stosowane w tzw. światłowodach. Światłowody to gałąź optyki zajmująca się transmisją promieniowania świetlnego za pomocą światłowodów. Światłowody światłowodowe to system pojedynczych przezroczystych włókien połączonych w wiązki (wiązki). Światło, dostając się do przezroczystego włókna otoczonego substancją o niższym współczynniku załamania światła, odbija się wielokrotnie i rozchodzi się wzdłuż włókna (patrz rys. 5.3).

1) W medycynie i diagnostyce weterynaryjnej światłowody stosowane są głównie do oświetlania ubytków wewnętrznych i przesyłania obrazu.

Jednym z przykładów zastosowania światłowodów w medycynie jest endoskop- specjalne urządzenie do badania jam wewnętrznych (żołądka, odbytnicy itp.). Jedną z odmian takich urządzeń jest światłowód gastroskop. Z jego pomocą można nie tylko wizualnie zbadać żołądek, ale także wykonać niezbędne zdjęcia w celu postawienia diagnozy.

2) Za pomocą światłowodów promieniowanie laserowe jest również przekazywane do narządów wewnętrznych w celu terapeutycznego oddziaływania na nowotwory.

3) Światłowody znalazły szerokie zastosowanie w technice. W związku z gwałtownym rozwojem systemów informatycznych w ostatnich latach istnieje potrzeba wysokiej jakości i szybkiego przekazywania informacji kanałami komunikacji. W tym celu wykorzystuje się transmisję sygnału wzdłuż wiązki laserowej rozchodzącej się po światłowodach.

WŁAŚCIWOŚCI FALOWE ŚWIATŁA

INGERENCJA SWIETA.

Ingerencja- jeden z najjaśniejszych przejawów falowej natury światła. To ciekawe i piękne zjawisko obserwuje się w określonych warunkach, gdy nakładają się dwie lub więcej wiązek światła. Dość często spotykamy się ze zjawiskami interferencyjnymi: kolory plam oleju na asfalcie, kolor zamarzających szyb okiennych, dziwaczne kolory na skrzydłach niektórych motyli i chrząszczy – wszystko to jest przejawem interferencji światła.

NIEWIELKIE ZAKŁÓCENIA- dodanie w przestrzeni dwóch lub więcej zgodny fale świetlne, w których się okazuje w różnych punktach wzmocnienie lub tłumienie amplitudy wynikowa fala.

Konsekwencja.

konsekwencja nazywa się skoordynowanym przepływem w czasie i przestrzeni kilku procesów oscylacyjnych lub falowych, tj. fale o tej samej częstotliwości i stałej w czasie różnicy faz.

Fale monochromatyczne ( fale o jednej długości fali ) - są spójne.

Ponieważ prawdziwe źródła nie dają światła ściśle monochromatycznego, to fale emitowane przez dowolne niezależne źródła światła zawsze niespójne. W źródle światło emitują atomy, z których każdy emituje światło tylko przez czas ≈ 10 -8 s. Tylko w tym czasie fale emitowane przez atom mają stałą amplitudę i fazę oscylacji. Ale bądź spójny fale można podzielić dzieląc wiązkę światła emitowanego przez jedno źródło na 2 fale świetlne i po przejściu przez różne ścieżki ponownie je połączyć. Wtedy różnica faz zostanie określona przez różnicę dróg fali: o godz stały różnica skoków różnica faz będzie również stały .

STAN MAKSYMALNE ZAKŁÓCENIA :

Jeśli różnica dróg optycznych ∆ w próżni jest parzysta liczba półfal lub (całkowita liczba długości fal)

(4.5)

wtedy wystąpią oscylacje wzbudzone w punkcie M w tej samej fazie.

STAN MINIMUM ZAKŁÓCEŃ.

Jeśli różnica dróg optycznych ∆ jest równe nieparzystą liczbę półfal

(4.6)

To i wystąpią oscylacje wzbudzone w punkcie M poza fazą.

Typowym i powszechnym przykładem interferencji światła jest film mydlany

Zastosowanie interferencji - powłoka optyki: część światła przechodzącego przez soczewkę jest odbijana (do 50% w złożonych układach optycznych). Istotą metody antyodbiciowej jest pokrywanie powierzchni układów optycznych cienkimi warstwami, które tworzą zjawiska interferencyjne. Grubość warstewki d=l/4 padającego światła, wtedy światło odbite ma różnicę dróg , która odpowiada minimalnej interferencji

ZAGIĘCIE ŚWIATŁA

Dyfrakcja zwany uginanie się fali wokół przeszkód, napotkanych na swojej drodze, czy w szerszym znaczeniu - jakiekolwiek odchylenie propagacji fali w pobliżu przeszkód od prostoliniowego.

Możliwość zaobserwowania dyfrakcji zależy od stosunku długości fali światła do wielkości przeszkód (niejednorodności)

Dyfrakcja Fraunhofer na siatce dyfrakcyjnej.

Jednowymiarowa siatka dyfrakcyjna - układ równoległych szczelin o równej szerokości, leżących w tej samej płaszczyźnie i oddzielonych nieprzezroczystymi szczelinami o równej szerokości.

Ogólny wzór dyfrakcyjny jest wynikiem wzajemnej interferencji fal pochodzących ze wszystkich szczelin - w siatce dyfrakcyjnej zachodzi wielowiązkowa interferencja spójnych ugiętych wiązek światła pochodzących ze wszystkich szczelin.

Jeśli a - szerokość każde pęknięcie (MN); b - szerokość obszarów nieprzezroczystych między pęknięciami (NC), a następnie wartość re = a+ b zwany stała (okres) siatki dyfrakcyjnej.

gdzie N 0 to liczba szczelin na jednostkę długości.

Różnica dróg ∆ wiązek (1-2) i (3-4) jest równa СF

1. .STAN MINIMALNY Jeżeli różnica dróg CF = (2n+1)l/2- jest równa nieparzystej liczbie połówek długości fali, wtedy oscylacje promieni 1-2 i 3-4 przejdą w przeciwfazie i będą się wzajemnie znosić oświetlenie:

n=1,2,3,4 … (4.8)

Rozchodzenie się fal elektromagnetycznych w różnych ośrodkach podlega prawom odbicia i załamania. Z tych praw, w pewnych warunkach, wynika jeden interesujący efekt, który w fizyce nazywa się całkowitym wewnętrznym odbiciem światła. Przyjrzyjmy się bliżej, na czym polega ten efekt.

Odbicie i załamanie

Zanim przejdziemy bezpośrednio do rozważań nad wewnętrznym całkowitym odbiciem światła, konieczne jest wyjaśnienie procesów odbicia i załamania światła.

Odbicie rozumiane jest jako zmiana kierunku ruchu wiązki światła w tym samym ośrodku, gdy napotyka ona interfejs. Na przykład, jeśli skierujesz wskaźnik laserowy na lustro, możesz zaobserwować opisany efekt.

Załamanie jest, podobnie jak odbicie, zmianą kierunku ruchu światła, ale nie w pierwszym, ale w drugim ośrodku. Skutkiem tego zjawiska będzie zniekształcenie konturów obiektów i ich przestrzennego rozmieszczenia. Typowym przykładem załamania jest złamanie ołówka lub długopisu, jeśli zostanie on umieszczony w szklance wody.

Załamanie i odbicie są ze sobą powiązane. Prawie zawsze występują razem: część energii wiązki jest odbijana, a druga część załamywana.

Oba zjawiska są wynikiem zastosowania zasady Fermata. Twierdzi, że światło porusza się po trajektorii między dwoma punktami, która zajmie mu najmniej czasu.

Ponieważ odbicie jest efektem zachodzącym w jednym ośrodku, a załamanie występuje w dwóch ośrodkach, dla tego drugiego ważne jest, aby oba ośrodki były przezroczyste dla fal elektromagnetycznych.

Pojęcie współczynnika załamania światła

Współczynnik załamania światła jest wielkością ważną dla opisu matematycznego rozpatrywanych zjawisk. Współczynnik załamania światła określonego ośrodka określa się w następujący sposób:

Gdzie c i v to odpowiednio prędkości światła w próżni i materii. Wartość v jest zawsze mniejsza niż c, więc wykładnik n będzie większy niż jeden. Bezwymiarowy współczynnik n pokazuje, ile światła w substancji (ośrodku) pozostaje w tyle za światłem w próżni. Różnica między tymi prędkościami prowadzi do pojawienia się zjawiska załamania.

Prędkość światła w materii koreluje z gęstością tej ostatniej. Im gęstszy ośrodek, tym trudniej jest poruszać się w nim światłu. Np. dla powietrza n = 1,00029, czyli prawie jak dla próżni, dla wody n = 1,333.

Odbicia, załamanie i ich prawa

Uderzającym przykładem efektu całkowitego odbicia są błyszczące powierzchnie diamentu. Współczynnik załamania światła dla diamentu wynosi 2,43, więc wiele promieni świetlnych padających na klejnot ulega wielokrotnym całkowitym odbiciom, zanim go opuści.

Problem wyznaczania kąta krytycznego θc dla diamentu

Rozważmy prosty problem, w którym pokażemy, jak korzystać z powyższych wzorów. Należy obliczyć, o ile zmieni się krytyczny kąt całkowitego odbicia, jeśli diament zostanie umieszczony z powietrza w wodzie.

Po zapoznaniu się z tabelą wartości współczynników załamania wskazanych mediów, zapisujemy je:

• dla powietrza: n 1 = 1,00029;
• dla wody: n2 = 1,333;
• dla diamentu: n 3 = 2,43.

Krytyczny kąt dla pary diament-powietrze to:

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

Jak widać, kąt krytyczny dla tej pary ośrodków jest dość mały, to znaczy tylko te promienie mogą opuścić diament w powietrze, które będą bliższe normalnej niż 24,31 o .

W przypadku diamentu w wodzie otrzymujemy:

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

Wzrost kąta krytycznego wynosił:

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

To nieznaczne zwiększenie kąta krytycznego dla całkowitego odbicia światła w diamencie prowadzi do tego, że w wodzie błyszczy on prawie tak samo jak w powietrzu.

Najpierw trochę pofantazjujmy. Wyobraź sobie gorący letni dzień pne, prymitywny człowiek poluje na ryby z włócznią. Zauważa jej pozycję, celuje i uderza z jakiegoś powodu wcale nie tam, gdzie ryba była widoczna. Pominięty? Nie, rybak ma zdobycz w swoich rękach! Chodzi o to, że nasz przodek intuicyjnie zrozumiał temat, który będziemy teraz studiować. W życiu codziennym widzimy, że łyżka zanurzona w szklance wody wydaje się przekrzywiona, kiedy patrzymy przez szklany słoik, przedmioty wydają się krzywe. Rozważymy wszystkie te pytania podczas lekcji, której tematem jest: „Załamanie światła. Prawo załamania światła. Całkowite wewnętrzne odbicie.

Na poprzednich lekcjach mówiliśmy o losie promienia w dwóch przypadkach: co się stanie, jeśli promień światła rozchodzi się w przezroczystym, jednorodnym ośrodku? Prawidłowa odpowiedź brzmi, że będzie się rozprzestrzeniać w linii prostej. A co się stanie, gdy wiązka światła padnie na interfejs między dwoma mediami? W ostatniej lekcji mówiliśmy o odbitej wiązce, dzisiaj rozważymy tę część wiązki światła, która jest pochłaniana przez ośrodek.

Jaki będzie los wiązki, która przeniknęła z pierwszego optycznie przezroczystego ośrodka do drugiego optycznie przezroczystego ośrodka?

Ryż. 1. Załamanie światła

Jeżeli wiązka pada na granicę między dwoma przezroczystymi ośrodkami, to część energii świetlnej powraca do pierwszego ośrodka, tworząc wiązkę odbitą, podczas gdy druga część przechodzi do wnętrza drugiego ośrodka i z reguły zmienia swój kierunek.

Zmianę kierunku rozchodzenia się światła w przypadku jego przejścia przez granicę między dwoma ośrodkami nazywamy załamanie światła(Rys. 1).

Ryż. 2. Kąty padania, załamania i odbicia

Na rysunku 2 widzimy wiązkę padającą, kąt padania będzie oznaczony przez α. Wiązka, która nada kierunek załamanej wiązce światła, będzie nazywana wiązką załamaną. Kąt między prostopadłą do interfejsu między ośrodkami, przywrócony z punktu padania, a załamaną wiązką nazywa się kątem załamania, na rysunku jest to kąt γ. Aby uzupełnić obraz, podajemy również obraz odbitej wiązki i odpowiednio kąt odbicia β. Jaki jest związek między kątem padania a kątem załamania, czy można przewidzieć, znając kąt padania iz jakiego ośrodka wiązka przeszła do jakiego, jaki będzie kąt załamania? Okazuje się, że możesz!

Otrzymujemy prawo, które ilościowo opisuje zależność między kątem padania a kątem załamania. Skorzystajmy z zasady Huygensa, która reguluje rozchodzenie się fali w ośrodku. Ustawa składa się z dwóch części.

Promień padający, promień załamany i prostopadła doprowadzona do punktu padania leżą w tej samej płaszczyźnie.

Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest wartością stałą dla dwóch danych ośrodków i jest równy stosunkowi prędkości światła w tych ośrodkach.

To prawo nazywa się prawem Snella, na cześć holenderskiego naukowca, który jako pierwszy je sformułował. Przyczyną załamania jest różnica prędkości światła w różnych ośrodkach. Możesz zweryfikować ważność prawa załamania, kierując eksperymentalnie wiązkę światła pod różnymi kątami na granicę między dwoma ośrodkami i mierząc kąty padania i załamania. Jeśli zmienimy te kąty, zmierzymy sinusy i znajdziemy stosunki sinusów tych kątów, przekonamy się, że prawo załamania rzeczywiście obowiązuje.

Dowód na istnienie prawa załamania przy użyciu zasady Huygensa jest kolejnym potwierdzeniem falowej natury światła.

Względny współczynnik załamania światła n 21 pokazuje, ile razy prędkość światła V 1 w pierwszym ośrodku różni się od prędkości światła V 2 w drugim ośrodku.

Względny współczynnik załamania światła jest wyraźnym dowodem na to, że przyczyną zmiany kierunku światła podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego jest różna prędkość światła w obu ośrodkach. Termin „gęstość optyczna ośrodka” jest często używany do scharakteryzowania właściwości optycznych ośrodka (ryc. 3).

Ryż. 3. Gęstość optyczna ośrodka (α > γ)

Jeśli wiązka przechodzi z ośrodka o większej prędkości światła do ośrodka o mniejszej prędkości światła, to, jak widać z rysunku 3 i prawa załamania światła, zostanie dociśnięta do pionu, to znaczy , kąt załamania jest mniejszy od kąta padania. W tym przypadku mówi się, że wiązka przeszła z ośrodka optycznego o mniejszej gęstości do ośrodka gęstszego optycznie. Przykład: z powietrza do wody; z wody do szklanki.

Możliwa jest również sytuacja odwrotna: prędkość światła w pierwszym ośrodku jest mniejsza niż prędkość światła w drugim ośrodku (ryc. 4).

Ryż. 4. Gęstość optyczna ośrodka (α< γ)

Wtedy kąt załamania będzie większy od kąta padania, a takie przejście będzie miało miejsce z optycznie gęstszego ośrodka do mniej gęstego optycznie (ze szkła do wody).

Gęstość optyczna dwóch ośrodków może się dość znacząco różnić, więc sytuacja pokazana na fotografii (ryc. 5) staje się możliwa:

Ryż. 5. Różnica gęstości optycznych ośrodków

Zwróć uwagę na to, jak głowa jest przesunięta względem ciała, które znajduje się w cieczy, w ośrodku o większej gęstości optycznej.

Jednak względny współczynnik załamania światła nie zawsze jest wygodną cechą do pracy, ponieważ zależy od prędkości światła w pierwszym i drugim ośrodku, ale może być wiele takich kombinacji i kombinacji dwóch ośrodków (woda - powietrze, szkło - diament, gliceryna - alkohol, szkło - woda i tak dalej). Tabele byłyby bardzo nieporęczne, niewygodne w pracy, a potem wprowadzono jedno absolutne środowisko, w porównaniu z którym porównuje się prędkość światła w innych środowiskach. Jako wartość bezwzględną wybrano próżnię, a prędkości światła porównano z prędkością światła w próżni.

Bezwzględny współczynnik załamania światła ośrodka n- jest to wartość charakteryzująca gęstość optyczną ośrodka i jest równa stosunkowi prędkości światła Z w próżni do prędkości światła w danym ośrodku.

Bezwzględny współczynnik załamania światła jest wygodniejszy w pracy, ponieważ zawsze znamy prędkość światła w próżni, jest on równy 3·10 8 m/s i jest uniwersalną stałą fizyczną.

Bezwzględny współczynnik załamania zależy od parametrów zewnętrznych: temperatury, gęstości, a także od długości fali światła, dlatego tabele zwykle wskazują średni współczynnik załamania dla danego zakresu długości fal. Jeśli porównamy współczynniki załamania powietrza, wody i szkła (ryc. 6), zobaczymy, że współczynnik załamania światła powietrza jest bliski jedności, więc przy rozwiązywaniu problemów będziemy go traktować jako jednostkę.

Ryż. 6. Tabela bezwzględnych współczynników załamania światła dla różnych ośrodków

Łatwo jest uzyskać zależność między bezwzględnym i względnym współczynnikiem załamania światła mediów.

Względny współczynnik załamania światła, to znaczy dla wiązki przechodzącej z ośrodka pierwszego do ośrodka drugiego, jest równy stosunkowi bezwzględnego współczynnika załamania światła w drugim ośrodku do bezwzględnego współczynnika załamania światła w pierwszym ośrodku.

Na przykład: = ≈ 1,16

Jeśli bezwzględne współczynniki załamania światła obu ośrodków są prawie takie same, oznacza to, że względny współczynnik załamania światła przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego będzie równy jeden, to znaczy wiązka światła nie zostanie faktycznie załamana. Na przykład, przechodząc z olejku anyżowego do kamienia szlachetnego, beryl praktycznie nie odchyli światła, to znaczy zachowa się tak, jak podczas przechodzenia przez olejek anyżowy, ponieważ ich współczynnik załamania światła wynosi odpowiednio 1,56 i 1,57, więc kamień szlachetny można jak schować się w płynie, to po prostu nie będzie widoczne.

Jeśli wlejesz wodę do przezroczystej szklanki i spojrzysz przez ściankę szklanki do światła, to zobaczymy srebrzysty połysk powierzchni ze względu na zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia, które zostanie omówione teraz. Kiedy wiązka światła przechodzi z gęstszego ośrodka optycznego do mniej gęstego ośrodka optycznego, można zaobserwować interesujący efekt. Dla pewności założymy, że światło przechodzi z wody do powietrza. Załóżmy, że w głębi zbiornika znajduje się punktowe źródło światła S, które emituje promienie we wszystkich kierunkach. Na przykład nurek świeci latarką.

Wiązka SO 1 pada na powierzchnię wody pod najmniejszym kątem, jest częściowo załamywana - wiązka O 1 A 1 i częściowo odbijana z powrotem do wody - wiązka O 1 B 1. W ten sposób część energii wiązki padającej jest przenoszona na wiązkę załamaną, a pozostała część energii jest przenoszona na wiązkę odbitą.

Ryż. 7. Całkowite wewnętrzne odbicie

Wiązka SO 2, której kąt padania jest większy, również dzieli się na dwie wiązki: załamaną i odbitą, ale energia wiązki pierwotnej rozkłada się między nimi w inny sposób: wiązka załamana O 2 A 2 będzie ciemniejsza niż wiązka wiązka O 1 A 1, to znaczy otrzyma mniejszą część energii, a wiązka odbita odpowiednio O 2 V 2 będzie jaśniejsza niż wiązka O 1 V 1, to znaczy otrzyma większy udział energia. Wraz ze wzrostem kąta padania obserwuje się tę samą prawidłowość – coraz większa część energii wiązki padającej trafia do wiązki odbitej, a coraz mniejsza do wiązki załamanej. Załamana wiązka ściemnia się iw pewnym momencie zanika całkowicie, zanik ten następuje po osiągnięciu kąta padania, który odpowiada kątowi załamania 90 0 . W tej sytuacji załamana wiązka OA musiałaby biec równolegle do powierzchni wody, ale nie ma co iść – cała energia padającej wiązki SO poszłaby w całości do wiązki odbitej OB. Oczywiście przy dalszym wzroście kąta padania załamana wiązka będzie nieobecna. Opisanym zjawiskiem jest całkowite wewnętrzne odbicie, to znaczy gęstszy ośrodek optyczny pod rozpatrywanymi kątami nie emituje promieni od siebie, wszystkie są odbijane w jego wnętrzu. Kąt, pod którym zachodzi to zjawisko, nazywa się graniczny kąt całkowitego wewnętrznego odbicia.

Wartość kąta granicznego można łatwo znaleźć z prawa załamania:

= => = arcsin, dla wody ≈ 49 0

Najciekawszym i najbardziej popularnym zastosowaniem zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia są tzw. falowody, czyli światłowody. Dokładnie taki sposób sygnalizacji wykorzystują nowoczesne firmy telekomunikacyjne w Internecie.

Otrzymaliśmy prawo załamania światła, wprowadziliśmy nowe pojęcie - względny i bezwzględny współczynnik załamania światła, a także odkryliśmy zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia i jego zastosowania, takie jak światłowody. Możesz utrwalić wiedzę, sprawdzając odpowiednie testy i symulatory w sekcji lekcji.

Zdobądźmy dowód prawa załamania światła za pomocą zasady Huygensa. Ważne jest, aby zrozumieć, że przyczyną załamania światła jest różnica prędkości światła w dwóch różnych ośrodkach. Oznaczmy prędkość światła w pierwszym ośrodku V 1 , aw drugim ośrodku - V 2 (ryc. 8).

Ryż. 8. Dowód prawa załamania światła

Niech płaska fala świetlna spadnie na płaską powierzchnię między dwoma ośrodkami, na przykład z powietrza do wody. Powierzchnia fali AC jest prostopadła do promieni i , granica między ośrodkami MN najpierw dociera do wiązki , a wiązka dociera do tej samej powierzchni po czasie ∆t, który będzie równy drodze SW podzielonej przez prędkość światła w pierwszym medium.

Dlatego w momencie, gdy fala wtórna w punkcie B dopiero zaczyna być wzbudzana, fala z punktu A ma już postać półkuli o promieniu AD, który jest równy prędkości światła w drugim ośrodku o ∆t: AD = ∆t, czyli zasada Huygensa w działaniu wizualnym. Powierzchnię falową fali załamanej można uzyskać rysując powierzchnię styczną do wszystkich fal wtórnych w drugim ośrodku, których środki leżą na granicy między ośrodkami, w tym przypadku jest to płaszczyzna BD, jest to obwiednia fale wtórne. Kąt padania wiązki α jest równy kątowi CAB w trójkącie ABC, boki jednego z tych kątów są prostopadłe do boków drugiego. Zatem SW będzie równa prędkości światła w pierwszym ośrodku o ∆t

CB = ∆t = AB grzech α

Z kolei kąt załamania będzie równy kątowi ABD w trójkącie ABD, zatem:

AD = ∆t = AB grzech γ

Dzieląc wyrażenia wyraz po wyrazie, otrzymujemy:

n jest stałą wartością niezależną od kąta padania.

Otrzymaliśmy prawo załamania światła, sinus kąta padania do sinusa kąta załamania jest wartością stałą dla danych dwóch ośrodków i równą stosunkowi prędkości światła w dwóch danych ośrodkach.

Sześcienne naczynie o nieprzezroczystych ścianach jest umieszczone w taki sposób, że oko obserwatora nie widzi jego dna, ale całkowicie widzi ścianę naczynia CD. Ile wody należy wlać do naczynia, aby obserwator mógł zobaczyć obiekt F znajdujący się w odległości b = 10 cm od rogu D? Krawędź naczynia α = 40 cm (ryc. 9).

Co jest bardzo ważne w rozwiązaniu tego problemu? Zgadnij, że skoro oko nie widzi dna naczynia, ale widzi skrajny punkt ściany bocznej, a naczynie jest sześcianem, to kąt padania wiązki na powierzchnię wody, gdy ją nalewamy, będzie być równe 45 0.

Ryż. 9. Zadanie egzaminu

Wiązka pada na punkt F, co oznacza, że ​​wyraźnie widzimy obiekt, a czarna kropkowana linia pokazuje przebieg wiązki, gdyby nie było wody, czyli do punktu D. Z trójkąta NFC tangens kąta β, tangens kąta załamania, jest stosunkiem przeciwległej nogi do sąsiedniej lub, na podstawie rysunku, h minus b podzielone przez h.

tg β = = , h to wysokość cieczy, którą nalaliśmy;

Najbardziej intensywne zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia jest wykorzystywane w systemach światłowodowych.

Ryż. 10. Światłowody

Jeśli wiązka światła zostanie skierowana na koniec litej szklanej rury, to po wielokrotnym całkowitym wewnętrznym odbiciu wiązka wyjdzie z przeciwnej strony rury. Okazuje się, że szklana rurka jest przewodnikiem fali świetlnej lub falowodem. Stanie się tak niezależnie od tego, czy rura jest prosta, czy zakrzywiona (Rysunek 10). Pierwsze światłowody, to druga nazwa falowodów, służyły do ​​oświetlania trudno dostępnych miejsc (podczas badań medycznych, gdy światło dostarczane jest na jeden koniec światłowodu, a drugi koniec oświetla właściwe miejsce) . Główne zastosowanie to medycyna, defektoskopia silników, jednak najczęściej takie falowody są stosowane w systemach transmisji informacji. Częstotliwość nośna fali świetlnej jest milion razy większa od częstotliwości sygnału radiowego, co oznacza, że ​​ilość informacji, które możemy przesłać za pomocą fali świetlnej, jest milion razy większa niż ilość informacji przesyłanych przez fale radiowe. To świetna okazja, aby w prosty i niedrogi sposób przekazać ogromną ilość informacji. Z reguły informacje są przesyłane kablem światłowodowym za pomocą promieniowania laserowego. Światłowód jest niezbędny do szybkiej i wysokiej jakości transmisji sygnału komputerowego zawierającego dużą ilość przesyłanych informacji. A u podstaw tego wszystkiego leży tak proste i powszechne zjawisko, jak załamanie światła.

Bibliografia

1. Tichomirowa SA, Jaworski B.M. Fizyka (poziom podstawowy) - M.: Mnemozina, 2012.
2. Gendenstein LE, Dick Yu.I. Fizyka klasa 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizyka - 9, Moskwa, Edukacja, 1990.

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

Praca domowa

1. Zdefiniuj załamanie światła.
2. Podaj przyczynę załamania światła.
3. Wymień najpopularniejsze zastosowania całkowitego wewnętrznego odbicia.

WYKŁAD 23 OPTYKA GEOMETRYCZNA

WYKŁAD 23 OPTYKA GEOMETRYCZNA

1. Prawa odbicia i załamania światła.

2. Całkowite wewnętrzne odbicie. światłowody.

3. Soczewki. Moc optyczna soczewki.

4. Aberracje obiektywu.

5. Podstawowe pojęcia i wzory.

6. Zadania.

Rozwiązując wiele problemów związanych z rozchodzeniem się światła, można wykorzystać prawa optyki geometrycznej oparte na koncepcji wiązki światła jako linii, po której rozchodzi się energia fali świetlnej. W ośrodku jednorodnym promienie świetlne są prostoliniowe. Optyka geometryczna jest granicznym przypadkiem optyki falowej, ponieważ długość fali dąży do zera (λ →0).

23.1. Prawa odbicia i załamania światła. Całkowite wewnętrzne odbicie, światłowód

Prawa refleksji

odbicie światła- zjawisko zachodzące na styku dwóch ośrodków, w wyniku którego wiązka światła zmienia kierunek swojej propagacji, pozostając w pierwszym ośrodku. Charakter odbicia zależy od stosunku wymiarów (h) nieregularności powierzchni odbijającej do długości fali (λ) padające promieniowanie.

odbicie rozproszone

Gdy nieregularności są rozmieszczone losowo, a ich rozmiary są rzędu długości fali lub ją przekraczają, to jest odbicie rozproszone- rozpraszanie światła w różnych kierunkach. To dzięki rozproszonemu odbiciu ciała nieświecące stają się widoczne, gdy światło odbija się od ich powierzchni.

Lustrzane odbicie

Jeśli wymiary nieregularności są małe w porównaniu z długością fali (h<< λ), то возникает направленное, или lustro, odbicie światła (ryc. 23.1). W takim przypadku spełnione są następujące prawa.

Wiązka padająca, wiązka odbita i normalna do granicy między dwoma ośrodkami, poprowadzona przez punkt padania wiązki, leżą w tej samej płaszczyźnie.

Kąt odbicia jest równy kątowi padania:β = A.

Ryż. 23.1. Przebieg promieni w odbiciu zwierciadlanym

Prawa załamania

Kiedy wiązka światła pada na interfejs między dwoma przezroczystymi mediami, dzieli się na dwie wiązki: odbitą i załamany(Rys. 23.2). Załamana wiązka rozchodzi się w drugim ośrodku, zmieniając swój kierunek. Cechą optyczną ośrodka jest absolutny

Ryż. 23.2. Przebieg promieni przy załamaniu

współczynnik załamania światła, co jest równe stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości światła w tym ośrodku:

Kierunek załamanej wiązki zależy od stosunku współczynników załamania światła obu ośrodków. Spełnione są następujące prawa załamania.

Wiązka padająca, wiązka załamana i normalna do granicy faz między dwoma ośrodkami, poprowadzona przez punkt padania wiązki, leżą w tej samej płaszczyźnie.

Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest stałą wartością równą stosunkowi bezwzględnych współczynników załamania światła drugiego i pierwszego ośrodka:

23.2. całkowite wewnętrzne odbicie. światłowody

Rozważ przejście światła z ośrodka o wysokim współczynniku załamania n 1 (optycznie gęstszym) do ośrodka o niższym współczynniku załamania n 2 (optycznie mniej gęstym). Rysunek 23.3 przedstawia promienie padające na granicę faz szkło-powietrze. W przypadku szkła współczynnik załamania światła n 1 = 1,52; dla powietrza n 2 = 1,00.

Ryż. 23.3. Występowanie całkowitego wewnętrznego odbicia (n 1 > n 2)

Zwiększenie kąta padania prowadzi do wzrostu kąta załamania, aż kąt załamania osiągnie 90°. Przy dalszym wzroście kąta padania wiązka padająca nie ulega załamaniu, ale w pełni odbija się od interfejsu. Zjawisko to nazywa się całkowite wewnętrzne odbicie. Obserwuje się, gdy światło pada z gęstszego ośrodka na granicy z mniej gęstym ośrodkiem i składa się z następujących elementów.

Jeśli kąt padania przekracza kąt graniczny dla tych ośrodków, to na granicy faz nie ma załamania i padające światło jest całkowicie odbijane.

Graniczny kąt padania jest określony przez zależność

Suma natężeń wiązek odbitych i załamanych jest równa natężeniu wiązki padającej. Wraz ze wzrostem kąta padania rośnie intensywność wiązki odbitej, natomiast maleje intensywność wiązki załamanej i dla granicznego kąta padania staje się równa zeru.

światłowody

Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia jest wykorzystywane w elastycznych światłowodach.

Jeśli światło zostanie skierowane na koniec cienkiego włókna szklanego otoczonego płaszczem o niższym współczynniku załamania kąta, wówczas światło będzie propagować przez włókno, doświadczając całkowitego odbicia na granicy szkło-płaszcz. Takie włókno nazywa się światłowód. Zagięcia światłowodu nie przeszkadzają w przejściu światła

W nowoczesnych światłowodach utrata światła w wyniku jego absorpcji jest bardzo mała (rzędu 10% na km), co umożliwia zastosowanie ich w światłowodowych systemach komunikacyjnych. W medycynie z wiązek cienkich światłowodów wykonuje się endoskopy, które służą do oględzin pustych narządów wewnętrznych (ryc. 23.5). Liczba włókien w endoskopie sięga miliona.

Za pomocą oddzielnego kanału światłowodowego, ułożonego we wspólnej wiązce, transmitowane jest promieniowanie laserowe w celu terapeutycznego oddziaływania na narządy wewnętrzne.

Ryż. 23.4. Rozchodzenie się promieni świetlnych przez włókno

Ryż. 23,5. endoskop

Istnieją również naturalne przewodniki świetlne. Na przykład u roślin zielnych łodyga pełni rolę światłowodu, który doprowadza światło do podziemnej części rośliny. Komórki łodygi tworzą równoległe kolumny, co przypomina konstrukcję przemysłowych światłowodów. Jeśli

aby oświetlić taką kolumnę, badając ją pod mikroskopem, jasne jest, że jej ściany pozostają ciemne, a wnętrze każdej komórki jest jasno oświetlone. Głębokość, na jaką dociera światło w ten sposób, nie przekracza 4-5 cm, ale nawet tak krótki światłowód wystarczy, aby oświetlić podziemną część rośliny zielnej.

23.3. soczewki. Moc optyczna soczewki

Obiektyw - przezroczysty korpus, zwykle ograniczony dwiema sferycznymi powierzchniami, z których każda może być wypukła lub wklęsła. Prostą przechodzącą przez środki tych kul nazywamy główna oś optyczna obiektywu(słowo dom zwykle pomijane).

Nazywa się soczewkę, której maksymalna grubość jest znacznie mniejsza niż promienie obu powierzchni sferycznych cienki.

Przechodząc przez soczewkę, wiązka światła zmienia kierunek - ulega odchyleniu. Jeśli odchylenie jest na bok oś optyczna, wtedy nazywa się soczewkę zbieranie w przeciwnym razie soczewka jest nazywana rozpraszanie.

Każdy promień padający na soczewkę skupiającą równoległą do osi optycznej po załamaniu przechodzi przez punkt na osi optycznej (F), zwany główny cel(Ryc. 23.6, a). W przypadku soczewki rozpraszającej przez ognisko przechodzi kontynuacja załamana wiązka (ryc. 23.6, b).

Każda soczewka ma dwa ogniska znajdujące się po obu jej stronach. Odległość od ogniska do środka soczewki nazywa się główna ogniskowa(F).

Ryż. 23.6. Ognisko skupiające (a) i rozpraszające (b) soczewki

We wzorach obliczeniowych f jest brane ze znakiem „+”. zgromadzenie soczewki i ze znakiem „-” dla rozpraszanie soczewki.

Odwrotność ogniskowej nazywa się moc optyczna obiektywu: re = 1/f. Jednostka mocy optycznej - dioptrii(dptr). 1 dioptria to moc optyczna soczewki o ogniskowej 1 m.

moc optyczna cienka soczewka i długość ogniskowa zależą od promieni sfer i współczynnika załamania substancji soczewki względem otoczenia:

gdzie R 1 , R 2 - promienie krzywizny powierzchni soczewek; n jest współczynnikiem załamania substancji soczewki w stosunku do otoczenia; brany jest pod uwagę znak „+”. wypukły powierzchnia, a znak „-” - dla wklęsły. Jedna z powierzchni może być płaska. W takim przypadku weźmy R = ∞ , 1/R = 0.

Obiektywy służą do robienia zdjęć. Rozważmy obiekt położony prostopadle do osi optycznej soczewki skupiającej i skonstruujmy obraz jego górnego punktu A. Obraz całego obiektu będzie również prostopadły do ​​osi soczewki. W zależności od położenia przedmiotu względem soczewki możliwe są dwa przypadki załamania promieni, pokazane na ryc. 23,7.

1. Jeżeli odległość przedmiotu od soczewki przekracza ogniskową f, to promienie emitowane przez punkt A po przejściu przez soczewkę przecinać w punkcie A, który jest tzw rzeczywisty obraz. Uzyskuje się rzeczywisty obraz do góry nogami.

2. Jeżeli odległość przedmiotu od soczewki jest mniejsza niż ogniskowa f, to promienie emitowane przez punkt A po przejściu przez soczewkę wyścig-

Ryż. 23,7. Rzeczywiste (a) i urojone (b) obrazy tworzone przez soczewkę skupiającą

iść dookoła aw punkcie A” przecinają się ich przedłużenia. Punkt ten nazywa się wyimaginowany obraz. Uzyskuje się wyimaginowany obraz bezpośredni.

Soczewka rozpraszająca daje wirtualny obraz obiektu we wszystkich jego położeniach (ryc. 23.8).

Ryż. 23,8. Wirtualny obraz nadany przez soczewkę rozbieżną

Do obliczenia używany jest obraz formuła soczewki, który ustanawia związek między przepisami zwrotnica i jej Obrazy

gdzie f jest ogniskową (dla soczewki rozpraszającej to negatywny) a 1 - odległość od obiektu do soczewki; a 2 to odległość obrazu od obiektywu (znak „+” oznacza obraz rzeczywisty, a znak „-” obraz wirtualny).

Ryż. 23,9. Opcje formuły soczewki

Nazywa się stosunek wielkości obrazu do wielkości obiektu wzrost liniowy:

Wzrost liniowy oblicza się według wzoru k = a 2 / a 1. obiektyw (nawet cienki) da „właściwy” obraz, posłuszny formuła soczewki, tylko wtedy, gdy spełnione są następujące warunki:

Współczynnik załamania światła soczewki nie zależy od długości fali światła lub światło jest wystarczające monochromatyczny.

Podczas używania soczewek obrazujących prawdziwy podmiotów, ograniczenia te z reguły nie są spełnione: występuje rozproszenie; niektóre punkty przedmiotu leżą poza osią optyczną; padające wiązki światła nie są równoległe do osi, soczewka nie jest cienka. Wszystko to prowadzi do zniekształcenie obrazy. Aby zmniejszyć zniekształcenia, soczewki przyrządów optycznych składają się z kilku soczewek umieszczonych blisko siebie. Moc optyczna takiej soczewki jest równa sumie mocy optycznych soczewek:

23.4. Aberracje obiektywu

aberracje to ogólna nazwa błędów obrazu, które występują podczas używania obiektywów. aberracje (z łaciny „aberratio”- dewiacja), które pojawiają się tylko w świetle niemonochromatycznym chromatyczny. Wszystkie inne rodzaje aberracji są monochromatyczny ponieważ ich manifestacja nie jest związana ze złożonym składem widmowym rzeczywistego światła.

1. Aberracja sferyczna- monochromatyczny aberracja wynikająca z faktu, że skrajne (peryferyjne) części soczewki odchylają promienie pochodzące ze źródła punktowego silniej niż jej środkowa część. W rezultacie peryferyjne i środkowe obszary soczewki tworzą różne obrazy (odpowiednio S 2 i S "2) źródła punktowego S 1 (ryc. 23.10). Dlatego w dowolnej pozycji ekranu obraz na nim uzyskuje się w postaci jasnego punktu.

Ten rodzaj aberracji jest eliminowany przez zastosowanie systemów soczewek wklęsłych i wypukłych.

Ryż. 23.10. Aberracja sferyczna

2. Astygmatyzm- monochromatyczny aberracja polegająca na tym, że obraz punktu ma postać eliptycznej plamki, która w pewnych pozycjach płaszczyzny obrazu degeneruje się do odcinka.

Astygmatyzm skośne belki objawia się, gdy promienie wychodzące z punktu tworzą znaczne kąty z osią optyczną. Na rysunku 23.11 źródło punktowe znajduje się na drugorzędnej osi optycznej. W tym przypadku pojawiają się dwa obrazy w postaci odcinków linii prostych położonych prostopadle do siebie w płaszczyznach I i II. Obraz źródła można uzyskać jedynie w postaci rozmytej plamki pomiędzy płaszczyznami I i II.

Astygmatyzm spowodowany asymetrią system optyczny. Ten rodzaj astygmatyzmu występuje, gdy symetria układu optycznego względem wiązki światła zostaje złamana z powodu konstrukcji samego układu. Dzięki tej aberracji soczewki tworzą obraz, w którym kontury i linie zorientowane w różnych kierunkach mają różną ostrość. Obserwuje się to w soczewkach cylindrycznych (ryc. 23.11, b).

Soczewka cylindryczna tworzy liniowy obraz obiektu punktowego.

Ryż. 23.11. Astygmatyzm: wiązki ukośne (a); ze względu na cylindryczność soczewki (b)

W oku astygmatyzm powstaje, gdy występuje asymetria krzywizny układu soczewki i rogówki. Aby skorygować astygmatyzm, stosuje się okulary o różnej krzywiźnie w różnych kierunkach.

3. Zniekształcenie(zniekształcenie). Kiedy promienie wysyłane przez obiekt tworzą duży kąt z osią optyczną, znajduje się inny rodzaj monochromatyczny aberracje - zniekształcenie. W takim przypadku naruszone zostaje podobieństwo geometryczne między obiektem a obrazem. Powodem jest to, że w rzeczywistości liniowe powiększenie soczewki zależy od kąta padania promieni. W rezultacie kwadratowy obraz siatki przyjmuje jedno lub drugie poduszka-, Lub w kształcie beczki widok (ryc. 23.12).

Aby zwalczyć zniekształcenia, wybierany jest system soczewek o przeciwnych zniekształceniach.

Ryż. 23.12. Dystorsja: a - poduszkowa, b - beczkowata

4. Aberracja chromatyczna przejawia się w tym, że wiązka światła białego wychodząca z punktu daje swój obraz w postaci tęczowego koła, promienie fioletowe przecinają się bliżej soczewki niż promienie czerwone (ryc. 23.13).

Przyczyną aberracji chromatycznej jest zależność współczynnika załamania światła substancji od długości fali padającego światła (dyspersji). Aby skorygować tę wadę w optyce, stosuje się soczewki wykonane ze szkieł o różnych dyspersjach (achromaty, apochromaty).

Ryż. 23.13. Aberracja chromatyczna

23,5. Podstawowe pojęcia i formuły

Kontynuacja tabeli

Koniec tabeli

23.6. Zadania

1. Dlaczego pęcherzyki powietrza świecą w wodzie?

Odpowiedź: z powodu odbicia światła na granicy faz woda-powietrze.

2. Dlaczego łyżka wydaje się powiększona w cienkościennej szklance wody?

Odpowiedź: Woda w szkle działa jak cylindryczna soczewka skupiająca. Widzimy wyimaginowany powiększony obraz.

3. Moc optyczna soczewki wynosi 3 dioptrie. Jaka jest ogniskowa obiektywu? Wyraź swoją odpowiedź w cm.

Rozwiązanie

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

4. Ogniskowe obu soczewek są odpowiednio równe: f = +40 cm, f 2 = -40 cm Znajdź ich moce optyczne.

6. Jak określić ogniskową soczewki skupiającej przy bezchmurnej pogodzie?

Rozwiązanie

Odległość od Słońca do Ziemi jest tak duża, że ​​wszystkie promienie padające na soczewkę są do siebie równoległe. Jeśli otrzymasz obraz Słońca na ekranie, odległość od obiektywu do ekranu będzie równa ogniskowej.

7. Dla soczewki o ogniskowej 20 cm znajdź odległości od przedmiotu, przy których rozmiar liniowy rzeczywistego obrazu będzie: a) dwukrotnie większy niż rozmiar przedmiotu; b) równa wielkości przedmiotu; c) o połowę mniejsze od przedmiotu.

8. Moc optyczna soczewki dla osoby normalnie widzącej wynosi 25 dioptrii. Współczynnik załamania 1.4. Oblicz promienie krzywizny soczewki, jeśli wiadomo, że jeden promień krzywizny jest dwa razy większy od drugiego.

Optyka geometryczna i falowa. Warunki zastosowania tych podejść (od stosunku długości fali do wielkości obiektu). Spójność fal. Pojęcie spójności przestrzennej i czasowej. emisja wymuszona. Cechy promieniowania laserowego. Budowa i zasada działania lasera.

Ze względu na to, że światło jest zjawiskiem falowym, dochodzi do interferencji, w wyniku której ograniczony wiązka światła nie rozchodzi się w jednym kierunku, ale ma skończony rozkład kątowy, tj. zachodzi dyfrakcja. Jednak w przypadkach, gdy charakterystyczne wymiary poprzeczne wiązek światła są wystarczająco duże w porównaniu z długością fali, można pominąć rozbieżność wiązki światła i przyjąć, że rozchodzi się ona w jednym kierunku: wzdłuż wiązki światła.

Optyka falowa jest działem optyki opisującym rozchodzenie się światła z uwzględnieniem jego falowej natury. Zjawiska optyki falowej - interferencja, dyfrakcja, polaryzacja itp.

Interferencja falowa - wzajemne wzmacnianie lub tłumienie amplitudy dwóch lub więcej spójnych fal jednocześnie rozchodzących się w przestrzeni.

Dyfrakcja fal jest zjawiskiem, które objawia się odchyleniem od praw optyki geometrycznej podczas propagacji fal.

Polaryzacja - procesy i stany związane z separacją dowolnych obiektów, głównie w przestrzeni.

W fizyce koherencja to korelacja (spójność) kilku procesów oscylacyjnych lub falowych w czasie, która przejawia się w ich dodaniu. Drgania są spójne, jeśli różnica między ich fazami jest stała w czasie, a po dodaniu oscylacji uzyskuje się oscylację o tej samej częstotliwości.

Jeśli różnica faz dwóch oscylacji zmienia się bardzo powoli, wówczas mówi się, że oscylacje pozostają spójne przez pewien czas. Ten czas nazywany jest czasem koherencji.

Spójność przestrzenna - spójność oscylacji zachodzących w tym samym czasie w różnych punktach płaszczyzny prostopadłej do kierunku propagacji fali.

Emisja wymuszona - generacja nowego fotonu podczas przejścia układu kwantowego (atom, cząsteczka, jądro itp.) ze stanu wzbudzonego do stanu stabilnego (o niższym poziomie energetycznym) pod wpływem fotonu indukującego, energia co było równe różnicy poziomów energii. Powstały foton ma taką samą energię, pęd, fazę i polaryzację jak foton indukujący (który nie jest absorbowany).

Promieniowanie laserowe może być ciągłe, o stałej mocy lub pulsacyjne, osiągając bardzo wysokie szczytowe moce. W niektórych schematach element roboczy lasera służy jako wzmacniacz optyczny dla promieniowania z innego źródła.

Fizyczną podstawą działania lasera jest zjawisko promieniowania wymuszonego (indukowanego). Istota zjawiska polega na tym, że wzbudzony atom jest w stanie wyemitować foton pod wpływem innego fotonu bez jego absorpcji, jeżeli energia tego ostatniego jest równa różnicy energii poziomów atomu przed i po emisja. W tym przypadku wyemitowany foton jest spójny z fotonem, który spowodował promieniowanie (jest jego „wierną kopią”). W ten sposób wzmacnia się światło. Zjawisko to różni się od emisji spontanicznej, w której emitowane fotony mają losowe kierunki propagacji, polaryzację i fazę.

Wszystkie lasery składają się z trzech głównych części:

aktywne (pracujące) środowisko;

systemy pompujące (źródło energii);

rezonator optyczny (może być nieobecny, jeśli laser pracuje w trybie wzmacniacza).

Każdy z nich przewiduje działanie lasera w celu wykonywania jego określonych funkcji.

Optyka geometryczna. Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Ograniczający kąt całkowitego odbicia. Przebieg promieni. światłowody.

Optyka geometryczna jest działem optyki, który bada prawa propagacji światła w ośrodkach przezroczystych oraz zasady konstruowania obrazów podczas przejścia światła w układach optycznych bez uwzględnienia jego właściwości falowych.

Całkowite wewnętrzne odbicie jest wewnętrznym odbiciem pod warunkiem, że kąt padania przekracza pewien kąt krytyczny. W tym przypadku padająca fala jest całkowicie odbijana, a wartość współczynnika odbicia przekracza jego najwyższe wartości dla powierzchni polerowanych. Współczynnik odbicia dla całkowitego wewnętrznego odbicia nie zależy od długości fali.

Graniczny kąt całkowitego wewnętrznego odbicia

Kąt padania, przy którym załamana wiązka zaczyna ślizgać się wzdłuż granicy między dwoma ośrodkami bez przejścia do optycznie gęstszego ośrodka

Ścieżka promienia w zwierciadłach, pryzmatach i soczewkach

Promienie świetlne ze źródła punktowego rozchodzą się we wszystkich kierunkach. W układach optycznych, zaginając się i odbijając od granicy między ośrodkami, niektóre promienie mogą się ponownie przecinać w pewnym punkcie. Punkt nazywamy obrazem punktowym. Kiedy promień odbija się od zwierciadeł, spełnione jest prawo: „promień odbity leży zawsze w tej samej płaszczyźnie co promień padający i normalna do powierzchni odbijającej, która przechodzi przez punkt padania, a kąt padania jest odejmowany od ta normalna jest równa kątowi odbicia”.

Światłowody - to określenie oznacza

gałąź optyki zajmująca się badaniem zjawisk fizycznych zachodzących i zachodzących w światłowodach, lub

produkty przemysłu mechaniki precyzyjnej, do których należą komponenty oparte na światłowodach.

Urządzenia światłowodowe obejmują lasery, wzmacniacze, multipleksery, demultipleksery i wiele innych. Elementami światłowodowymi są izolatory, zwierciadła, złącza, rozgałęźniki itp. Podstawą urządzenia światłowodowego jest jego obwód optyczny - zestaw elementów światłowodowych połączonych w określonej kolejności. Obwody optyczne mogą być zamknięte lub otwarte, ze sprzężeniem zwrotnym lub bez.