Čo študuje optika vo fyzike? Optika ako odvetvie fyziky

Starovekí vedci, ktorí žili v 5. storočí pred naším letopočtom, navrhli, že všetko v prírode a na tomto svete je podmienené a realitou možno nazvať iba atómy a prázdnotu. Dodnes sa zachovali dôležité historické dokumenty potvrdzujúce koncepciu štruktúry svetla ako neustáleho toku častíc, ktoré majú určité fyzikálne vlastnosti. Samotný pojem „optika“ sa však objaví oveľa neskôr. Semená takých filozofov ako Demokritos a Euklides, zasiate, keď pochopili štruktúru všetkých procesov prebiehajúcich na Zemi, vyklíčili. Až začiatkom 19. storočia mohla klasická optika získať svoje charakterové rysy, rozpoznateľný modernými vedcami a objavil sa ako plnohodnotná veda.

Definícia 1

Optika je obrovský odbor fyziky, ktorý študuje a zvažuje javy priamo súvisiace so šírením silných elektromagnetických vĺn vo viditeľnom spektre, ako aj v jeho blízkosti.

Hlavná klasifikácia tejto časti zodpovedá historickému vývoju doktríny špecifickej štruktúry svetla:

• geometrický – 3. storočie pred Kristom (Euklides);
• fyzické – 17. storočie (Huygens);
• kvantová – 20. storočie (Planck).

Optika plne charakterizuje vlastnosti lomu svetla a vysvetľuje javy priamo súvisiace s touto problematikou. Metódy a princípy optických systémov sa využívajú v mnohých aplikovaných disciplínach vrátane fyziky, elektrotechniky a medicíny (najmä oftalmológie). V týchto, ako aj v interdisciplinárnych oblastiach, sú mimoriadne obľúbené výdobytky aplikovanej optiky, ktoré spolu s jemnou mechanikou vytvárajú pevný základ pre opticko-mechanický priemysel.

Povaha svetla

Optika je považovaná za jednu z prvých a hlavných oblastí fyziky, kde boli prezentované obmedzenia starovekých predstáv o prírode.

Výsledkom bolo, že vedci dokázali zistiť dualitu prírodných javov a svetla:

• korpuskulárna hypotéza svetla, pochádzajúca od Newtona, študuje tento proces ako tok elementárnych častíc - fotónov, kde absolútne akékoľvek žiarenie prebieha diskrétne a minimálna časť výkonu danej energie má frekvenciu a veľkosť zodpovedajúcu intenzita vyžarovaného svetla;
• Vlnová teória svetla, pochádzajúca od Huygensa, zahŕňa koncept svetla ako súbor paralelných monochromatických elektromagnetických vĺn pozorovaných v optických javoch a reprezentovaných ako výsledok pôsobenia týchto vĺn.

Pri takýchto vlastnostiach svetla sa absencia prechodu sily a energie žiarenia na iné druhy energie považuje za úplne normálny proces, pretože elektromagnetické vlny navzájom neinteragujú v priestorovom prostredí interferenčných javov, pretože svetelné efekty pokračujú. šíriť bez zmeny ich špecifickosti.

Vlnové a korpuskulárne hypotézy elektrického a magnetického žiarenia našli svoje uplatnenie v vedeckých prác Maxwell vo forme rovníc.

Tento nový koncept svetla ako neustále sa pohybujúcej vlny umožňuje vysvetliť procesy spojené s difrakciou a interferenciou, vrátane štruktúry svetelného poľa.

Charakteristika svetla

Dĺžka svetelnej vlny $\lambda$ priamo závisí od celkovej rýchlosti šírenia tohto javu v priestorovom prostredí $v$ a súvisí s frekvenciou $\nu$ nasledujúcim vzťahom:

$\lambda = \frac(v)(\nu)=\frac (c)(n\nu)$

kde $n$ je refrakčný parameter média. Vo všeobecnosti je tento indikátor základnou funkciou elektromagnetickej vlnovej dĺžky: $n=n(\lambda)$.

Závislosť indexu lomu od vlnovej dĺžky sa prejavuje vo forme javu systematického rozptylu svetla. Univerzálnym a stále málo prebádaným pojmom vo fyzike je rýchlosť svetla $c$. Jeho osobitný význam v absolútnej prázdnote predstavuje nielen maximálnu rýchlosť šírenia silných elektromagnetických frekvencií, ale aj maximálnu intenzitu šírenia informácií či iného fyzického vplyvu na hmotné objekty. Keď sa pohyb svetelného toku v rôznych oblastiach zvyšuje, počiatočná rýchlosť svetla $v$ často klesá: $v = \frac (c)(n)$.

Hlavné vlastnosti svetla sú:

• spektrálne a komplexné zloženie, určená stupnicou vlnových dĺžok svetla;
• polarizácia, ktorá je určená všeobecná zmena priestorové prostredie elektrického vektora šírením vĺn;
• smer šírenia svetelného lúča, ktorý sa pri absencii dvojlomu musí zhodovať s čelom vlny.

Kvantová a fyziologická optika

Myšlienka podrobného popisu elektromagnetického poľa pomocou kvánt sa objavila na začiatku 20. storočia a vyslovil ju Max Planck. Vedci navrhli, že neustále vyžarovanie svetla sa uskutočňuje prostredníctvom určitých častíc - kvanta. Po 30 rokoch sa dokázalo, že svetlo nie je len čiastočne a paralelne vyžarované, ale aj absorbované.

To poskytlo Albertovi Einsteinovi príležitosť určiť diskrétnu štruktúru svetla. V súčasnosti vedci nazývajú svetelné kvantá fotóny a samotný tok je považovaný za integrálnu skupinu prvkov. V kvantovej optike sa teda svetlo považuje za prúd častíc aj za vlny súčasne, pretože procesy ako interferencia a difrakcia nemožno vysvetliť jediným prúdom fotónov.

V polovici 20. storočia výskumné aktivity spoločnosti Brown-Twiss umožnili presnejšie určiť oblasť použitia kvantovej optiky. Práca vedca dokázala, že určitý počet svetelných zdrojov, ktoré vyžarujú fotóny do dvoch fotodetektorov a dodávajú konštantnú zvukový signál o registrácii prvkov, môže zabezpečiť, aby zariadenia fungovali súčasne.

Implementácia praktické využitie neklasické svetlo priviedlo výskumníkov k neuveriteľným výsledkom. V tomto smere je kvantová optika unikátnym moderným odborom s obrovskými možnosťami výskumu a aplikácie.

Poznámka 1

Moderná optika už dlho zahŕňa mnoho oblastí vedeckého sveta a vývoja, ktoré sú žiadané a obľúbené.

Tieto oblasti optickej vedy priamo súvisia s elektromagnetickými alebo kvantovými vlastnosťami svetla, vrátane iných oblastí.

Definícia 2

Fyziologická optika je nová interdisciplinárna veda, ktorá študuje vizuálne vnímanie svetla a kombinuje informácie z biochémie, biofyziky a psychológie.

Berúc do úvahy všetky zákony optiky, táto časť vedy je založená na týchto vedách a má osobitné praktické smerovanie. Skúmajú sa prvky zrakového aparátu a venuje sa im aj pozornosť Osobitná pozornosť jedinečné javy, ako sú optické ilúzie a halucinácie. Výsledky práce v tejto oblasti sa využívajú vo fyziológii, medicíne, optickom inžinierstve a filmovom priemysle.

Dnes sa ako názov obchodu častejšie skloňuje slovo optika. Prirodzene, na takýchto špecializovaných miestach je možné zakúpiť rôzne zariadenia technickej optiky - šošovky, okuliare, mechanizmy na ochranu zraku. V tejto fáze majú obchody moderné vybavenie, ktoré im umožňuje na mieste presne určiť zrakovú ostrosť, ako aj identifikovať existujúce problémy a spôsoby ich odstránenia.

ABSOLÚTNE ČIERNE TELO– mentálny model telesa, ktoré pri akejkoľvek teplote úplne pohltí všetko naň dopadajúce elektromagnetické žiarenie bez ohľadu na spektrálne zloženie. Žiarenie A.h.t. je určená len jej absolútnou teplotou a nezávisí od povahy látky.

BIELE SVETLO- komplexný elektromagnetickéžiarenia , spôsobiť farebne neutrálny pocit v očiach človeka.

VIDITEĽNÉ ŽIARENIE- optické žiarenie s vlnovými dĺžkami 380 - 770 nm, schopné vyvolať zrakový vnem v ľudských očiach.

Stimulovaná EMISIA, indukované žiarenie - emisia elektromagnetických vĺn časticami hmoty (atómy, molekuly a pod.) nachádzajúcimi sa v excitovanom stave, t.j. nerovnovážny stav pod vplyvom externého vynucujúceho žiarenia. V a. súvisle (pozri súdržnosť) s násilným žiarením a za určitých podmienok môže viesť k zosilneniu a generovaniu elektromagnetických vĺn. pozri tiež kvantový generátor.

HOLOGRAM- interferenčný obrazec zaznamenaný na fotografickej platni, tvorený dvoma koherentnými vlnami (pozri. súdržnosť): referenčná vlna a vlna odrazená od objektu osvetleného tým istým zdrojom svetla. Pri rekonštrukcii G. vnímame trojrozmerný obraz objektu.

HOLOGRAFIA- metóda na získanie trojrozmerných obrazov predmetov, založená na registrácii a následnej rekonštrukcii čela vlny odrážanej týmito predmetmi. Získanie hologramu je založené na.

HUYGENOV PRINCÍP- metóda, ktorá umožňuje kedykoľvek určiť polohu čela vlny. Podľa g.p. všetky body, ktorými čelo vlny prechádza v čase t, sú zdrojmi sekundárnych sférických vĺn a požadovaná poloha čela vlny v čase t+Dt sa zhoduje s povrchom, ktorý obklopuje všetky sekundárne vlny. Umožňuje vysvetliť zákony odrazu a lomu svetla.

HUYGENS - FRESNEL - PRINCÍP- približná metóda riešenia problémov šírenia vĺn. G.-F. p uvádza: v ktoromkoľvek bode mimo ľubovoľnej uzavretej plochy pokrývajúcej bodový zdroj svetla možno svetelnú vlnu vybudenú týmto zdrojom reprezentovať ako výsledok interferencie sekundárnych vĺn vyžarovaných všetkými bodmi špecifikovanej uzavretej plochy. Umožňuje riešiť jednoduché problémy.

ĽAHKÝ TLAK - tlak, vzniká svetlom na osvetlenom povrchu. Hrá dôležitú úlohu v kozmických procesoch (vznik chvostov komét, rovnováha veľkých hviezd atď.).

SKUTOČNÝ OBRAZ- cm. .

BRÁNA- zariadenie na obmedzenie alebo zmenu svetelného lúča v optickom systéme (napríklad zrenica oka, rám šošovky, šošovka fotoaparátu).

DISPERZIA SVETLA- závislosť absolút index lomu látok z frekvencie svetla. Rozlišuje sa normálne žiarenie, pri ktorom sa rýchlosť svetelnej vlny s rastúcou frekvenciou znižuje, a anomálne žiarenie, pri ktorom sa rýchlosť vlny zvyšuje. Kvôli D.s. Úzky lúč bieleho svetla prechádzajúci hranolom zo skla alebo inej priehľadnej látky sa rozkladá na disperzné spektrum a na obrazovke vytvára dúhový pruh.

DIFRAKČNÁ MRIEŽKA- fyzické zariadenie, ktoré je súborom veľkého počtu paralelných ťahov rovnakej šírky, aplikovaných na priehľadný alebo reflexný povrch v rovnakej vzdialenosti od seba. V dôsledku toho dňa D.r. Vytvára sa difrakčné spektrum - striedanie maxima a minima intenzity svetla.

DIFRAKCIA SVETLA- súbor javov, ktoré sú spôsobené vlnovou povahou svetla a pozorujeme ich pri jeho šírení v prostredí s výraznými nehomogenitami (napríklad pri prechode cez diery, v blízkosti hraníc nepriehľadných telies a pod.). IN v užšom zmysle pod D.s. rozumieť ohybu svetla okolo malých prekážok, t.j. odchýlka od zákonov geometrickej optiky. Hrá dôležitú úlohu pri prevádzke optických prístrojov, obmedzuje ich rozhodnutie.

DOPPLEROV EFEKT– fenomén zmeny vibračné frekvencie zvukové alebo elektromagnetické vlny vnímané pozorovateľom v dôsledku vzájomného pohybu pozorovateľa a zdroja vĺn. Pri priblížení sa zistí zvýšenie frekvencie a pri vzdialení sa zistí pokles.

PRIRODZENÉ SVETLO- súbor nekoherentných svetelných vĺn so všetkými možnými rovinami kmitania a s rovnakou intenzitou kmitania v každej z týchto rovín. E.s. takmer všetky prirodzené zdroje svetla vyžarujú, pretože pozostávajú z veľkého množstva rôzne orientovaných centier žiarenia (atómov, molekúl) vyžarujúcich svetelné vlny, ktorých fáza a rovina vibrácií môže nadobudnúť všetky možné hodnoty. pozri tiež polarizácia svetla, koherencia.

OPTICKÉ ZRKADLO– teleso s lešteným alebo potiahnutým povrchom s reflexnou vrstvou (striebro, zlato, hliník atď.), na ktorom dochádza k takmer zrkadlovému odrazu (viď. odraz).

OBRAZ OPTICKÝ– obraz predmetu získaný pôsobením optického systému (šošoviek, zrkadiel) na svetelné lúče, ktoré predmet vyžaruje alebo odráža. Rozlišuje sa skutočná (získaná na obrazovke alebo sietnici oka, keď sa lúče prechádzajúce optickým systémom pretínajú) a imaginárna informácia. . (získané na priesečníku pokračovaní lúčov).

RUŠENIE SVETLA- jav superpozície dvoch alebo viacerých koherentný svetelné vlny lineárne polarizované v jednej rovine, v ktorej sa energia výslednej svetelnej vlny prerozdeľuje v priestore v závislosti od vzťahu medzi fázami týchto vĺn. Výsledok I.S. pozorovaný na obrazovke alebo fotografickej platni sa nazýva interferenčný obrazec. I. biele svetlo vedie k vytvoreniu dúhového vzoru (farby tenkých vrstiev a pod.). Nájde uplatnenie v holografii, na čistenie optiky atď.

INFRA ČERVENÁ RADIÁCIA - elektromagnetická radiácia s vlnovými dĺžkami od 0,74 mikrónov do 1-2 mm. Vyžarujú ho všetky telesá s teplotou nad absolútnou nulou (tepelné žiarenie).

KVANTUM SVETLA- rovnake ako fotón.

KOLIMÁTOR- optický systém určený na vytváranie zväzku rovnobežných lúčov.

COMPTON EFEKT– fenomén rozptylu elektromagnetická radiácia krátkych vlnových dĺžok (röntgenové a gama žiarenie) na voľných elektrónoch, sprevádzané nárastom vlnová dĺžka.

LASER, optický kvantový generátor - kvantový generátor elektromagnetického žiarenia v optickom rozsahu. Generuje monochromatické koherentné elektromagnetické žiarenie, ktoré má úzku smerovosť a významnú hustotu výkonu. Používa sa v optickom meradle, na spracovanie pevných a žiaruvzdorných materiálov, v chirurgii, spektroskopii a holografii, na ohrev plazmy. St. Maser.

ČIAROVÉ SPEKTRA- spektrá pozostávajúce z jednotlivých úzkych spektrálnych čiar. Emitované látkami v atómovom stave.

LENS optický - priehľadné teleso ohraničené dvoma zakrivenými (zvyčajne guľovými) alebo zakrivenými a plochými plochami. Šošovka sa nazýva tenká, ak je jej hrúbka malá v porovnaní s polomermi zakrivenia jej povrchov. Rozlišujú sa šošovky zbiehavé (premena paralelného zväzku lúčov na zbiehajúci sa) a divergujúce (premena paralelného zväzku lúčov na rozbiehavý). Používajú sa v optických, opticko-mechanických a fotografických prístrojoch.

Zväčšovacie sklo- zbieranie šošovka alebo systém šošoviek s malým ohnisková vzdialenosť(10 - 100 mm), poskytuje 2 - 50x zväčšenie.

RAY– pomyselná čiara, po ktorej sa v aproximácii šíri energia žiarenia geometrická optika, t.j. ak nie sú pozorované žiadne difrakčné javy.

MASER - kvantový generátor elektromagnetického žiarenia v rozsahu centimetrov. Vyznačuje sa vysokou monochromaticitou, koherenciou a úzkou smerovosťou žiarenia. Používa sa v rádiovej komunikácii, rádioastronómii, radare a tiež ako generátor stabilných frekvenčných oscilácií. St. .

MICHAELSONOVSKÉ SKÚSENOSTI- experiment určený na meranie vplyvu pohybu Zeme na hodnotu rýchlosť svetla. Negatívny výsledok M.o. sa stala jednou z experimentálnych plôch teória relativity.

MIKROSKOP- optický prístroj na pozorovanie drobných predmetov voľným okom neviditeľných. Zväčšenie mikroskopu je obmedzené a nepresahuje 1500. Porov. elektrónový mikroskop.

VIMARY IMAGE- cm. .

MONOCHROMATICKÉ ŽIARENIE– mentálny model elektromagnetická radiácia jednu konkrétnu frekvenciu. Strogogo M.I. neexistuje, pretože akékoľvek skutočné žiarenie je časovo obmedzené a pokrýva určitý frekvenčný rozsah. Zdroje žiarenia v blízkosti m. - kvantové generátory.

OPTIKA- odvetvie fyziky, ktoré študuje zákonitosti svetelných (optických) javov, povahu svetla a jeho interakciu s hmotou.

OPTICKÁ OS- 1) HLAVNÁ - priamka, na ktorej sa nachádzajú stredy lomových alebo reflexných plôch tvoriacich optický systém; 2) STRANA - akákoľvek priamka prechádzajúca optickým stredom tenkej šošovky.

OPTICKÁ SILAšošovky - veličina používaná na opis refrakčného účinku šošovky a inverznej ohnisková vzdialenosť. D = 1/F. Meria sa v dioptriách (Dopters).

OPTICKÉ ŽIARENIE- elektromagnetické žiarenie, ktorého vlnové dĺžky sú v rozmedzí od 10 nm do 1 mm. K o.i. vzťahovať Infra červená radiácia, , .

ODRAZ SVETLA– proces návratu svetelnej vlny, keď dopadá na rozhranie medzi dvoma médiami, ktoré majú rôzne indexy lomu. späť do pôvodného prostredia. Ďakujem o.s. vidíme telesá, ktoré nevyžarujú svetlo. Rozlišuje sa zrkadlový odraz (paralelný lúč lúčov zostáva po odraze rovnobežný) a difúzny odraz (paralelný lúč sa mení na divergentný).

– jav pozorovaný pri prechode svetla z opticky hustejšieho prostredia do opticky menej hustého, ak je uhol dopadu väčší ako hraničný uhol dopadu, kde n – index lomu druhého média vo vzťahu k prvému. V tomto prípade sa svetlo úplne odráža od rozhrania medzi médiami.

ZÁKON ODRAZOV VLNOV- dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica zdvihnutá k bodu dopadu lúča ležia v rovnakej rovine a uhol dopadu sa rovná uhlu lomu. Zákon platí pre zrkadlový odraz.

ABSORPCIA SVETLA- pokles energie svetelnej vlny pri jej šírení v hmote, ku ktorému dochádza v dôsledku premeny energie vĺn na vnútornej energie látky alebo energia sekundárneho žiarenia majúce iné spektrálne zloženie a iný smer šírenia.

1) ABSOLÚTNA - hodnota rovnajúca sa pomeru rýchlosti svetla vo vákuu k fázovej rýchlosti svetla v danom prostredí: . Záleží na chemické zloženie prostredie, jeho stav (teplota, tlak a pod.) a frekvenciu svetla (viď rozptyl svetla).2) RELATÍVNY - (p.p. druhého média vzhľadom k prvému) hodnota rovnajúca sa pomeru fázovej rýchlosti v prvom médiu k fázovej rýchlosti v druhom: . O.p.p. rovný pomeru absolútneho indexu lomu druhého prostredia k absolútnemu p.p. prostredie peria.

POLARIZÁCIA SVETLA– jav vedúci k usporiadaniu vektorov intenzity elektrického poľa a magnetickej indukcie svetelnej vlny v rovine kolmej na svetelný lúč. Najčastejšie sa vyskytuje pri odraze a lomu svetla, ako aj pri šírení svetla v anizotropnom prostredí.

LOM SVETLA- jav spočívajúci v zmene smeru šírenia svetla (elektromagnetickej vlny) pri prechode z jedného prostredia do druhého, odlišného od prvého index lomu. Pre lom je splnený zákon: dopadajúci lúč, lomený lúč a kolmica zdvihnutá k bodu dopadu lúča ležia v rovnakej rovine a pre tieto dve prostredia platí pomer sínusu uhla dopadu k sínus uhla lomu je konštantná hodnota tzv relatívny index lomu druhé prostredie vzhľadom na prvé. Dôvodom lomu je rozdiel vo fázových rýchlostiach v rôznych prostrediach.

OPTICKÝ PRIZMUS- teleso z priehľadnej látky, ohraničené dvoma nerovnobežnými rovinami, na ktorých sa láme svetlo. Používa sa v optických a spektrálnych prístrojoch.

ROZDIEL ZDVIHU– fyzikálna veličina rovnajúca sa rozdielu dĺžok optickej dráhy dvoch svetelných lúčov.

ROZPTYL SVETLA- jav spočívajúci vo vychyľovaní svetelného lúča šíriaceho sa v prostredí všetkými možnými smermi. Je to spôsobené heterogenitou prostredia a interakciou svetla s časticami hmoty, pri ktorej sa mení smer šírenia, frekvencia a rovina kmitov svetelnej vlny.

SVETLO, svetelné žiarenie – ktoré môže spôsobiť zrakový vnem.

SVETLÁ VLNA - elektromagnetická vlna v rozsahu vlnových dĺžok viditeľného žiarenia. Frekvencia (súbor frekvencií) r.v. určuje farbu, energiu r.v. je úmerná druhej mocnine jeho amplitúdy.

SVETELNÝ SPRIEVODCA- kanál na prenos svetla, ktorý má rozmery mnohonásobne väčšie ako vlnová dĺžka svetla. Svetlo v dedine sa šíri v dôsledku úplného vnútorného odrazu.

RÝCHLOSŤ SVETLA vo vákuu (c) - jedna zo základných fyzikálnych konštánt, rovná rýchlosti šírenia elektromagnetických vĺn vo vákuu. s = (299 792 458 ± 1,2) m/s. S.s. - maximálna rýchlosť šírenia akýchkoľvek fyzikálnych interakcií.

OPTICKÉ SPEKTRUM- rozdelenie podľa frekvencie (alebo vlnovej dĺžky) intenzity optického žiarenia určitého telesa (emisné spektrum) alebo intenzity absorpcie svetla pri prechode látkou (absorpčné spektrum). Existujú S.O.: lemované, pozostávajúce z jednotlivých spektrálnych čiar; pruhované, pozostávajúce zo skupín (prúžkov) blízko príbuzných spektrálne čiary; pevné, zodpovedajúce žiareniu (emisia) alebo absorpcii svetla v širokom frekvenčnom rozsahu.

SPEKTRÁLNE ČIARY- úzke úseky v optických spektrách zodpovedajúce takmer rovnakej frekvencii (vlnovej dĺžke). Každý S. l. spĺňa určité kvantový prechod.

SPEKTRÁLNA ANALÝZA- fyzikálna metóda kvalitatívnej a kvantitatívnej analýzy chemického zloženia látok, založená na štúdiu ich optické spektrá. Je vysoko citlivý a používa sa v chémii, astrofyzike, metalurgii, geologickom prieskume atď. Teoretický základ S. a. je .

SPECTROGRAPH- optické zariadenie na získavanie a súčasné zaznamenávanie spektra žiarenia. Hlavná časť S. - optický hranol alebo .

SPECTROSKOP- optický prístroj na vizuálne pozorovanie spektra žiarenia. Hlavnou časťou šošovky je optický hranol.

spektroskopia- odbor fyziky, ktorý študuje optické spektrá s cieľom objasniť štruktúru atómov, molekúl, ako aj hmoty v jej rôznych stavoch agregácie.

ZVÝŠIŤ optický systém - pomer veľkosti obrazu vytvoreného optickým systémom k skutočnej veľkosti objektu.

ULTRAFIALOVÉ ŽIARENIE- elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou vo vákuu od 10 nm do 400 nm. Tiež spôsobujú luminiscenciu v mnohých látkach. Biologicky aktívny.

FOKÁLNA ROVINA- rovina kolmá na optickú os sústavy a prechádzajúca jej hlavným ohniskom.

FOCUS- bod, v ktorom sa zhromažďuje paralelný lúč svetelných lúčov prechádzajúci optickým systémom. Ak je lúč rovnobežný s hlavnou optickou osou systému, potom lúč leží na tejto osi a nazýva sa hlavný.

OHNISKOVÁ VZDIALENOSŤ- vzdialenosť medzi optickým stredom tenkej šošovky a ohniskom FOTOEFEKT, fotoelektrický jav je jav emisie elektrónov látkou pod vplyvom elektromagnetického žiarenia (vonkajšia f.). Pozorované v plynoch, kvapalinách a pevných látkach. Objavil G. Hertz a študoval A.G. Stoletov. Základné vzory f. vysvetlil na základe kvantových pojmov A. Einstein.

FARBA- zrakový vnem spôsobený svetlom v súlade s jeho spektrálnym zložením a intenzitou odrazeného alebo emitovaného žiarenia.

So slovom „optika“ sa stretneme napríklad, keď ideme okolo predajne okuliarov. Mnohí si pamätajú aj to, že v škole študovali optiku. Čo je optika?

Optika je oblasť fyziky, ktorá študuje povahu svetla, jeho vlastnosti, spôsoby šírenia v rôznych prostrediach, ako aj interakciu svetla s látkami. Aby ste lepšie pochopili, čo je optika, musíte pochopiť, čo je svetlo.

Predstavy o svetle v modernej fyzike

Fyzika považuje svetlo, na ktoré sme zvyknutí, za komplexný jav s duálnou povahou. Na jednej strane sa svetlo považuje za prúd drobných častíc – svetelných kvánt (fotónov). Na druhej strane svetlo možno opísať ako typ elektromagnetických vĺn, ktoré majú špecifickú vlnovú dĺžku.

Samostatné odvetvia optiky skúmajú svetlo ako fyzikálny jav z rôznych uhlov pohľadu.

Optické úseky

• Geometrická optika. Skúma zákonitosti šírenia svetla, ako aj odraz a lom svetelných lúčov. Predstavuje svetlo ako lúč šíriaci sa priamočiaro v homogénnom prostredí (je to podobnosť s geometrickým lúčom). Neberie do úvahy vlnovú povahu svetla.
• Vlnová optika. Študuje vlastnosti svetla ako typu elektromagnetických vĺn.
• Kvantová optika. Študuje kvantové vlastnosti svetla (študuje fotoelektrický efekt, fotochemické procesy, laserové žiarenie atď.)

Optika v živote človeka

Štúdiom podstaty svetla a zákonitostí jeho distribúcie využíva človek získané poznatky vo svoj prospech. Najbežnejšími optickými prístrojmi v živote okolo nás sú okuliare, mikroskop, ďalekohľad, fotografický objektív, ale aj optický kábel slúžiaci na položenie LAN (o tom sa dozviete v článku

Tu sú fyzikálne poznámky na tému "Optika" pre ročníky 10-11.
!!! Poznámky s rovnakými názvami sa líšia stupňom obtiažnosti.

3. Difrakcia svetla- Vlnová optika

4. Zrkadlá a šošovky- Geometrická optika

5. Rušenie svetla- Vlnová optika

6. Polarizácia svetla- Vlnová optika

Optika, geometrická optika, vlnová optika, 11. ročník, poznámky, poznámky z fyziky.

O FARBE. VEDEL SI?

Vedeli ste, že kúsok červeného skla sa javí ako červený v odrazenom aj prechádzajúcom svetle? No pre farebné kovy sa tieto farby líšia – napríklad zlato odráža najmä červené a žlté lúče, no tenká priesvitná zlatá platňa prepúšťa zelené svetlo.

Vedci 17. storočia nepovažovali farbu za objektívnu vlastnosť svetla. Napríklad Kepler veril, že farba je vlastnosť, ktorú by mali študovať filozofi, nie fyzici. A iba Descartes, hoci nevedel vysvetliť pôvod farieb, bol presvedčený o existencii spojenia medzi nimi a objektívnymi charakteristikami svetla.

Vlnová teória svetla vytvorená Huygensom bola veľkým krokom vpred – poskytla napríklad vysvetlenia zákonitostí geometrickej optiky, ktoré sa používajú dodnes. Jeho hlavným neúspechom však bola absencia farebnej kategórie, t.j. bola to teória bezfarebného svetla, napriek objavu, ktorý už vtedy urobil Newton – objav rozptylu svetla.

V lekárni si kúpil hranol – hlavný nástroj v Newtonových experimentoch: v tých časoch bolo pozorovanie prizmatických spektier bežnou zábavou.

Mnohí z Newtonových predchodcov verili, že farby majú pôvod v samotných hranoloch. Newtonov stály protivník Robert Hooke si teda myslel, že slnečný lúč nemôže obsiahnuť všetky farby; to je rovnako zvláštne, pomyslel si, ako tvrdenie, že „vzduch mechov organu obsahuje všetky tóny“.

Newtonove experimenty ho priviedli k smutnému záveru: komplexné zariadenia s veľké množstvoŠošovky a hranoly, rozklad bieleho svetla je sprevádzaný objavením sa pestrého farebného okraja v obraze. Fenomén nazývaný „chromatická aberácia“ bol následne prekonaný kombináciou niekoľkých vrstiev skla s indexmi lomu, ktoré sa navzájom „vyrovnávali“, čo viedlo k vytvoreniu achromatických šošoviek a spektrálnych ďalekohľadov s jasným obrazom bez farebných odleskov alebo pruhov.

Myšlienku, že farba je určená frekvenciou vibrácií svetelnej vlny, prvýkrát navrhol slávny matematik, mechanik a fyzik Leonhard Euler v roku 1752, pričom maximálna vlnová dĺžka zodpovedá červeným lúčom a minimálna fialovým lúčom.

Spočiatku Newton rozlišoval iba päť farieb v slnečnom spektre, ale neskôr, v snahe o súlad medzi počtom farieb a počtom základných tónov hudobnej stupnice, pridal ďalšie dve. Možno to ovplyvnila závislosť na starodávnej mágii čísla „sedem“, podľa ktorého bolo na oblohe sedem planét, a teda týždeň mal sedem dní, v alchýmii bolo sedem základných kovov atď. .

Goethe, ktorý sa považoval za vynikajúceho prírodovedca a priemerného básnika, horlivo kritizujúci Newtona, poznamenal, že vlastnosti svetla odhalené v jeho experimentoch neboli pravdivé, pretože svetlo v nich bolo „trápené rôznymi druhmi nástrojov mučenia – štrbinami, hranoly, šošovky." Je pravda, že v tejto kritike pomerne seriózni fyzici neskôr videli naivné očakávanie moderného pohľadu na úlohu meracieho zariadenia.

teória farebné videnie- o získaní všetkých farieb zmiešaním troch hlavných - pochádza z Lomonosovovej reči z roku 1756 „Slovo o pôvode svetla, predstavuje novú teóriu farieb...“, ktorú si však vedecký svet nevšimol. O polstoročie neskôr túto teóriu podporil Jung a jeho predpoklady podrobne rozvinul do trojzložkovej teórie farieb Helmholtz v 60. rokoch 19. storočia.

Ak vo fotoreceptoroch sietnice chýbajú nejaké pigmenty, potom človek nevníma zodpovedajúce tóny, t.j. čiastočne farboslepý. Išlo o anglického fyzika Daltona, po ktorom je tento zrakový nedostatok pomenovaný. A objavil ho Dalton nikto iný ako Jung.

Fenomén nazývaný Purkinov efekt – na počesť známeho českého biológa, ktorý ho skúmal, ukazuje, že rôzne prostredia oka majú nerovnakú refrakciu, čo vysvetľuje výskyt niektorých zrakové ilúzie.

Optické spektrá atómov alebo iónov sú nielen bohatým zdrojom informácií o štruktúre atómu, ale obsahujú aj informácie o vlastnostiach atómového jadra, ktoré súvisia predovšetkým s jeho elektrickým nábojom.