naudojami vadinamojoje šviesolaidinėje optikoje. Skaidulinė optika yra optikos šaka, susijusi su šviesos spinduliuotės perdavimu per šviesolaidinius šviesos kreipiklius. Šviesolaidiniai šviesos kreiptuvai – tai atskirų skaidrių skaidulų, surenkamų į ryšulius (ryšulius), sistema. Šviesa, patekusi į skaidrų pluoštą, apsuptą mažesnio lūžio rodiklio medžiaga, daug kartų atsispindi ir sklinda išilgai pluošto (žr. 5.3 pav.).

1) Medicinoje ir veterinarinėje diagnostikoje šviesos kreiptuvai daugiausia naudojami vidaus ertmėms apšviesti ir vaizdams perduoti.

Vienas iš šviesolaidžių naudojimo medicinoje pavyzdžių yra endoskopas- specialus prietaisas vidinių ertmių (skrandžio, tiesiosios žarnos ir kt.) apžiūrai. Viena iš tokių prietaisų veislių yra pluoštas gastroskopu. Su jo pagalba galite ne tik vizualiai ištirti skrandį, bet ir padaryti reikiamas nuotraukas diagnozei nustatyti.

2) Šviesolaidžių pagalba lazerio spinduliuotė taip pat perduodama į vidaus organus, siekiant terapinio poveikio navikams.

3) Skaidulinė optika buvo plačiai pritaikyta technologijose. Pastaraisiais metais sparčiai vystantis informacinėms sistemoms, iškyla kokybiško ir greito informacijos perdavimo komunikacijos kanalais poreikis. Šiuo tikslu naudojamas signalo perdavimas lazerio spinduliu, sklindančiu per šviesolaidinius šviesos kreipiklius.

ŠVIESOS BANGOS SAVYBĖS

TRUKDŽIAI SVETA.

Trukdymas- viena ryškiausių banginės šviesos prigimties apraiškų. Šis įdomus ir gražus reiškinys stebimas tam tikromis sąlygomis, kai yra du ar daugiau šviesos pluoštų. Gana dažnai susiduriame su trukdžių reiškiniais: alyvos dėmių ant asfalto spalvos, šąlančių langų stiklų spalva, keistais spalvų raštais ant kai kurių drugelių ir vabalų sparnų – visa tai yra šviesos trukdžių apraiška.

ŠVIESOS TRUKDŽIAI- pridėti du ar daugiau nuoseklusšviesos bangos, kurių skirtinguose taškuose pasirodo amplitudės stiprinimas arba susilpnėjimas atsirandanti banga.

Darna.

darna vadinamas kelių virpesių arba bangų procesų koordinuotu srautu laike ir erdvėje, t.y. bangos su tuo pačiu dažniu ir laiko pastoviu fazių skirtumu.

Monochromatinės bangos ( vieno bangos ilgio bangos ) – yra nuoseklūs.

Nes tikrų šaltinių neduoda griežtai monochromatinės šviesos, tada bangos skleidžia bet kokie nepriklausomi šviesos šaltiniai visada nenuoseklus. Šaltinyje šviesą skleidžia atomai, kurių kiekvienas skleidžia šviesą tik ≈ 10 -8 s. Tik per šį laiką atomo skleidžiamos bangos turi pastovią svyravimų amplitudę ir fazę. Bet būk nuoseklus bangas galima padalyti vieno šaltinio skleidžiamą šviesos spindulį padalijus į 2 šviesos bangas ir perėjus skirtingais keliais jas vėl sujungti. Tada fazių skirtumas bus nustatomas pagal bangos kelio skirtumą: at pastovus taktų skirtumo fazių skirtumas taip pat pastovus .

BŪKLĖ TRUKDŽIAI MAKSIMALIAI :

Jeigu optinio kelio skirtumas ∆ vakuume yra lyginis pusinių bangų skaičius arba (sveikasis bangos ilgių skaičius)

(4.5)

tada įvyks taške M sužadinti svyravimai toje pačioje fazėje.

BŪKLĖ MINIMALI TRUKDŽIAI.

Jeigu optinio kelio skirtumas ∆ yra lygus nelyginis pusbangių skaičius

(4.6)

Tai ir atsiras taške M sužadinti svyravimai iš fazės.

Tipiškas ir dažnas šviesos trukdžių pavyzdys yra muilo plėvelė

Trikdžių taikymas - optinė danga: dalis šviesos, praeinančios pro objektyvą, atsispindi (iki 50 % sudėtingose ​​optinėse sistemose). Antirefleksinio metodo esmė ta, kad optinių sistemų paviršiai padengiami plonomis plėvelėmis, kurios sukuria trukdžių reiškinius. Plėvelės storis d=l/4 krentančios šviesos, tada atspindėta šviesa turi kelio skirtumą, atitinkantį minimalų trukdžių skaičių

ŠVIESOS SKIDIMAS

Difrakcija paskambino bangos lenkimas aplink kliūtis, sutikti savo kelyje arba platesne prasme – bet koks bangos sklidimo nuokrypisšalia kliūčių iš tiesios.

Galimybė stebėti difrakciją priklauso nuo šviesos bangos ilgio ir kliūčių dydžio santykio (nehomogeniškumo)

Difrakcija Fraunhoferis ant difrakcijos gardelės.

Vienmatė difrakcinė gardelė - lygiagrečių vienodo pločio plyšių sistema, esanti toje pačioje plokštumoje ir atskirta vienodo pločio nepermatomais tarpais.

Bendra difrakcijos schema yra abipusių bangų, sklindančių iš visų lizdų, trukdžių rezultatas - difrakcinėje gardelėje atsiranda koherentinių išsklaidytų šviesos pluoštų, sklindančių iš visų plyšių, daugiapluoščių trukdžių.

Jeigu a - plotis kiekvienas įtrūkimas (MN); b - nepermatomų sričių plotis tarp plyšių (NC), tada vertė d = a+ b paskambino difrakcijos gardelės konstanta (periodas)..

kur N 0 yra plyšių skaičius ilgio vienete.

Sijų (1-2) ir (3-4) kelių skirtumas ∆ lygus СF

1. .MINIMALI BŪKLĖ Jei kelio skirtumas CF = (2n+1)l/2- yra lygus nelyginiam pusės bangos ilgių skaičiui, tada spindulių 1-2 ir 3-4 svyravimai praeis antifazėje ir vienas kitą panaikins apšvietimas:

n = 1,2,3,4 … (4.8)

Elektromagnetinių bangų sklidimas įvairiose terpėse paklūsta atspindžio ir lūžio dėsniams. Iš šių dėsnių tam tikromis sąlygomis išplaukia vienas įdomus efektas, kuris fizikoje vadinamas visuminiu vidiniu šviesos atspindžiu. Pažvelkime atidžiau, koks yra šis efektas.

Atspindys ir refrakcija

Prieš pradedant tiesiogiai nagrinėti vidinį bendrą šviesos atspindį, būtina paaiškinti atspindžio ir lūžio procesus.

Atspindys suprantamas kaip šviesos pluošto judėjimo krypties pasikeitimas toje pačioje terpėje, kai jis susiduria su sąsaja. Pavyzdžiui, jei nukreipiate nuo lazerinio žymeklio į veidrodį, galite stebėti aprašytą efektą.

Refrakcija – tai, kaip ir atspindys, šviesos judėjimo krypties pasikeitimas, bet ne pirmoje, o antroje terpėje. Šio reiškinio rezultatas bus objektų kontūrų ir jų erdvinio išdėstymo iškraipymas. Dažnas refrakcijos pavyzdys yra pieštuko ar rašiklio lūžimas, kai jis įdedamas į stiklinę vandens.

Refrakcija ir atspindys yra susiję vienas su kitu. Jie beveik visada būna kartu: dalis spindulio energijos atsispindi, o kita dalis lūžta.

Abu reiškiniai yra Ferma principo taikymo rezultatas. Jis teigia, kad šviesa keliauja trajektorija tarp dviejų taškų, kuri jam užtruks mažiausiai laiko.

Kadangi atspindys yra efektas, atsirandantis vienoje terpėje, o refrakcija – dviejose, pastarosioms svarbu, kad abi terpės būtų skaidrios elektromagnetinėms bangoms.

Lūžio rodiklio samprata

Lūžio rodiklis yra svarbus dydis matematiniam nagrinėjamų reiškinių aprašymui. Tam tikros terpės lūžio rodiklis nustatomas taip:

Kur c ir v yra atitinkamai šviesos greitis vakuume ir medžiagoje. V reikšmė visada yra mažesnė už c, todėl rodiklis n bus didesnis už vienetą. Bematis koeficientas n parodo, kiek šviesos medžiagoje (terpėje) atsiliks nuo šviesos vakuume. Skirtumas tarp šių greičių lemia lūžio reiškinio atsiradimą.

Šviesos greitis materijoje koreliuoja su pastarosios tankiu. Kuo terpė tankesnė, tuo šviesa joje sunkiau juda. Pavyzdžiui, orui n = 1,00029, tai yra, beveik kaip vakuumui, vandeniui n = 1,333.

Atspindžiai, lūžis ir jų dėsniai

Ryškus visiško atspindžio rezultato pavyzdys yra blizgantys deimanto paviršiai. Deimanto lūžio rodiklis yra 2,43, todėl daugelis šviesos spindulių, pataikiusių į brangakmenį, patiria daugybę atspindžių prieš palikdami jį.

Deimantų kritinio kampo θc nustatymo problema

Panagrinėkime paprastą problemą, kurioje parodysime, kaip naudoti aukščiau pateiktas formules. Būtina apskaičiuoti, kiek pasikeis kritinis viso atspindžio kampas, jei deimantą iš oro pateksite į vandenį.

Lentelėje pažiūrėję į nurodytų terpių lūžio rodiklių vertes, jas išrašome:

• orui: n 1 = 1,00029;
• vandeniui: n 2 = 1,333;
• deimantui: n 3 = 2,43.

Kritinis kampas deimantų ir oro porai yra:

θ c1 \u003d arcsin (n 1 / n 3) \u003d arcsin (1,00029 / 2,43) ≈ 24,31 o.

Kaip matote, šios terpių poros kritinis kampas yra gana mažas, tai yra, tik tie spinduliai gali palikti deimantą į orą, kuris bus arčiau normalaus nei 24,31 o .

Jei deimantas yra vandenyje, gauname:

θ c2 \u003d arcsin (n 2 / n 3) \u003d arcsin (1,333 / 2,43) ≈ 33,27 o.

Kritinis kampas padidėjo:

Δθ c \u003d θ c2 - θ c1 ≈ 33,27 o - 24,31 o \u003d 8,96 o.

Dėl šio nežymaus kritinio kampo, skirto viso šviesos atspindžio deimante, padidėjimas lemia tai, kad jis vandenyje blizga beveik taip pat, kaip ir ore.

Pirma, šiek tiek pafantazuokime. Įsivaizduokite karštą vasaros dieną prieš Kristų, primityvus žmogus ietimi medžioja žuvis. Jis pastebi jos padėtį, taikosi ir smūgiuoja kažkodėl visai ne ten, kur buvo matoma žuvis. Praleidote? Ne, žvejo rankose grobis! Reikalas tas, kad mūsų protėvis intuityviai suprato temą, kurią dabar studijuosime. Kasdienybėje matome, kad į vandens stiklinę įmerktas šaukštas atrodo kreivas, žiūrint pro stiklinį indelį, daiktai kreivai. Visus šiuos klausimus svarstysime pamokoje, kurios tema: „Šviesos lūžimas. Šviesos lūžio dėsnis. Visiškas vidinis atspindys.

Ankstesnėse pamokose apie spindulio likimą kalbėjome dviem atvejais: kas atsitiks, jei šviesos spindulys sklinda skaidriai vienalytėje terpėje? Teisingas atsakymas yra tas, kad jis plis tiesia linija. O kas atsitiks, kai šviesos spindulys kris ant dviejų laikmenų sąsajos? Praėjusioje pamokoje mes kalbėjome apie atspindėtą spindulį, šiandien mes apsvarstysime tą šviesos pluošto dalį, kurią sugeria terpė.

Koks bus pluošto, prasiskverbusio iš pirmos optiškai skaidrios terpės į antrąją optiškai skaidrią terpę, likimas?

Ryžiai. 1. Šviesos lūžimas

Jei spindulys patenka ant dviejų skaidrių terpių sąsajos, dalis šviesos energijos grįžta į pirmąją terpę, sukurdama atspindėtą spindulį, o kita dalis pereina į antrąją terpę ir, kaip taisyklė, keičia savo kryptį.

Šviesos sklidimo krypties pokytis, kai ji praeina per dviejų terpių sąsają, vadinamas šviesos lūžis(1 pav.).

Ryžiai. 2. Kritimo, lūžio ir atspindžio kampai

2 paveiksle matome krintantį spindulį, kritimo kampas bus žymimas α. Spindulys, nustatantis lūžusio šviesos pluošto kryptį, bus vadinamas lūžusiu pluoštu. Kampas tarp statmens sąsajai tarp terpės, atkurtos nuo kritimo taško, ir lūžusio pluošto vadinamas lūžio kampu, paveiksle tai kampas γ. Norėdami užbaigti vaizdą, taip pat pateikiame atspindėto pluošto vaizdą ir atitinkamai atspindžio kampą β. Koks ryšys tarp kritimo kampo ir lūžio kampo, ar galima nuspėti, žinant kritimo kampą ir iš kurios terpės į kurią pateko spindulys, koks bus lūžio kampas? Pasirodo, tu gali!

Gauname dėsnį, kuris kiekybiškai apibūdina kritimo kampo ir lūžio kampo ryšį. Pasinaudokime Huygenso principu, kuris reguliuoja bangos sklidimą terpėje. Įstatymas susideda iš dviejų dalių.

Krintantis spindulys, lūžęs spindulys ir statmenas, atkurtas į kritimo tašką, yra toje pačioje plokštumoje.

Kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis yra pastovi dviejų nurodytų terpių reikšmė ir yra lygus šviesos greičių šiose terpėse santykiui.

Šis dėsnis vadinamas Snello dėsniu, pirmą kartą jį suformulavusio olandų mokslininko vardu. Lūžio priežastis yra šviesos greičių skirtumas skirtingose ​​​​terpėse. Galite patikrinti lūžio dėsnio galiojimą eksperimentiškai nukreipdami šviesos spindulį skirtingais kampais į sąsają tarp dviejų terpių ir išmatuodami kritimo ir lūžio kampus. Jei pakeisime šiuos kampus, išmatuosime sinusus ir surasime šių kampų sinusų santykius, įsitikinsime, kad lūžio dėsnis tikrai galioja.

Lūžio dėsnio, naudojant Huygenso principą, įrodymas yra dar vienas šviesos banginės prigimties patvirtinimas.

Santykinis lūžio rodiklis n 21 parodo, kiek kartų šviesos greitis V 1 pirmoje terpėje skiriasi nuo šviesos greičio V 2 antroje terpėje.

Santykinis lūžio rodiklis yra aiškus įrodymas, kad šviesos krypties pasikeitimo priežastis pereinant iš vienos terpės į kitą yra skirtingas šviesos greitis abiejose terpėse. Terminas „terpės optinis tankis“ dažnai vartojamas terpės optinėms savybėms apibūdinti (3 pav.).

Ryžiai. 3. Terpės optinis tankis (α > γ)

Jei spindulys pereina iš terpės, kurios šviesos greitis didesnis, į terpę, kurios šviesos greitis mažesnis, tai, kaip matyti iš 3 paveikslo ir šviesos lūžio dėsnio, jis bus prispaustas prie statmenos, t. , lūžio kampas yra mažesnis už kritimo kampą. Šiuo atveju teigiama, kad spindulys perėjo iš mažiau tankios optinės terpės į optiškai tankesnę terpę. Pavyzdys: iš oro į vandenį; nuo vandens iki stiklo.

Galima ir atvirkštinė situacija: šviesos greitis pirmoje terpėje yra mažesnis už šviesos greitį antroje terpėje (4 pav.).

Ryžiai. 4. Terpės optinis tankis (α< γ)

Tada lūžio kampas bus didesnis nei kritimo kampas, ir toks perėjimas bus sakoma, kad iš optiškai tankesnės į mažiau optiškai tankią terpę (nuo stiklo iki vandens).

Dviejų laikmenų optinis tankis gali gana ženkliai skirtis, todėl tampa įmanoma nuotraukoje (5 pav.) parodyta situacija:

Ryžiai. 5. Skirtumas tarp terpės optinio tankio

Atkreipkite dėmesį į tai, kaip galva pasislenka kūno atžvilgiu, kuris yra skystyje, didesnio optinio tankio terpėje.

Tačiau santykinis lūžio rodiklis ne visada yra patogi charakteristika darbui, nes priklauso nuo šviesos greičių pirmoje ir antroje terpėje, tačiau tokių derinių ir dviejų terpių derinių (vanduo – oras, stiklas) gali būti labai daug. - deimantas, glicerinas - alkoholis, stiklas - vanduo ir pan.). Lentelės būtų labai griozdiškos, būtų nepatogu dirbti, tada buvo įvesta viena absoliuti aplinka, su kuria lyginamas šviesos greitis kitose aplinkose. Vakuumas buvo pasirinktas kaip absoliutus, o šviesos greičiai lyginami su šviesos greičiu vakuume.

Terpės absoliutus lūžio rodiklis n- tai reikšmė, apibūdinanti terpės optinį tankį ir lygi šviesos greičio santykiui SU vakuume iki šviesos greičio tam tikroje terpėje.

Absoliutus lūžio rodiklis darbui patogesnis, nes visada žinome šviesos greitį vakuume, jis lygus 3·10 8 m/s ir yra universali fizikinė konstanta.

Absoliutus lūžio rodiklis priklauso nuo išorinių parametrų: temperatūros, tankio, taip pat nuo šviesos bangos ilgio, todėl lentelėse dažniausiai nurodomas vidutinis lūžio rodiklis tam tikram bangų ilgių diapazonui. Jei palygintume oro, vandens ir stiklo lūžio rodiklius (6 pav.), pamatytume, kad oro lūžio rodiklis artimas vienetui, todėl spręsdami uždavinius imsime jį kaip vienetą.

Ryžiai. 6. Skirtingų terpių absoliučių lūžio rodiklių lentelė

Nesunku nustatyti ryšį tarp absoliutaus ir santykinio terpės lūžio rodiklio.

Santykinis lūžio rodiklis, ty pluošto, pereinančio iš terpės vienas į vidutinį du, yra lygus absoliutaus lūžio rodiklio antroje terpėje ir absoliutaus lūžio rodiklio santykiui pirmoje terpėje.

Pavyzdžiui: = ≈ 1,16

Jei abiejų terpių absoliutieji lūžio rodikliai yra beveik vienodi, tai reiškia, kad santykinis lūžio rodiklis pereinant iš vienos terpės į kitą bus lygus vienetui, tai yra, šviesos spindulys iš tikrųjų nebus lūžęs. Pavyzdžiui, pereinant nuo anyžių aliejaus prie brangakmenio, berilis praktiškai nenukryps nuo šviesos, tai yra, elgsis taip pat, kaip praeis per anyžių aliejų, nes jų lūžio rodiklis yra atitinkamai 1,56 ir 1,57, todėl brangakmenis gali būti kaip pasislėpti skystyje, jo tiesiog nesimatys.

Jei įpilsite vandens į permatomą stiklą ir žiūrėsite pro stiklo sienelę į šviesą, pamatysime sidabrinį paviršiaus blizgesį dėl visiško vidinio atspindžio reiškinio, apie kurį dabar bus kalbama. Kai šviesos spindulys pereina iš tankesnės optinės terpės į mažiau tankią optinę terpę, galima pastebėti įdomų efektą. Tikslumui manysime, kad šviesa iš vandens pereina į orą. Tarkime, kad rezervuaro gilumoje yra taškinis šviesos S šaltinis, skleidžiantis spindulius visomis kryptimis. Pavyzdžiui, naras šviečia žibintuvėliu.

Spindulys SO 1 krenta ant vandens paviršiaus mažiausiu kampu, šis spindulys dalinai lūžta - spindulys O 1 A 1 ir iš dalies atsispindi atgal į vandenį - spindulys O 1 B 1. Taigi dalis krentančio pluošto energijos perduodama lūžusiam pluoštui, o likusi energijos dalis – atsispindėjusiam.

Ryžiai. 7. Visiškas vidinis atspindys

Pluoštas SO 2, kurio kritimo kampas yra didesnis, taip pat yra padalintas į du pluoštus: lūžtantį ir atspindėtą, tačiau pradinio pluošto energija tarp jų pasiskirsto kitaip: lūžęs pluoštas O 2 A 2 bus silpnesnis nei spindulys O 1 A 1, tai yra, jis gaus mažesnę energijos dalį, o atitinkamai atspindėtas spindulys O 2 V 2 bus ryškesnis nei spindulys O 1 V 1, tai yra, jis gaus didesnę dalį energijos. Didėjant kritimo kampui, atsekamas tas pats dėsningumas – vis didesnė krintančio pluošto energijos dalis atitenka atspindėtam, o vis mažesnė – lūžusiam pluoštui. Lūžęs spindulys tampa blausesnis ir tam tikru momentu visiškai išnyksta, šis išnykimas atsiranda pasiekus kritimo kampą, kuris atitinka lūžio kampą 90 0 . Esant tokiai situacijai, lūžęs spindulys OA turėtų eiti lygiagrečiai vandens paviršiui, bet nėra ko eiti – visa krintančio pluošto SO energija visiškai atiteko atspindėtam pluoštui OB. Natūralu, kad toliau padidėjus kritimo kampui, lūžusio pluošto nebus. Aprašytas reiškinys yra visiškas vidinis atspindys, tai yra, tankesnė optinė terpė nagrinėjamais kampais neskleidžia iš savęs spindulių, jie visi atsispindi jos viduje. Kampas, kuriuo vyksta šis reiškinys, vadinamas ribinis viso vidinio atspindžio kampas.

Ribinio kampo vertę lengva rasti pagal lūžio dėsnį:

= => = arcsin, vandeniui ≈ 49 0

Įdomiausias ir populiariausias visiško vidinio atspindžio reiškinio pritaikymas yra vadinamieji bangolaidžiai arba šviesolaidžiai. Būtent tokį signalizacijos būdą naudoja šiuolaikinės telekomunikacijų bendrovės internete.

Gavome šviesos lūžio dėsnį, pristatėme naują sąvoką – santykinius ir absoliučius lūžio rodiklius, taip pat išsiaiškinome visiško vidinio atspindžio fenomeną ir jo pritaikymą, pavyzdžiui, šviesolaidį. Įtvirtinti žinias galite išnagrinėję atitinkamus testus ir treniruoklius pamokų skiltyje.

Gaukime šviesos lūžio dėsnio įrodymą, naudodami Huygenso principą. Svarbu suprasti, kad lūžio priežastis yra šviesos greičių skirtumas dviejose skirtingose ​​terpėse. Šviesos greitį pirmoje terpėje pažymėkime V 1 , o antroje terpėje - V 2 (8 pav.).

Ryžiai. 8. Šviesos lūžimo dėsnio įrodymas

Tegul plokštuma šviesos banga nukrenta ant plokščios sąsajos tarp dviejų terpių, pavyzdžiui, iš oro į vandenį. Bangos paviršius AC yra statmenas spinduliams ir , sąsaja tarp terpės MN pirmiausia pasiekia spindulį , o spindulys tą patį paviršių pasiekia po laiko intervalo ∆t, kuris bus lygus kelio SW padalijus iš šviesos greičio. pirmoje terpėje .

Todėl tuo momentu, kai antrinė banga taške B tik pradeda sužadinti, banga iš taško A jau turi pusrutulio formą, kurio spindulys AD, kuris lygus šviesos greičiui antroje terpėje ∆t: AD = ∆t, tai yra Huygenso principas vizualiniame veiksme. Lūžusios bangos bangos paviršių galima gauti nubrėžus paviršiaus liestinę visoms antrinėms bangoms antroje terpėje, kurių centrai yra ant terpės sąsajos, šiuo atveju tai yra plokštuma BD, tai yra antrinės bangos. Spindulio kritimo kampas α lygus kampui CAB trikampyje ABC, vieno iš šių kampų kraštinės statmenos kito kraštinėms. Todėl SW bus lygus šviesos greičiui pirmoje terpėje ∆t

CB = ∆t = AB sin α

Savo ruožtu lūžio kampas bus lygus kampui ABD trikampyje ABD, todėl:

AD = ∆t = AB sin γ

Padalinę terminą iš termino, gauname:

n yra pastovi reikšmė, kuri nepriklauso nuo kritimo kampo.

Gavome šviesos lūžio dėsnį, kritimo kampo sinusas su lūžio kampo sinusu yra pastovi duotų dviejų terpių reikšmė ir lygi šviesos greičių santykiui dviejose duotose terpėse.

Kubinis indas nepermatomomis sienelėmis yra išdėstytas taip, kad stebėtojo akis nemato jo dugno, o visiškai mato indo CD sienelę. Kiek vandens reikia įpilti į indą, kad stebėtojas matytų objektą F, esantį b = 10 cm atstumu nuo kampo D? Laivo kraštas α = 40 cm (9 pav.).

Kas labai svarbu sprendžiant šią problemą? Spėkite, kad kadangi akis nemato indo dugno, o mato kraštinį šoninės sienelės tašką, o indas yra kubas, tai sijos kritimo į vandens paviršių kampas, kai jį pilsime būti lygus 45 0.

Ryžiai. 9. Egzamino užduotis

Spindulys patenka į tašką F, o tai reiškia, kad mes aiškiai matome objektą, o juoda punktyrinė linija rodo pluošto eigą, jei nebūtų vandens, tai yra į tašką D. Iš trikampio NFC kampo liestinė β, lūžio kampo liestinė, yra priešingos kojos santykis su gretima arba, remiantis paveikslu, h atėmus b, padalytas iš h.

tg β = = , h yra skysčio, kurį išpylėme, aukštis;

Intensyviausias visiško vidinio atspindžio reiškinys naudojamas šviesolaidinėse sistemose.

Ryžiai. 10. Šviesolaidžiai

Jei šviesos spindulys nukreipiamas į kieto stiklo vamzdžio galą, po daugkartinio visiško vidinio atspindžio spindulys išeis iš priešingos vamzdžio pusės. Pasirodo, stiklinis vamzdis yra šviesos bangos laidininkas arba bangolaidis. Taip atsitiks, nesvarbu, ar vamzdis tiesus, ar išlenktas (10 pav.). Pirmieji šviesos kreiptuvai, tai antrasis bangolaidžių pavadinimas, buvo naudojami sunkiai pasiekiamoms vietoms apšviesti (atliekant medicininius tyrimus, kai šviesa tiekiama į vieną šviesolaidžio galą, o kitas galas apšviečia reikiamą vietą) . Pagrindinis pritaikymas – medicina, variklių defektoskopija, tačiau tokie bangolaidžiai plačiausiai naudojami informacijos perdavimo sistemose. Šviesos bangos nešiklio dažnis yra milijoną kartų didesnis už radijo signalo dažnį, o tai reiškia, kad informacijos kiekis, kurį galime perduoti naudodamiesi šviesos banga, yra milijonus kartų didesnis nei radijo bangomis perduodamos informacijos kiekis. Tai puiki galimybė paprastai ir nebrangiai perteikti didžiulį kiekį informacijos. Paprastai informacija perduodama šviesolaidžiu naudojant lazerio spinduliuotę. Skaidulinė optika yra būtina norint greitai ir kokybiškai perduoti kompiuterio signalą, kuriame yra daug perduodamos informacijos. O viso to esmė slypi toks paprastas ir įprastas reiškinys kaip šviesos lūžimas.

Bibliografija

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizika (pagrindinis lygis) - M.: Mnemozina, 2012 m.
2. Gendensteinas L.E., Dickas Yu.I. Fizikos 10 klasė. - M.: Mnemosyne, 2014 m.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizika – 9, Maskva, Švietimas, 1990 m.

1. edu.glavsprav.ru ().
2. Nvtc.ee ().
3. Raal100.narod.ru ().
4. Optika.ucoz.ru ().

Namų darbai

1. Apibrėžkite šviesos lūžį.
2. Įvardykite šviesos lūžio priežastį.
3. Įvardykite populiariausius visiško vidinio atspindžio pritaikymus.

23 PASKAITA GEOMETRINĖ OPTIKA

23 PASKAITA GEOMETRINĖ OPTIKA

1. Šviesos atspindžio ir lūžio dėsniai.

2. Visiškas vidinis atspindys. šviesolaidis.

3. Lęšiai. Objektyvo optinė galia.

4. Objektyvo aberacijos.

5. Pagrindinės sąvokos ir formulės.

6. Užduotys.

Sprendžiant daugelį su šviesos sklidimu susijusių problemų, galima pasitelkti geometrinės optikos dėsnius, paremtus šviesos pluošto, kaip linijos, kuria sklinda šviesos bangos energija, samprata. Homogeninėje terpėje šviesos spinduliai yra tiesūs. Geometrinė optika yra ribinis bangų optikos atvejis, nes bangos ilgis linkęs į nulį (λ →0).

23.1. Šviesos atspindžio ir lūžio dėsniai. Visiškas vidinis atspindys, šviesos kreiptuvai

Refleksijos dėsniai

šviesos atspindys- reiškinys, atsirandantis dviejų terpių sąsajoje, dėl kurio šviesos spindulys keičia savo sklidimo kryptį, likdamas pirmoje terpėje. Atspindžio pobūdis priklauso nuo atspindinčio paviršiaus nelygumų matmenų (h) ir bangos ilgio santykio. (λ) krintančią spinduliuotę.

difuzinis atspindys

Kai nelygumai išsidėstę atsitiktinai, o jų dydžiai atitinka bangos ilgį arba jį viršija, difuzinis atspindys- šviesos sklaida įvairiomis kryptimis. Dėl difuzinio atspindžio nešviečiantys kūnai tampa matomi, kai šviesa atsispindi nuo jų paviršių.

Veidrodinis atspindys

Jei nelygumų matmenys yra maži, palyginti su bangos ilgiu (h<< λ), то возникает направленное, или veidrodis,šviesos atspindys (23.1 pav.). Šiuo atveju laikomasi šių įstatymų.

Kritantis spindulys, atspindėtas spindulys ir dviejų terpių sąsajos normalioji linija, nubrėžta per pluošto kritimo tašką, yra toje pačioje plokštumoje.

Atspindžio kampas lygus kritimo kampui:β = a.

Ryžiai. 23.1. Spindulių eiga veidrodiniame atspindyje

Lūžio dėsniai

Kai šviesos spindulys patenka į dviejų skaidrių terpių sąsają, jis yra padalintas į du pluoštus: atspindėtą ir lūžo(23.2 pav.). Lūžęs spindulys sklinda antroje terpėje, keisdamas savo kryptį. Optinė terpės charakteristika yra absoliutus

Ryžiai. 23.2. Spindulių eiga lūžio metu

lūžio rodiklis, kuris yra lygus šviesos greičio vakuume ir šviesos greičio šioje terpėje santykiui:

Lūžusio pluošto kryptis priklauso nuo dviejų terpių lūžio rodiklių santykio. Vykdomi šie lūžio dėsniai.

Kritantis spindulys, lūžęs spindulys ir dviejų terpių sąsajos normalioji linija, nubrėžta per pluošto kritimo tašką, yra toje pačioje plokštumoje.

Kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis yra pastovi vertė, lygi antrosios ir pirmosios terpės absoliučių lūžio rodiklių santykiui:

23.2. visiškas vidinis atspindys. šviesolaidis

Apsvarstykite šviesos perėjimą iš terpės, kurios lūžio rodiklis didelis n 1 (optiškai tankesnis) į terpę, kurios lūžio rodiklis mažesnis n 2 (optiškai mažiau tankus). 23.3 paveiksle pavaizduoti spinduliai, patenkantys į stiklo ir oro sąsają. Stiklo lūžio rodiklis n 1 = 1,52; orui n 2 = 1,00.

Ryžiai. 23.3. Visiško vidinio atspindžio atsiradimas (n 1 > n 2)

Padidėjus kritimo kampui, lūžio kampas didėja tol, kol lūžio kampas tampa 90°. Toliau didėjant kritimo kampui, krintantis spindulys ne lūžta, o pilnai atsispindi sąsajoje. Šis reiškinys vadinamas visiškas vidinis atspindys. Jis stebimas, kai šviesa krinta iš tankesnės terpės ant ribos su mažiau tankia terpe ir susideda iš toliau nurodytų dalykų.

Jei kritimo kampas viršija ribinį šių laikmenų kampą, sąsajoje nėra lūžio ir krintanti šviesa visiškai atsispindi.

Ribinis kritimo kampas nustatomas pagal ryšį

Atsispindėjusio ir lūžusio pluošto intensyvumo suma lygi krintančio pluošto intensyvumui. Didėjant kritimo kampui, atsispindėjusio pluošto intensyvumas didėja, o lūžusio pluošto intensyvumas mažėja ir ribiniam kritimo kampui tampa lygus nuliui.

šviesolaidis

Visiško vidinio atspindžio reiškinys naudojamas lanksčiuose šviesos kreiptuvuose.

Jei šviesa nukreipta į plono stiklo pluošto galą, apsuptą apvalkalu su mažesniu kampo lūžio rodikliu, tada šviesa sklis per pluoštą ir patirs visišką atspindį stiklo dangos sąsajoje. Toks pluoštas vadinamas šviesos vadovas.Šviesos kreiptuvo posūkiai netrukdo šviesai praeiti

Šiuolaikiniuose šviesos kreiptuvuose šviesos praradimas dėl jos sugerties yra labai mažas (maždaug 10% km), todėl juos galima naudoti šviesolaidinio ryšio sistemose. Medicinoje iš plonų šviesos kreiptuvų ryšulių gaminami endoskopai, kuriais vizualiai apžiūrimi tuščiaviduriai vidaus organai (23.5 pav.). Skaidulų skaičius endoskope siekia milijoną.

Atskiro šviesos kreipiamojo kanalo, išdėstyto bendrame ryšulyje, pagalba perduodama lazerio spinduliuotė, siekiant terapinio poveikio vidaus organams.

Ryžiai. 23.4.Šviesos spindulių sklidimas per pluoštą

Ryžiai. 23.5. endoskopas

Taip pat yra natūralios šviesos kreiptuvai. Pavyzdžiui, žoliniuose augaluose stiebas atlieka šviesos vedlio vaidmenį, kuris atneša šviesą į požeminę augalo dalį. Stiebo ląstelės sudaro lygiagrečias kolonas, kurios primena pramoninių šviesos kreiptuvų dizainą. Jeigu

apšviesti tokią kolonėlę, tiriant ją pro mikroskopą, aišku, kad jos sienelės lieka tamsios, o kiekvienos ląstelės vidus ryškiai apšviestas. Gylis, į kurį tiekiama šviesa tokiu būdu, neviršija 4-5 cm. Tačiau net ir tokio trumpo šviesos vadovo pakanka, kad apšviestų požeminę žolinio augalo dalį.

23.3. Objektyvai. Objektyvo optinė galia

Objektyvas - skaidrus kūnas, paprastai apribotas dviem sferiniais paviršiais, kurių kiekvienas gali būti išgaubtas arba įgaubtas. Tiesi linija, einanti per šių sferų centrus, vadinama Pagrindinė objektyvo optinė ašis(žodis namai dažniausiai praleidžiama).

Vadinamas lęšis, kurio didžiausias storis yra daug mažesnis už abiejų sferinių paviršių spindulius plonas.

Praeinant pro objektyvą šviesos spindulys keičia kryptį – jis nukrypsta. Jei nuokrypis į šoną optinė ašis, tada lęšis vadinamas rinkimas kitaip lęšis vadinamas išsibarstymas.

Bet koks spindulys, patekęs į konverguojantį lęšį lygiagrečiai optinei ašiai, po lūžio eina per optinės ašies (F) tašką, vadinamą Pagrindinis tikslas(23.6 pav., a). Skirtingam objektyvui židinys praeina tęsinys lūžęs spindulys (23.6 pav., b).

Kiekvienas objektyvas turi du židinius, esančius abiejose jo pusėse. Atstumas nuo židinio iki objektyvo centro vadinamas pagrindinis židinio nuotolis(f).

Ryžiai. 23.6. Konverguojančių (a) ir besiskiriančių (b) lęšių fokusavimas

Skaičiavimo formulėse f imamas su „+“ ženklu for susibūrimas lęšius ir su „-“ ženklu išsibarstymas lęšius.

Židinio nuotolio atvirkštinė vertė vadinama objektyvo optinė galia: D = 1/f. Optinės galios vienetas - dioptrija(dptr). 1 dioptrija yra objektyvo, kurio židinio nuotolis yra 1 m, optinė galia.

optinė galia plonas lęšis ir židinio nuotolis priklauso nuo sferų spindulių ir lęšio medžiagos lūžio rodiklio aplinkos atžvilgiu:

kur R1, R2 - lęšio paviršių kreivumo spinduliai; n – lęšio medžiagos lūžio rodiklis aplinkos atžvilgiu; „+“ ženklas yra paimtas išgaubtas paviršius, o ženklas „-“ – už įgaubtas. Vienas iš paviršių gali būti plokščias. Šiuo atveju imkime R = ∞ , 1/R = 0.

Objektyvai naudojami fotografuoti. Apsvarstykite objektą, esantį statmenai susiliejančio lęšio optinei ašiai, ir sukurkite jo viršutinio taško A vaizdą. Viso objekto vaizdas taip pat bus statmenas lęšio ašiai. Priklausomai nuo objekto padėties lęšio atžvilgiu, galimi du spindulių lūžio atvejai, parodyta fig. 23.7.

1. Jei atstumas nuo objekto iki objektyvo viršija židinio nuotolį f, tai taško A skleidžiami spinduliai, praėję pro objektyvą susikerta taške A, kuris vadinamas tikras vaizdas. Gaunamas tikras vaizdas aukštyn kojomis.

2. Jei atstumas nuo objekto iki objektyvo yra mažesnis už židinio nuotolį f, tai taško A skleidžiami spinduliai, praėję pro objektyvą lenktynės-

Ryžiai. 23.7. Tikrieji (a) ir įsivaizduojami (b) vaizdai, kuriuos pateikia konverguojantis objektyvas

vaikščioti aplink o taške A" jų plėtiniai susikerta. Šis taškas vadinamas įsivaizduojamas vaizdas. Gaunasi įsivaizduojamas vaizdas tiesioginis.

Skirstantis lęšis suteikia virtualų objekto vaizdą visose jo padėtyse (23.8 pav.).

Ryžiai. 23.8. Virtualus vaizdas, kurį suteikia divergentinis objektyvas

Skaičiavimui naudojamas vaizdas objektyvo formulė, kuri nustato ryšį tarp nuostatų taškų ir ji Vaizdai

kur f yra židinio nuotolis (skirtingam objektyvui tai neigiamas) a 1 - atstumas nuo objekto iki objektyvo; a 2 yra atstumas nuo vaizdo iki objektyvo ("+" ženklas imamas tikram vaizdui, o ženklas "-" virtualiam vaizdui).

Ryžiai. 23.9. Objektyvo formulės parinktys

Atvaizdo dydžio ir objekto dydžio santykis vadinamas tiesinis padidėjimas:

Linijinis padidėjimas apskaičiuojamas pagal formulę k = a 2 / a 1. objektyvas (net plonas) suteiks „teisingą“ vaizdą, paklusdamas objektyvo formulė, tik jei tenkinamos šios sąlygos:

Lęšio lūžio rodiklis nepriklauso nuo šviesos bangos ilgio arba šviesos pakanka vienspalvis.

Naudojant vaizdo lęšius tikras dalykų, šių apribojimų, kaip taisyklė, nesilaikoma: yra sklaida; kai kurie objekto taškai yra atokiau nuo optinės ašies; krintančios šviesos pluoštai nėra paraksialiniai, lęšis nėra plonas. Visa tai veda prie iškraipymas vaizdai. Siekiant sumažinti iškraipymus, optinių instrumentų lęšiai gaminami iš kelių lęšių, esančių arti vienas kito. Tokio objektyvo optinė galia yra lygi lęšių optinių galių sumai:

23.4. Objektyvo aberacijos

aberacijos yra bendras vaizdo klaidų, atsirandančių naudojant objektyvus, pavadinimas. aberacijos (iš lotynų kalbos „aberratio“- nuokrypis), kurie atsiranda tik ne monochromatinėje šviesoje, vadinami chromatinės. Visi kiti aberacijų tipai yra vienspalvis kadangi jų pasireiškimas nesusijęs su sudėtinga tikrosios šviesos spektrine kompozicija.

1. Sferinė aberacija- vienspalvis aberacija dėl to, kad kraštinės (periferinės) lęšio dalys iš taškinio šaltinio ateinančius spindulius nukrypsta stipriau nei jo centrinė dalis. Dėl to lęšio periferinės ir centrinės sritys sudaro skirtingus taškinio šaltinio S 1 vaizdus (atitinkamai S 2 ir S "2) (23.10 pav.), Todėl bet kurioje ekrano padėtyje vaizdas ant jo gaunama šviesios dėmės pavidalu.

Tokios aberacijos pašalinamos naudojant įgaubtų ir išgaubtų lęšių sistemas.

Ryžiai. 23.10 val. Sferinė aberacija

2. Astigmatizmas- vienspalvis aberacija, susidedanti iš to, kad taško vaizdas turi elipsės dėmės formą, kuri tam tikrose vaizdo plokštumos padėtyse išsigimsta į segmentą.

Astigmatizmas įstrižinės sijos pasireiškia tada, kai iš taško sklindantys spinduliai sudaro reikšmingus kampus su optine ašimi. 23.11 paveiksle taškinis šaltinis yra antrinėje optinėje ašyje. Šiuo atveju du vaizdai atsiranda tiesių linijų segmentų pavidalu, statmenai vienas kitam I ir II plokštumose. Šaltinio vaizdą galima gauti tik kaip neryškią dėmę tarp I ir II plokštumų.

Astigmatizmas dėl asimetrijos optinė sistema. Šio tipo astigmatizmas atsiranda, kai dėl pačios sistemos konstrukcijos pažeidžiama optinės sistemos simetrija šviesos pluošto atžvilgiu. Su šia aberacija lęšiai sukuria vaizdą, kuriame skirtingomis kryptimis orientuoti kontūrai ir linijos turi skirtingą ryškumą. Tai pastebima cilindriniuose lęšiuose (23.11 pav., b).

Cilindrinis lęšis sudaro linijinį taškinio objekto vaizdą.

Ryžiai. 23.11. Astigmatizmas: įstrižinės sijos (a); dėl lęšio cilindriškumo (b)

Akyje astigmatizmas susidaro, kai yra lęšiuko ir ragenos sistemų kreivumo asimetrija. Astigmatizmui koreguoti naudojami akiniai, kurių kreivumas skirtingomis kryptimis skiriasi.

3. Iškraipymas(iškraipymas). Kai objekto siunčiami spinduliai sudaro didelį kampą su optine ašimi, randama kita rūšis vienspalvis aberacijos - iškraipymas. Tokiu atveju pažeidžiamas geometrinis objekto ir vaizdo panašumas. Priežastis ta, kad iš tikrųjų linijinis padidinimas, kurį suteikia objektyvas, priklauso nuo spindulių kritimo kampo. Dėl to kvadratinio tinklelio vaizdas paimamas arba pagalvė-, arba statinės formos vaizdas (23.12 pav.).

Siekiant kovoti su iškraipymu, pasirenkama objektyvo sistema su priešingu iškraipymu.

Ryžiai. 23.12. Iškraipymas: a – pagalvėlė, b – statinė

4. Chromatinė aberacija pasireiškia tuo, kad iš taško sklindantis baltos šviesos spindulys suteikia savo vaizdą vaivorykštės apskritimo pavidalu, violetiniai spinduliai susikerta arčiau objektyvo nei raudoni (23.13 pav.).

Chromatinės aberacijos priežastis yra medžiagos lūžio rodiklio priklausomybė nuo krintančios šviesos bangos ilgio (dispersijos). Šiai optikos aberacijai ištaisyti naudojami lęšiai, pagaminti iš skirtingų dispersijų stiklų (achromatų, apochromatų).

Ryžiai. 23.13. Chromatinė aberacija

23.5. Pagrindinės sąvokos ir formulės

Lentelės tęsinys

Lentelės pabaiga

23.6. Užduotys

1. Kodėl vandenyje šviečia oro burbuliukai?

Atsakymas: dėl šviesos atspindžio vandens ir oro sąsajoje.

2. Kodėl plonasienėje vandens stiklinėje šaukštas atrodo išsiplėtęs?

Atsakymas: Vanduo stiklinėje veikia kaip cilindrinis susiliejantis lęšis. Matome įsivaizduojamą padidintą vaizdą.

3. Objektyvo optinė galia yra 3 dioptrijos. Koks yra objektyvo židinio nuotolis? Atsakymą išreikškite cm.

Sprendimas

D \u003d 1 / f, f \u003d 1 / D \u003d 1/3 \u003d 0,33 m. Atsakymas: f = 33 cm.

4. Dviejų lęšių židinio nuotoliai yra atitinkamai vienodi: f = +40 cm, f 2 = -40 cm Raskite jų optines galias.

6. Kaip galite nustatyti susiliejančio objektyvo židinio nuotolį giedru oru?

Sprendimas

Atstumas nuo Saulės iki Žemės yra toks didelis, kad visi ant objektyvo krintantys spinduliai yra lygiagrečiai vienas kitam. Jei ekrane gausite Saulės vaizdą, atstumas nuo objektyvo iki ekrano bus lygus židinio nuotoliui.

7. Objektyvui, kurio židinio nuotolis yra 20 cm, suraskite atstumus iki objekto, kuriam esant tikrojo vaizdo linijinis dydis bus: a) dvigubai didesnis už objekto dydį; b) lygus objekto dydžiui; c) pusė objekto dydžio.

8. Normalaus regėjimo žmogaus lęšio optinė galia yra 25 dioptrijos. Lūžio rodiklis 1.4. Apskaičiuokite lęšio kreivio spindulį, jei žinoma, kad vienas kreivio spindulys yra du kartus didesnis už kitą.

Geometrinė ir banginė optika. Šių metodų taikymo sąlygos (nuo bangos ilgio ir objekto dydžio santykio). Bangų darna. Erdvinės ir laiko darnos samprata. priverstinė emisija. Lazerio spinduliuotės ypatybės. Lazerio sandara ir veikimo principas.

Dėl to, kad šviesa yra bangos reiškinys, atsiranda trukdžių, dėl kurių ribotasšviesos spindulys nesklinda jokia viena kryptimi, o turi baigtinį kampinį pasiskirstymą, t.y. vyksta difrakcija. Tačiau tais atvejais, kai būdingi skersiniai šviesos pluoštų matmenys yra pakankamai dideli, palyginti su bangos ilgiu, galima nepaisyti šviesos pluošto divergencijos ir manyti, kad jis sklinda viena kryptimi: palei šviesos pluoštą.

Banginė optika – optikos šaka, apibūdinanti šviesos sklidimą, atsižvelgiant į jos banginę prigimtį. Banginės optikos reiškiniai – trukdžiai, difrakcija, poliarizacija ir kt.

Bangų trukdžiai – dviejų ar daugiau koherentinių bangų, vienu metu sklindančių erdvėje, amplitudės abipusis stiprinimas arba susilpnėjimas.

Bangų difrakcija – reiškinys, pasireiškiantis kaip nukrypimas nuo geometrinės optikos dėsnių bangoms sklindant.

Poliarizacija – procesai ir būsenos, susiję su bet kokių objektų, daugiausia erdvėje, atskyrimu.

Fizikoje koherencija – tai kelių virpesių ar bangų procesų koreliacija (nuoseklumas) laike, kuri pasireiškia juos sudėjus. Virpesiai yra koherentiniai, jei skirtumas tarp jų fazių yra pastovus laike ir sudėjus svyravimus gaunamas tokio pat dažnio svyravimas.

Jei dviejų svyravimų fazių skirtumas kinta labai lėtai, tai sakoma, kad virpesiai kurį laiką išlieka koherentiški. Šis laikas vadinamas darnos laiku.

Erdvinė darna – virpesių, vykstančių vienu metu skirtinguose bangos sklidimo krypčiai statmenos plokštumos taškuose, darna.

Stimuliuota emisija – naujo fotono susidarymas kvantinei sistemai (atomui, molekulei, branduoliui ir kt.) pereinant iš sužadintos būsenos į stabilią (žemesnio energijos lygio) būseną, veikiant indukuojančiam fotonui, kuris buvo lygus energijos lygių skirtumui. Sukurtas fotonas turi tokią pat energiją, impulsą, fazę ir poliarizaciją kaip ir indukuojantis fotonas (kuris nėra absorbuojamas).

Lazerio spinduliavimas gali būti nuolatinis, pastovios galios arba impulsinis, pasiekiantis itin dideles didžiausias galias. Kai kuriose schemose lazerio darbinis elementas naudojamas kaip optinis stiprintuvas spinduliavimui iš kito šaltinio.

Fizinis lazerio veikimo pagrindas yra stimuliuojamos (sukeliamosios) spinduliuotės reiškinys. Reiškinio esmė ta, kad sužadintas atomas gali išspinduliuoti fotoną veikiamas kito fotono jo nesugerdamas, jeigu pastarojo energija lygi atomo lygių energijų skirtumui prieš ir po fotono. emisija. Šiuo atveju skleidžiamas fotonas yra koherentas su fotonu, kuris sukėlė spinduliuotę (tai yra jo „tiksli kopija“). Taip sustiprinama šviesa. Šis reiškinys skiriasi nuo spontaniškos emisijos, kai skleidžiami fotonai turi atsitiktines sklidimo, poliarizacijos ir fazės kryptis.

Visi lazeriai susideda iš trijų pagrindinių dalių:

aktyvią (darbo) aplinką;

siurbimo sistemos (energijos šaltinis);

optinis rezonatorius (gali nebūti, jei lazeris veikia stiprintuvo režimu).

Kiekvienas iš jų numato lazerio veikimą, kad jis atliktų specifines funkcijas.

Geometrinė optika. Visiško vidinio atspindžio fenomenas. Ribinis viso atspindžio kampas. Spindulių eiga. šviesolaidinis pluoštas.

Geometrinė optika – optikos šaka, tirianti šviesos sklidimo skaidriose terpėse dėsnius ir vaizdų konstravimo principus, kai šviesa praeina optinėse sistemose, neatsižvelgiant į jos bangines savybes.

Visas vidinis atspindys yra vidinis atspindys, jei kritimo kampas viršija tam tikrą kritinį kampą. Tokiu atveju krintanti banga visiškai atsispindi, o atspindžio koeficiento vertė viršija didžiausias poliruotų paviršių vertes. Visiško vidinio atspindžio atspindžio koeficientas nepriklauso nuo bangos ilgio.

Ribinis viso vidinio atspindžio kampas

Kritimo kampas, kuriuo lūžęs spindulys pradeda slysti išilgai sąsajos tarp dviejų terpių, nepereinant į optiškai tankesnę terpę

Ray kelias veidrodžiuose, prizmėse ir lęšiuose

Šviesos spinduliai iš taškinio šaltinio sklinda visomis kryptimis. Optinėse sistemose, lenkdami atgal ir atsispindėdami nuo terpės sąsajos, kai kurie spinduliai tam tikru momentu vėl gali susikirsti. Taškas vadinamas taškiniu vaizdu. Kai spindulys atsimuša į veidrodžius, įvykdomas dėsnis: „atspindėtas spindulys visada yra toje pačioje plokštumoje kaip krintantis spindulys ir normalus atšokančio paviršiaus, kuris eina per kritimo tašką, o kritimo kampas atimamas iš ši norma yra lygi atšokimo kampui.

Skaidulinė optika – šis terminas reiškia

optikos šaka, tirianti fizikinius reiškinius, vykstančius ir vykstančius optinėse skaidulose, arba

tiksliosios inžinerijos pramonės gaminiai, apimantys optinių skaidulų pagrindu pagamintus komponentus.

Šviesolaidiniai įrenginiai apima lazerius, stiprintuvus, tankintuvus, demultiplekserius ir daugybę kitų. Šviesolaidiniai komponentai apima izoliatorius, veidrodžius, jungtis, skirstytuvus ir tt Šviesolaidinio įrenginio pagrindas yra jo optinė grandinė – šviesolaidinių komponentų, sujungtų tam tikra seka, rinkinys. Optinės grandinės gali būti uždaros arba atviros, su grįžtamuoju ryšiu arba be jo.