Формування знань учнiв з роздiлу "Оптика"
Информация - Педагогика
Другие материалы по предмету Педагогика
В°дку падiння свiтла з оптично густiшого в оптично менш густе середовище за певних умов можливе повне вiдбивання свiтла. РЖ в цьому разi частка вiдбитоi енергii зростаСФ iз збiльшенням кута падiння, проте за iншим законом: починаючи з якогось кута падiння, що називаСФться граничним, свiтло повнiстю вiдбиваСФться вiд межi подiлу. Це явище називають повним вiдбиванням. Часто його називають також явищем повного внутрiшнього вiдбивання. ОстаннСФ твердження не суперечить попередньому, бо повне вiдбивання може бути тiльки внутрiшнiм.
Розглянемо, як змiнюСФться гомоцентричний пучок променiв монохроматичного свiтла пiсля заломлення на плоскiй поверхнi подiлу двох прозорих середовищ. Оскiльки на практицi, як правило, маСФмо справу з Плоско паралельними або клиноподiбними пластинками прозороi речовини, яку з двох бокiв оточуСФ повiтря, досить розглянути цю конкретну задачу. Як i пiд час вивчення закону заломлення, треба починати з найпростiшого: з розгляду заломлення паралельного пучка променiв на плоско паралельнiй пластинцi (мал.7). З умов симетрii випливаСФ, що кожний промiнь такого пучка виходить з пластинки паралельно попередньому напряму, трохи змiстившись униз. Величина змiщення залежить вiд товщини пластинки, показника заломлення ii матерiалу i вiд кута падiння. РЖз зростанням цих величин змiщення збiльшуСФться. В цiлому пучок променiв пiсля заломлення на переднiй i заднiй площинах лишиться паралельним i з тим самим перерiзом. Отже, плоскопаралельна пластинка не спотворюСФ i не змiнюСФ паралельного пучка променiв.
Очевидно, не буде його спотворювати i призма, оскiльки плоскопаралельна пластинка СФ окремим випадком призми, а саме: коли вона маСФ нульовий заломний кут. Призма, речовина якоi оптично густiша, нiж навколишнСФ середовище, двiчi вiдхиляСФ промiнь до основи.
Потiм доцiльно розглянути проходження розбiжного гомоцентричного пучка променiв через плоскопаралельну пластинку (мал.8). У цьому разi, хоч кожний промiнь змiщуСФться паралельно своСФму попередньому напряму, променi падають на пластинку пiд рiзними кутами, отже, й величина змiщення рiзна для рiзних променiв. Тому зворотнi продовження цих променiв не перетинатимуться в однiй точнi. Зворотнi продовження променiв, бiльш вiддалених вiд осi, перетинаються ближче до пластинки. Навпаки, променi, менш нахиленi до осi, перетинаються далi вiд пластинки. Отже, гомоцентричнiсть широкого пучка променiв свiтла пiсля заломлення на плоскопаралельнiй пластинцi трохи порушуСФться. Звичайно, коли взяти вузький гомоцентричний пучок (ОАА), то його гомоцентричнiсть практично зберiгаСФться й пiсля заломлення.
Порушення гомоцентричностi широкого пучка променiв на плоскопаралельнiй пластинцi даСФ змогу пояснити спотворення лiнзами зображень - рiзнi аберацii. Легко зрозумiти, що плоскопаралельна пластинка порушуСФ гомоцентричнiсть також широких збiжних гомоцентричних пучкiв.
За аналогiСФю робимо висновок, що широкi збiжнi й розбiжнi монохроматичнi гомоцентричнi пучки порушуСФ також призма. Цим пояснюСФться складнiсть схеми спектрального апарата (який вивчатиметься пiзнiше).
Розглядаючи заломлення на призмi, легко пояснити суть ще однiСФi аберацii - хроматичноi. Для цього повернемося ще раз до заломлення паралельного пучка променiв свiтла на ширококутнiй призмi, але вже не монохроматичного, а складного й простежимо за одним якимось променем, оскiльки решта променiв заломлюСФться аналогiчно. Цей промiнь для видимого бiлого свiтла розкладаСФться на безлiч променiв, колiр яких змiнюють неперервно вiд червоного до фiолетового. Спрощено розрiзняють сiм основних кольорiв: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, голубий, синiй i фiолетовий, якi ми звикли бачити на веселцi. Найбiльше до основи вiдхиляСФться фiолетовий промiнь, найменше - червоний. Явище просторового розшаруванню бiлого свiтла при заломленнi називаСФться хроматизмом.
Хроматизм пояснюСФться залежнiстю показника заломлення хвилi, а отже, i променя вiд довжини хвилi. Цю залежнiсть називають дисперсiСФю показника заломлення, а саме явище - дисперсiСФю свiтла. Докладнiше дисперсiя свiтла вивчаСФться в хвильовiй оптицi. Там ii пояснюють залежнiстю швидкостi поширення свiтла у прозорому середовищi вiд довжини хвилi. Отже, пiсля проходження крiзь призму замiсть одного бiлого паралельного пучка променiв виникаСФ система кольорових паралельних пучкiв.
Очевидно, просторово розшаровуватимуться i забарвлюватимуться також розбiжнi гомоцентричнi пучки, проходячи крiзь ширококутну призму. Проте коли взяти призму з малим заломленим кутом i з не дуже великими гранями. то сферична i хроматична аберацii будуть майже непомiтними. Практичний iнтерес для змiни ходу свiтлових пучкiв становить так звана бiпризма (мал.9). Вона являСФ собою двi призми, з дуже малими заломними кутами, зСФднанi основами. Верхня половина такоi системи призм вiдхиляСФ частину гомоцентричного пучка вниз, а нижня половина - вiдхиляСФ другу частину вгору.
Найголовнiший висновок з розглянутого матерiалу полягаСФ в тому, що заломлення монохроматичних гомоцентричних пучкiв свiтла на прозорих тiлах, обмежених плоскими поверхнями, iстотно не змiнюСФ гомоцентричностi пучкiв: розбiжнi пучки променiв свiтла лишаються розбiжними, збiжнi - збiжними i т.д. Пристроi, обмеженi плоскими поверхнями, не можуть створювати дiйсних зображень. Отже, треба перейти до розгляду заломлення свiтла на тiл?/p>