավայրի համար.

Ճեղքման օրենքի բխում. Ենթադրենք, որ հարթ ալիք (ալիքի ճակատ ԱԲ) արագությամբ տարածվում է վակուումում I ուղղությամբ Հետ, ընկնում է միջավայրի հետ միջերեսի վրա, որի տարածման արագությունը հավասար է u(Նկար 7.6) Թողեք, որ ալիքը անցնի ճանապարհը արև, հավասար է Դ տ. Հետո արև=սԴ տ. Միևնույն ժամանակ, ալիքի ճակատը հուզված է կետով ԲԱՅՑարագությամբ միջավայրում u, հասնում է կիսագնդի կետերին, որոնց շառավիղը ՀԱՅՏԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆ = uԴ տ. Ճեղքված ալիքի ճակատի դիրքը ժամանակի այս պահին, Հյուգենսի սկզբունքի համաձայն, տրվում է հարթության կողմից. DC, իսկ դրա տարածման ուղղությունը՝ ճառագայթ III . Սկսած թզ. 7.6-ը ցույց է տալիս, որ, այսինքն. .Սա ենթադրում է Սնելի օրենքը Լույսի տարածման օրենքի մի փոքր այլ ձևակերպում է տվել ֆրանսիացի մաթեմատիկոս և ֆիզիկոս Պ. Ֆերմատը:

Ֆիզիկական հետազոտությունները հիմնականում վերաբերում են օպտիկային, որտեղ 1662 թվականին նա հաստատեց երկրաչափական օպտիկայի հիմնական սկզբունքը (Ֆերմատի սկզբունքը)։ Ֆերմատի սկզբունքի և մեխանիկայի վարիացիոն սկզբունքների անալոգիան էական դեր է խաղացել ժամանակակից դինամիկայի և օպտիկական գործիքների տեսության զարգացման մեջ։ Ֆերմայի սկզբունքը , լույսը շարժվում է երկու կետերի միջև մի ճանապարհով, որը պահանջում է նվազագույն ժամանակ. Մենք ցույց կտանք այս սկզբունքի կիրառումը լույսի բեկման նույն խնդրի լուծման համար Լույսի աղբյուրից ստացվող ճառագայթ Սգտնվում է վակուումում, գնում է դեպի կետ ATգտնվում է միջերեսից դուրս ինչ-որ միջավայրում (նկ. 7.7):

Յուրաքանչյուր միջավայրում ամենակարճ ճանապարհը կլինի ուղիղ Ս.Աև ԱԲ. կետ Աբնութագրվում է հեռավորությամբ xաղբյուրից դեպի միջերես ընկած ուղղահայացից: Որոշեք ճանապարհն ավարտելու համար պահանջվող ժամանակը SAB:Նվազագույնը գտնելու համար մենք գտնում ենք τ-ի առաջին ածանցյալը նկատմամբ XԱյստեղից մենք գալիս ենք նույն արտահայտությանը, որը ստացվել է Հյուգենսի սկզբունքի հիման վրա. հարաբերականության տեսությունը և քվանտային մեխանիկա) Ֆերմատի սկզբունքից մի քանի հետևանքներ ունի. Լույսի ճառագայթների շրջելիություն : եթե դուք շրջում եք ճառագայթը III (Նկար 7.7), պատճառելով այն անկյան տակ ընկնել միջերեսի վրաβ, ապա բեկված ճառագայթը առաջին միջավայրում կտարածվի անկյան տակ α, այսինքն, ճառագայթի երկայնքով կգնա հակառակ ուղղությամբԻ . Մեկ այլ օրինակ է միրաժը , որը հաճախ նկատվում է ճանապարհորդների կողմից արևից շոգ ճանապարհներով: Առջևում նրանք օազիս են տեսնում, բայց երբ հասնում են այնտեղ, շուրջբոլորը ավազ է: Էությունն այն է, որ մենք այս դեպքում տեսնում ենք ավազի վրայով անցնող լույսը։ Ամենաթանկից բարձր օդը շատ տաք է, իսկ վերին շերտերում ավելի ցուրտ է։ Տաք օդը, ընդլայնվելով, դառնում է ավելի հազվադեպ, և լույսի արագությունը նրանում ավելի մեծ է, քան սառը օդում: Հետևաբար, լույսը շարժվում է ոչ թե ուղիղ գծով, այլ նվազագույն ժամանակի հետագծով՝ փաթաթվելով օդի տաք շերտերով: Եթե ​​լույսը տարածվում է բարձր բեկման ինդեքսով կրիչներ (օպտիկապես ավելի խիտ) ավելի ցածր բեկման ինդեքսով միջավայրի մեջ (օպտիկապես ավելի քիչ խիտ) (>) , օրինակ՝ ապակուց օդ, այնուհետև, ըստ բեկման օրենքի, բեկված ճառագայթը հեռանում է նորմալից իսկ β բեկման անկյունը ավելի մեծ է, քան α անկման անկյունը (նկ. 7.8 ա).

Հարվածման անկյան մեծացմամբ մեծանում է բեկման անկյունը (նկ. 7.8 բ, մեջ), քանի դեռ անկման որոշակի անկյունում () բեկման անկյունը հավասար է π / 2-ի: Անկյունը կոչվում է. սահմանափակող անկյուն . անկման α անկյուններում > ամբողջ ընկնող լույսն ամբողջությամբ արտացոլված է (Նկար 7.8 Գ). Երբ անկման անկյունը մոտենում է սահմանին, բեկված ճառագայթի ինտենսիվությունը նվազում է, իսկ արտացոլված ճառագայթը մեծանում է: միջադեպ (նկ. 7.8 Գ). · Այս կերպ,պ/2-ից տատանվող անկման անկյուններում,ճառագայթը չի բեկվում,և ամբողջությամբ արտացոլվել է առաջին չորեքշաբթի օրը,իսկ արտացոլված և ընկնող ճառագայթների ինտենսիվությունը նույնն է։ Այս երեւույթը կոչվում է ամբողջական արտացոլում. Սահմանափակման անկյունը որոշվում է բանաձևով. ; .Ընդհանուր արտացոլման ֆենոմենը օգտագործվում է ընդհանուր արտացոլման պրիզմաներում (նկ. 7.9):

Ապակու բեկման ինդեքսը n » 1,5 է, ուստի ապակի-օդ միջերեսի սահմանափակող անկյունը կազմում է. \u003d աղեղ (1 / 1,5) \u003d 42 °: Երբ լույսն ընկնում է ապակե օդի միջերեսի վրա α-ում > 42° միշտ կլինի ամբողջական արտացոլում Նկ. 7.9-ը ցույց է տալիս ընդհանուր արտացոլման պրիզմաները, որոնք թույլ են տալիս՝ ա) պտտել ճառագայթը 90 °-ով, բ) պտտել պատկերը, գ) փաթաթել ճառագայթները: Ընդհանուր արտացոլման պրիզմաները օգտագործվում են օպտիկական սարքերում (օրինակ՝ հեռադիտակներում, պերիսկոպներում), ինչպես նաև ռեֆրակտոմետրերում, որոնք թույլ են տալիս որոշել մարմինների բեկման ինդեքսները (ըստ բեկման օրենքի՝ չափելով՝ որոշում ենք երկու միջավայրերի հարաբերական բեկման ինդեքսը, ինչպես նաև բացարձակ միջավայրերից մեկի բեկման ինդեքսը, եթե հայտնի է երկրորդ միջավայրի բեկման ինդեքսը):

Ամբողջական արտացոլման ֆենոմենը կիրառվում է նաև լույսի ուղեցույցներ , որոնք բարակ, պատահականորեն թեքված թելեր են (մանրաթելեր)՝ պատրաստված օպտիկապես թափանցիկ նյութից։Նկ.1։ 7.10 Օպտիկամանրաթելային մասերում օգտագործվում է ապակե մանրաթել, որի լույս ուղղորդող միջուկը (միջուկը) շրջապատված է ապակիով՝ մեկ այլ ապակու պատյան՝ բեկման ավելի ցածր ինդեքսով: Թեթև միջադեպ լուսային ուղեցույցի վերջում սահմանից մեծ անկյուններում , անցնում է միջուկի և երեսպատման միջերեսում ընդհանուր արտացոլում և տարածվում է միայն լույսը ուղղորդող միջուկի երկայնքով Ստեղծելու համար օգտագործվում են լույսի ուղեցույցներ բարձր հզորության հեռագրական և հեռախոսային մալուխներ . Մալուխը բաղկացած է հարյուրավոր և հազարավոր օպտիկական մանրաթելերից, որոնք բարակ են մարդու մազից: Մինչև ութսուն հազար հեռախոսային խոսակցություն կարող է միաժամանակ փոխանցվել սովորական մատիտի հաստությամբ նման մալուխով, ինտեգրված օպտիկայի նպատակներով։

Օպտիկական ճանապարհի երկարությունը

Օպտիկական ճանապարհի երկարությունըԹափանցիկ միջավայրի A և B կետերի միջև հեռավորությունն է, որի վրա լույսը (օպտիկական ճառագայթումը) կտարածվի վակուումում՝ A-ից B անցնելու ընթացքում: Միատարր միջավայրում օպտիկական ճանապարհի երկարությունը լույսի անցած տարածության արտադրյալն է: բեկման ինդեքսով միջավայր n բեկման ինդեքսով.

Անհամասեռ միջավայրի համար անհրաժեշտ է երկրաչափական երկարությունը բաժանել այնպիսի փոքր միջակայքերի, որ հնարավոր լինի բեկման ինդեքսը հաստատուն համարել այս միջակայքում.

Ընդհանուր օպտիկական ուղու երկարությունը հայտնաբերվում է ինտեգրելով.

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ .

Տեսեք, թե ինչ է «Օպտիկական ուղու երկարությունը» այլ բառարաններում.

Լույսի ճառագայթի ուղու երկարության և միջավայրի բեկման ցուցիչի արտադրյալը (ուղի, որով լույսը կանցնի միևնույն ժամանակ՝ տարածվելով վակուումում) ... Մեծ Հանրագիտարանային բառարան

Թափանցիկ միջավայրի A և B կետերի միջև հեռավորությունը, որի վրա լույսը (օպտիկական ճառագայթումը) կտարածվի վակուումում, այն նույն ժամանակում, որն անհրաժեշտ է նրան միջավայրում A-ից B անցնելու համար: Քանի որ լույսի արագությունը ցանկացած միջավայրում փոքր է նրա արագությունից վակուումում, O. d ... Ֆիզիկական հանրագիտարան

Ամենակարճ հեռավորությունը, որը անցնում է հաղորդիչի ճառագայթման ալիքի ճակատը իր ելքային պատուհանից մինչև ստացողի մուտքի պատուհանը: Աղբյուր՝ NPB 82 99 EdwART. Անվտանգության և հրդեհային պաշտպանության տերմինների և սահմանումների բառարան, 2010 թ. Արտակարգ իրավիճակների բառարան

օպտիկական ճանապարհի երկարությունը- (ներ) տարբեր միջավայրերում մոնոխրոմատիկ ճառագայթման անցած տարածությունների արտադրյալների գումարը և այդ միջավայրերի համապատասխան բեկման ինդեքսները: [ԳՕՍՏ 7601 78] Թեմաներ օպտիկա, օպտիկական սարքեր և չափումներ Ընդհանուր տերմիններ օպտիկական ... ... Տեխնիկական թարգմանչի ձեռնարկ

Լույսի ճառագայթի ուղու երկարության և միջավայրի բեկման ցուցիչի արտադրյալը (ուղի, որով լույսը կանցնի միևնույն ժամանակ՝ տարածվելով վակուումում): * * * ՕՊՏԻԿԱԿԱՆ ՈՒՂԻ ԵՐԿՈՒՅԹ ՕՊՏԻԿԱԿԱՆ ՈՒՂԻ, լույսի ճառագայթի ուղու երկարության արտադրյալը ... ... Հանրագիտարանային բառարան

օպտիկական ճանապարհի երկարությունը- optinis kelio ilgis statusas T sritis fizika atitikmenys՝ angl. օպտիկական ուղու երկարությունը vok. optische Weglänge, f rus. օպտիկական ուղու երկարությունը, fpranc. longueur de trajet optique, f … Fizikos Terminų žodynas

Օպտիկական ուղի, թափանցիկ միջավայրի A և B կետերի միջև; հեռավորությունը, որը լույսը (օպտիկական ճառագայթումը) կանցնի վակուումում՝ A-ից B անցնելու ընթացքում: Քանի որ լույսի արագությունը ցանկացած միջավայրում փոքր է նրա արագությունից ... ... Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

Լույսի ճառագայթի ուղու երկարության և միջավայրի բեկման ինդեքսի արտադրյալը (ուղի, որով լույսը կանցնի միևնույն ժամանակ՝ տարածվելով վակուումում)... Բնական գիտություն. Հանրագիտարանային բառարան

Գեոմ հասկացությունը. և ալիքային օպտիկա, արտահայտվում է որպես հեռավորությունների արտադրյալների գումար: անցանելի ճառագայթումը քայքայված վիճակում. մեդիա, կրիչի համապատասխան բեկման ինդեքսների վրա։ O.d.p.-ն հավասար է այն տարածությանը, որը լույսը կանցնի միևնույն ժամանակ՝ տարածվելով ... ... Մեծ հանրագիտարանային պոլիտեխնիկական բառարան

Թափանցիկ միջավայրի A և B կետերի միջև ճանապարհի երկարությունը այն հեռավորությունն է, որի վրա լույսը (օպտիկական ճառագայթումը) կտարածվի վակուումում, այն նույն ժամանակում, որն անհրաժեշտ է նրան միջավայրում A-ից B անցնելու համար: Քանի որ լույսի արագությունը ցանկացած միջավայրում ավելի փոքր է, քան վակուումում նրա արագությունը... Ֆիզիկական հանրագիտարան

(4)-ից հետևում է, որ երկու համահունչ լույսի ճառագայթների ավելացման արդյունքը կախված է ինչպես ճանապարհի տարբերությունից, այնպես էլ լույսի ալիքի ալիքի երկարությունից: Վակուումում ալիքի երկարությունը որոշվում է քանակով, որտեղ Հետ=310 8 մ/վրկ լույսի արագությունն է վակուումում, և լույսի թրթռումների հաճախականությունն է։ Լույսի v արագությունը ցանկացած օպտիկական թափանցիկ միջավայրում միշտ փոքր է լույսի արագությունից վակուումում և հարաբերակցությունից
կանչեց օպտիկական խտությունմիջավայրը։ Այս արժեքը թվայինորեն հավասար է միջավայրի բացարձակ բեկման ինդեքսին:

Լույսի թրթռումների հաճախականությունը որոշում է գույնլույսի ալիք. Մի միջավայրից մյուսը տեղափոխելիս գույնը չի փոխվում։ Սա նշանակում է, որ լույսի թրթռումների հաճախականությունը բոլոր լրատվամիջոցներում նույնն է։ Բայց հետո, լույսի անցման ժամանակ, օրինակ, վակուումից դեպի բեկման ինդեքսով միջավայր nալիքի երկարությունը պետք է փոխվի
, որը կարող է փոխակերպվել այսպես.

,

որտեղ  0-ը վակուումի ալիքի երկարությունն է: Այսինքն, երբ լույսը վակուումից անցնում է օպտիկապես ավելի խիտ միջավայր, լույսի ալիքի երկարությունը նվազում էմեջ nմեկ անգամ. Երկրաչափական ուղու վրա
օպտիկական խտությամբ միջավայրում nհանդիպել

ալիքներ. (5)

Արժեք
կանչեց օպտիկական ճանապարհի երկարությունըլույսը նյութի մեջ

Օպտիկական ճանապարհի երկարությունը
լույսը նյութում այս միջավայրում նրա երկրաչափական ճանապարհի երկարության և միջավայրի օպտիկական խտության արտադրյալն է.

.

Այլ կերպ ասած (տես հարաբերակցությունը (5)).

Լույսի օպտիկական ուղու երկարությունը նյութում թվայինորեն հավասար է վակուումի ճանապարհի երկարությանը, որի վրա լույսի ալիքների նույն թիվը տեղավորվում է, ինչ նյութի երկրաչափական երկարության վրա։

Որովհետեւ միջամտության արդյունքը կախված է փուլային տեղաշարժմիջամտող լույսի ալիքների միջև, ապա անհրաժեշտ է գնահատել միջամտության արդյունքը օպտիկականերկու ճառագայթների ուղու տարբերություն

,

որը պարունակում է նույն թվով ալիքներ անկախ նրանիցմիջավայրի օպտիկական խտության վրա։

2.1.3 Միջամտություն բարակ թաղանթների մեջ

Լույսի ճառագայթների բաժանումը «կեսերի» և միջամտության օրինաչափության ի հայտ գալը հնարավոր է նաև բնական պայմաններում։ Լույսի ճառագայթները «կեսերի» բաժանելու բնական «սարք» են, օրինակ, բարակ թաղանթները։ Նկար 5-ը ցույց է տալիս հաստությամբ բարակ թափանցիկ թաղանթ , որի վրա անկյան տակ զուգահեռ լույսի ճառագայթների ճառագայթ է ընկնում (հարթ էլեկտրամագնիսական ալիք): Ճառագայթ 1-ը մասամբ արտացոլվում է թաղանթի վերին մակերևույթից (ճառագայթ 1) և մասամբ բեկվում է թաղանթի մեջ

ki բեկման անկյան տակ . Ճեղքված ճառագայթը մասամբ արտացոլվում է ստորին մակերեսից և դուրս է գալիս թաղանթից 1 ճառագայթին զուգահեռ (ճառագայթ 2): Եթե ​​այս ճառագայթներն ուղղված են կոնվերգացիոն ոսպնյակի Լ, ապա E էկրանին (ոսպնյակի կիզակետային հարթությունում) կխանգարեն։ Միջամտության արդյունքը կախված կլինի օպտիկականայս ճառագայթների ուղու տարբերությունը «բաժանման» կետից
դեպի հանդիպման կետ
. Նկարից երևում է, որ երկրաչափականայս ճառագայթների ուղիների տարբերությունը հավասար է  տարբերությանը գեոմ . =ABC-AԴ.

Օդում լույսի արագությունը գրեթե հավասար է վակուումում լույսի արագությանը։ Հետեւաբար, օդի օպտիկական խտությունը կարող է ընդունվել որպես միավոր: Եթե ​​ֆիլմի նյութի օպտիկական խտությունը n, ապա ֆիլմի բեկված փնջի օպտիկական ուղու երկարությունը ABCn. Բացի այդ, երբ ճառագայթ 1-ը արտացոլվում է օպտիկականորեն ավելի խիտ միջավայրից, ալիքի փուլը փոխվում է հակառակը, այսինքն՝ կես ալիքը կորչում է (կամ, հակառակը, ձեռք է բերվում): Այսպիսով, այս ճառագայթների օպտիկական ուղու տարբերությունը պետք է գրվի ձևով

 մեծածախ . = ABCn – ՀԱՅՏԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆ  /  . (6)

Նկարից երևում է, որ ABC = 2դ/ cos r, ա

AD=ACմեղք ես = 2դտգ rմեղք ես.

Եթե ​​դնենք օդի օպտիկական խտությունը n մեջ=1, ապա հայտնի է դպրոցի դասընթացից Սնելի օրենքըտալիս է բեկման ցուցիչի (թաղանթի օպտիկական խտության) կախվածությունը

. (6ա)

Այս ամենը փոխարինելով (6)-ով, փոխակերպումներից հետո մենք ստանում ենք հետևյալ կապը միջամտող ճառագայթների օպտիկական ուղիների տարբերության համար.

Որովհետեւ երբ 1-ին ճառագայթը արտացոլվում է ֆիլմից, ալիքի փուլը փոխվում է հակառակը, այնուհետև պայմանները (4) միջամտության առավելագույն և նվազագույնի համար փոխվում են տեղերը.

- վիճակ առավելագույնը

- վիճակ ր. (8)

Կարելի է ցույց տալ, որ երբ անցնողլույսը բարակ թաղանթի միջով, առաջանում է նաև միջամտության օրինաչափություն: Այս դեպքում կես ալիքի կորուստ չի լինի, և պայմանները (4) բավարարված են։

Այսպիսով, պայմանները առավելագույնըև րբարակ թաղանթից արտացոլված ճառագայթների միջամտությամբ որոշվում են չորս պարամետրերի (7) հարաբերությամբ.
Սրանից հետևում է, որ.

1) «բարդ» (ոչ միագույն) լույսի ներքո ֆիլմը գունավորվելու է այն գույնով, որի ալիքի երկարությունը. բավարարում է պայմանը առավելագույնը;

2) փոխելով ճառագայթների թեքությունը ( ), կարող եք փոխել պայմանները առավելագույնը, ֆիլմը դարձնելով մութ կամ թեթև, և երբ ֆիլմը լուսավորվում է լույսի տարբեր ճառագայթներով, կարող եք ստանալ. շերտեր« հավասար թեքություն» պայմանին համապատասխան առավելագույնըըստ անկման անկյունի ;

3) եթե տարբեր վայրերում թաղանթն ունի տարբեր հաստություն ( ), ապա այն ցույց կտա հավասար հաստությամբ շերտեր, որի վրա պայմանները առավելագույնըհաստությամբ ;

4) որոշակի պայմաններում (պայմաններում րերբ ճառագայթները ուղղահայաց ընկնում են թաղանթի վրա), ֆիլմի մակերևույթներից արտացոլված լույսը կչեղարկի միմյանց, և արտացոլումներֆիլմից չի լինի.

1. Օպտիկական ուղու երկարությունը տվյալ միջավայրում լույսի ալիքի ճանապարհի d երկրաչափական երկարության և այս միջավայրի n բացարձակ բեկման ցուցիչի արտադրյալն է։

2. Մեկ աղբյուրից երկու համահունչ ալիքների փուլային տարբերությունը, որոնցից մեկն անցնում է ուղու երկարությունը բացարձակ բեկման ինդեքսով միջավայրում, իսկ մյուսը անցնում է ուղու երկարությունը բացարձակ բեկման ինդեքսով միջավայրում.

որտեղ , , λ-ը լույսի ալիքի երկարությունն է վակուումում։

3. Եթե երկու ճառագայթների օպտիկական ուղիների երկարությունները հավասար են, ապա այդպիսի ուղիները կոչվում են տավոտոխրոն (չներկայացնելով փուլային տարբերություն): Օպտիկական համակարգերում, որոնք տալիս են լույսի աղբյուրի խարանային պատկերներ, տավտոխրոնիզմի պայմանը բավարարվում է նույն աղբյուրի կետից դուրս եկող և դրան համապատասխան պատկերի կետում հայտնվող ճառագայթների բոլոր ուղիներով:

4. Արժեքը կոչվում է երկու ճառագայթների օպտիկական ուղու տարբերություն: Կաթվածի տարբերությունը կապված է փուլային տարբերության հետ.

Եթե ​​երկու լուսային ճառագայթներ ունեն ընդհանուր սկզբի և վերջի կետ, ապա այդպիսի ճառագայթների օպտիկական ուղիների երկարությունների տարբերությունը կոչվում է. օպտիկական ուղու տարբերություն

Միջամտության պայմաններում առավելագույն և նվազագույնի պայմանները:

Եթե ​​A և B վիբրատորների տատանումները փուլային են և ունեն հավասար ամպլիտուդներ, ապա ակնհայտ է, որ արդյունքում առաջացող տեղաշարժը C կետում կախված է երկու ալիքների ուղիների տարբերությունից։

Առավելագույն պայմաններ.

Եթե ​​այս ալիքների ուղիների տարբերությունը հավասար է ալիքների ամբողջ թվի (այսինքն՝ կես ալիքների զույգ թվին)

Δd = kλ, որտեղ k = 0, 1, 2, ..., ապա այդ ալիքների սուպերպոզիցիայի կետում ձևավորվում է միջամտության առավելագույնը:

Առավելագույն վիճակ:

Ստացված տատանման ամպլիտուդը A = 2x 0 .

Նվազագույն պայման.

Եթե ​​այս ալիքների ուղու տարբերությունը հավասար է կենտ թվով կիսաալիքների, ապա դա նշանակում է, որ A և B վիբրատորների ալիքները հակաֆազում կգան C կետ և կչեղարկվեն միմյանց. .

Նվազագույն պայման:

Եթե ​​Δd-ը հավասար չէ կիսաալիքների ամբողջ թվին, ապա 0< А < 2х 0 .

Լույսի դիֆրակցիայի երեւույթը և դրա դիտարկման պայմանները.

Սկզբում դիֆրակցիայի երեւույթը մեկնաբանվում էր որպես ալիքի կողմից խոչընդոտի կլորացում, այսինքն՝ ալիքի ներթափանցում երկրաչափական ստվերի տարածք։ Տեսանկյունից ժամանակակից գիտԴիֆրակցիայի սահմանումը որպես խոչընդոտի շուրջ լույսի թեքում է ճանաչվում որպես անբավարար (չափազանց նեղ) և ոչ այնքան համարժեք: Այսպիսով, դիֆրակցիան կապված է երևույթների շատ լայն շրջանակի հետ, որոնք առաջանում են անհամասեռ միջավայրերում ալիքների տարածման ժամանակ (եթե հաշվի են առնվում դրանց տարածական սահմանափակումը)։

Ալիքի դիֆրակցիան կարող է դրսևորվել.

ալիքների տարածական կառուցվածքի փոխակերպման մեջ։ Որոշ դեպքերում նման փոխակերպումը կարելի է համարել որպես խոչընդոտների «ծածկում» ալիքներով, այլ դեպքերում՝ որպես ալիքի ճառագայթների տարածման անկյան ընդլայնում կամ որոշակի ուղղությամբ դրանց շեղում.

ալիքների տարրալուծման մեջ՝ ըստ դրանց հաճախականության սպեկտրի.

ալիքի բևեռացման վերափոխման մեջ;

ալիքների փուլային կառուցվածքը փոխելու մեջ.

Առավել լավ ուսումնասիրվածը էլեկտրամագնիսական (մասնավորապես՝ օպտիկական) և ակուստիկ ալիքների, ինչպես նաև գրավիտացիոն-մազանոթ ալիքների (հեղուկի մակերևույթի ալիքների) դիֆրակցիան է։

Դիֆրակցիայի կարևոր հատուկ դեպքերից է գնդաձև ալիքի դիֆրակցիան որոշ խոչընդոտների վրա (օրինակ՝ ոսպնյակի տակառի վրա)։ Նման դիֆրակցիան կոչվում է Ֆրենելի դիֆրակցիա։

Հյուգենս-Ֆրենսելի սկզբունքը.

Համաձայն Հյուգենս-Ֆրենսելի սկզբունքիլույսի ալիքը գրգռված աղբյուրից Սկարող է ներկայացվել որպես հաջորդական երկրորդական ալիքների սուպերպոզիցիային: Ալիքի մակերեսի յուրաքանչյուր տարր Ս(նկ.) ծառայում է որպես երկրորդային գնդաձև ալիքի աղբյուր, որի ամպլիտուդը համաչափ է տարրի արժեքին։ dS.

Այս երկրորդական ալիքի ամպլիտուդը նվազում է հեռավորության հետ rերկրորդային ալիքի աղբյուրից մինչև դիտակետ՝ ըստ օրենքի 1/ր. Հետեւաբար, յուրաքանչյուր հատվածից dSալիքի մակերեսը դեպի դիտակետ Ռտարրական թրթռումը գալիս է.

Որտեղ ( ωt + α 0) տատանման փուլն է ալիքի մակերեսի դիրքում Ս, կ- ալիքի համարը, r- հեռավորությունը մակերեսային տարրից dSդեպի կետ Պ, որի մեջ գալիս է տատանումը։ Գործոն ա 0որոշվում է տարրի կիրառման վայրում լույսի թրթիռի ամպլիտուդով dS. Գործակից Կկախված է անկյունից φ նորմալի միջև կայքի միջև dSև ուղղությունը դեպի կետ Ռ. ժամը φ = 0 այս գործակիցը առավելագույնն է, և ժամը φ/2նա զրո.
Ստացված տատանումը մի կետում Ռամբողջ մակերեսի համար վերցված թրթռումների (1) սուպերպոզիցիան է Ս:

Այս բանաձևը Հյուգենս-Ֆրենսելի սկզբունքի վերլուծական արտահայտությունն է։