በተለያዩ ሚዲያዎች ውስጥ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ስርጭት ለማንፀባረቅ እና ለማንፀባረቅ ህጎች ተገዢ ነው። ከእነዚህ ህጎች, በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ, አንድ አስደሳች ውጤት ይከተላል, ይህም በፊዚክስ ውስጥ አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ ይባላል. ይህ ተፅዕኖ ምን እንደሆነ ጠለቅ ብለን እንመርምር።

ነጸብራቅ እና ነጸብራቅ

በቀጥታ ወደ ውስጣዊ አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ ግምት ውስጥ ከመቀጠልዎ በፊት የማንጸባረቅ እና የማጣራት ሂደቶችን ማብራራት አስፈላጊ ነው.

ነጸብራቅ የሚያመለክተው የብርሃን ጨረሩ ምንም አይነት በይነገጽ ሲያጋጥመው በሚንቀሳቀስበት አቅጣጫ ላይ ያለውን ለውጥ ነው። ለምሳሌ, በመስታወት ላይ የሌዘር ጠቋሚን ከጠቆሙ, የተገለጸውን ውጤት መመልከት ይችላሉ.

ነጸብራቅ ልክ እንደ ነጸብራቅ ፣ የብርሃን እንቅስቃሴ አቅጣጫ ለውጥ ነው ፣ ግን በመጀመሪያው ላይ አይደለም ፣ ግን በሁለተኛው መካከለኛ። የዚህ ክስተት ውጤት የነገሮችን ዝርዝር እና የቦታ አቀማመጥ ማዛባት ይሆናል። የተለመደው የማጣቀሻ ምሳሌ በአንድ ብርጭቆ ውሃ ውስጥ ሲቀመጥ እርሳስ ወይም እስክሪብቶ ሲሰበር ነው።

ነጸብራቅ እና ነጸብራቅ እርስ በርስ የተያያዙ ናቸው. ሁልጊዜ ማለት ይቻላል አንድ ላይ ይገኛሉ: የጨረሩ ጉልበት በከፊል ይንጸባረቃል, እና ሌላኛው ክፍል ይገለበጣል.

ሁለቱም ክስተቶች የፌርማት መርህ መተግበር ውጤቶች ናቸው። ብርሃን በትንሹ ጊዜ በሚወስድባቸው ሁለት ነጥቦች መካከል በመንገድ ላይ እንደሚንቀሳቀስ ይገልጻል።

ነጸብራቅ በአንድ መካከለኛ ውስጥ የሚከሰት ተጽእኖ ነው, እና በሁለት ሚዲያዎች ውስጥ ንፅፅር ስለሚከሰት, ለሁለቱም ሚዲያዎች ለኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ግልጽ መሆናቸው አስፈላጊ ነው.

የማጣቀሻ ኢንዴክስ ጽንሰ-ሐሳብ

የማጣቀሻ ኢንዴክስ ከግምት ውስጥ ለሚገቡት ክስተቶች የሂሳብ መግለጫ አስፈላጊ መጠን ነው። የአንድ የተወሰነ መካከለኛ አንጸባራቂ ኢንዴክስ እንደሚከተለው ተወስኗል።

የት c እና v በቫኩም እና በቁስ ውስጥ ያሉ የብርሃን ፍጥነቶች በቅደም ተከተል። የ v ዋጋ ሁል ጊዜ ከ c ያነሰ ነው፣ ስለዚህ ገላጭ n ከአንድ በላይ ይሆናል። የልኬት አልባው መጠን n በአንድ ንጥረ ነገር (መካከለኛ) ውስጥ ያለው ብርሃን በቫኩም ውስጥ ምን ያህል ብርሃን ወደ ኋላ እንደሚቀር ያሳያል። በነዚህ ፍጥነቶች መካከል ያለው ልዩነት የንፅፅርን ክስተት ወደ መከሰት ያመራል.

በቁስ ውስጥ ያለው የብርሃን ፍጥነት ከኋለኛው ጥግግት ጋር ይዛመዳል። መካከለኛው ጥቅጥቅ ባለ መጠን ብርሃን በእሱ ውስጥ ለመንቀሳቀስ በጣም ከባድ ነው። ለምሳሌ, ለአየር n = 1.00029, ማለትም, ልክ እንደ ቫክዩም ማለት ይቻላል, ለውሃ n = 1.333.

ነጸብራቆች, ንባቦች እና ሕጎቻቸው

የጠቅላላ ነጸብራቅ ውጤት ዋና ምሳሌ የአልማዝ አንጸባራቂ ገጽ ነው። የአልማዝ አንጸባራቂ ኢንዴክስ 2.43 ነው፣ ስለዚህ ብዙ የብርሃን ጨረሮች ወደ ዕንቁ ውስጥ የሚገቡት ብዙ አጠቃላይ ነጸብራቆችን ከመውጣቱ በፊት ያጋጥማቸዋል።

ለአልማዝ ወሳኝ አንግል θc የመወሰን ችግር

የተሰጡትን ቀመሮች እንዴት መጠቀም እንዳለብን የምናሳይበት ቀላል ችግርን እንመልከት። አልማዝ ከአየር ወደ ውሃ ውስጥ ከተቀመጠ የአጠቃላይ ነጸብራቅ ወሳኝ አንግል ምን ያህል እንደሚቀየር ማስላት ያስፈልጋል።

በሠንጠረዡ ውስጥ የተጠቆሙትን የመገናኛ ብዙኃን ጠቋሚዎች እሴቶችን ከተመለከትን በኋላ እንጽፋቸዋለን-

• ለአየር: n 1 = 1.00029;
• ለውሃ: n 2 = 1.333;
• ለአልማዝ፡ n 3 = 2.43.

ለአልማዝ-አየር ጥንድ ወሳኝ አንግል የሚከተለው ነው፡-

θ c1 = አርክሲን (n 1 / n 3) = አርክሲን (1.00029/2.43) ≈ 24.31 o.

እንደሚመለከቱት ፣ የዚህ ጥንድ ሚዲያ ወሳኝ አንግል በጣም ትንሽ ነው ፣ ማለትም ፣ እነዚያ ጨረሮች ብቻ ከአልማዝ ወደ አየር መውጣት የሚችሉት ከ 24.31 o ወደ መደበኛው ቅርብ ነው።

በውሃ ውስጥ ላለው አልማዝ ጉዳይ እኛ እናገኛለን-

θ c2 = አርክሲን (n 2 / n 3) = አርክሲን (1.333/2.43) ≈ 33.27 o.

የወሳኙ አንግል መጨመር፡-

Δθ c = θ c2 - θ c1 ≈ 33.27 o - 24.31 o = 8.96 o.

የአልማዝ ብርሃን ሙሉ በሙሉ ለማንፀባረቅ በወሳኙ አንግል ላይ ያለው መጠነኛ ጭማሪ በአየር ውስጥ ካለው ጋር ተመሳሳይ በሆነ መልኩ በውሃ ውስጥ እንዲበራ ያደርገዋል።

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ

ውስጣዊ ነጸብራቅ- የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች በሁለት ግልጽ ሚዲያዎች መካከል ካለው በይነገጽ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ነጸብራቅ ክስተት ፣ ማዕበሉ ከፍ ያለ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ካለው መካከለኛ ከሆነ።

ያልተሟላ ውስጣዊ ነጸብራቅ- ውስጣዊ ነጸብራቅ, የአደጋው አንግል ከወሳኙ አንግል ያነሰ ከሆነ. በዚህ ሁኔታ, ጨረሩ ወደ ተቆራረጠ እና ወደ አንጸባራቂነት ይከፈላል.

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- የውስጥ ነጸብራቅ፣ የአደጋው አንግል ከተወሰነ ወሳኝ አንግል በላይ ከሆነ። በዚህ ሁኔታ ፣ የተከሰቱት ሞገድ ሙሉ በሙሉ ይንፀባርቃል ፣ እና የነጸብራቅ ቅንጅቱ ዋጋ ለተጣራ ወለሎች ከከፍተኛ እሴቶቹ ይበልጣል። በተጨማሪም የአጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ ነጸብራቅ ከሞገድ ርዝመት ነጻ ነው.

ይህ የኦፕቲካል ክስተት የኤክስሬይ ክልልን ጨምሮ ለብዙ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ይስተዋላል።

በጂኦሜትሪክ ኦፕቲክስ ማዕቀፍ ውስጥ የክስተቱ ማብራሪያ ቀላል አይደለም፡ በ Snell ህግ መሰረት እና የማጣቀሻው አንግል ከ 90 ዲግሪ መብለጥ እንደማይችል ግምት ውስጥ በማስገባት የሳይንስ መጠኑ ከ 90 ዲግሪ መብለጥ አይችልም. አነስተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ወደ ትልቁ ኮፊሸን፣ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ሙሉ በሙሉ ወደ መጀመሪያው መካከለኛ መንጸባረቅ አለበት።

በክስተቱ ሞገድ ፅንሰ-ሀሳብ መሠረት የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ አሁንም ወደ ሁለተኛው መካከለኛ ዘልቆ ይገባል - “ወጥ ያልሆነ ሞገድ” ተብሎ የሚጠራው እዚያ ይሰራጫል ፣ እሱም በከፍተኛ ሁኔታ ይበሰብሳል እና ከእሱ ጋር ኃይልን አይወስድም። ተመሳሳይነት የሌለው ማዕበል ወደ ሁለተኛው መካከለኛ የመግባት የባህርይ ጥልቀት የሞገድ ርዝመት ቅደም ተከተል ነው።

አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ

በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ የሁለት ሞኖክሮማቲክ ጨረሮች ክስተት ምሳሌን በመጠቀም ውስጣዊ ነጸብራቅን እንመልከት። ጨረሮቹ ከዞኑ ይወድቃሉ (በጥቁር ሰማያዊ ቀለም ውስጥ የተገለፀው) ከድንበሩ ያነሰ ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ (በቀላል ሰማያዊ ቀለም የተገለፀው) በማጣቀሻ ኢንዴክስ።

ቀይ ጨረር በአንድ ማዕዘን ላይ ይወድቃል ፣ ማለትም ፣ በመገናኛ ብዙሃን ወሰን ላይ - እሱ በከፊል ተበላሽቷል እና በከፊል ተንፀባርቋል። የጨረሩ ክፍል በአንድ ማዕዘን ላይ ይገለበጣል.

አረንጓዴው ጨረር ወድቆ ሙሉ በሙሉ src="/pictures/wiki/files/100/d833a2d69df321055f1e0bf120a53eff.png" border="0"> ይንጸባረቃል።

በተፈጥሮ እና በቴክኖሎጂ ውስጥ አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ

የኤክስሬይ ነጸብራቅ

በግጦሽ ክስተት ላይ የኤክስሬይ ነጸብራቅ ለመጀመሪያ ጊዜ የተቀረጸው የኤክስሬይ መስተዋቱን በሰራው ኤም.ኤ. ኩማኮቭ ሲሆን በንድፈ ሃሳቡም በ1923 በአርተር ኮምፕተን ተረጋግጧል።

ሌሎች የሞገድ ክስተቶች

የነጸብራቅ ማሳየት, እና አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ውጤት, ለምሳሌ ያህል, ላይ ላዩን ላይ የድምጽ ሞገድ እና የተለያየ viscosity ወይም ጥግግት ዞኖች መካከል ሽግግር ወቅት ፈሳሽ ውፍረት ውስጥ, ይቻላል.

የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ውጤት ጋር ተመሳሳይ የሆኑ ክስተቶች ዘገምተኛ የኒውትሮን ጨረሮች ይታያሉ።

በአቀባዊ የፖላራይዝድ ማዕበል በብሬውስተር አንግል ላይ ባለው በይነገጽ ላይ ከተከሰተ ፣ ከዚያ የሙሉ ነጸብራቅ ውጤት ይታያል - ምንም የሚያንፀባርቅ ማዕበል አይኖርም።

ማስታወሻዎች

ዊኪሚዲያ ፋውንዴሽን። 2010.

• ሙሉ እስትንፋስ
• ሙሉ ለውጥ

በሌሎች መዝገበ-ቃላቶች ውስጥ “ጠቅላላ የውስጥ ነጸብራቅ” ምን እንደሆነ ይመልከቱ፡-

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- ነጸብራቅ ኤል. ማግ. ጨረሩ (በተለይ ብርሃን) ከፍተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ካለው መካከለኛ በሁለት ግልጽ ሚዲያዎች መካከል ባለው ግንኙነት ላይ ሲወድቅ። ፒ.ቪ. ኦ. የሚከሰተው የአደጋው አንግል ከተወሰነ ገደብ (ወሳኝ) አንግል ሲያልፍ ነው... አካላዊ ኢንሳይክሎፔዲያ

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ. ብርሃን ከመሃል ከ n1> n2 ጋር ሲያልፍ አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ የሚከሰተው የአደጋው አንግል a2> apr; በክስተቱ አንግል ሀ1 ኢላስትሬትድ ኢንሳይክሎፔዲክ መዝገበ ቃላት

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- የጨረር ጨረር ነጸብራቅ (የጨረር ጨረር ይመልከቱ) (ብርሃን) ወይም የሌላ ክልል ኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች (ለምሳሌ የሬዲዮ ሞገዶች) ከፍተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ካለው መካከለኛ በሁለት ግልጽ ሚዲያዎች በይነገጽ ላይ ሲወድቅ። ታላቁ የሶቪየት ኢንሳይክሎፔዲያ

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች፣ ከመካከለኛው ትልቅ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n1 ወደ መካከለኛ ዝቅተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n2 በአጋጣሚ አንግል ከገደበው አንግል ኤፕሪል ሲተላለፉ ይከሰታል፣ በ sinapr=n2/n1 ጥምርታ ይወሰናል። ሙሉ...... ዘመናዊ ኢንሳይክሎፔዲያ

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- የተሟላ ውስጣዊ ነጸብራቅ, በድንበሩ ላይ ያለ ብርሃን ማንጸባረቅ. ብርሃን ከጥቅጥቅ መካከለኛ (ለምሳሌ ብርጭቆ) ወደ ጥቅጥቅ ወዳለው መካከለኛ (ውሃ ወይም አየር) ሲያልፍ መብራቱ በድንበሩ ውስጥ የማይያልፍበት የማጣቀሻ ማዕዘኖች ዞን አለ ... ሳይንሳዊ እና ቴክኒካል ኢንሳይክሎፔዲክ መዝገበ ቃላት

አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ- ከመካከለኛው የብርሃን ነጸብራቅ በብርሃን ያነሰ ጥቅጥቅ ያለ ሲሆን ሙሉ በሙሉ ወደ ሚወድቅበት መካከለኛ ይመለሳል። [የተመከሩ ውሎች ስብስብ። እትም 79. ፊዚካል ኦፕቲክስ. የዩኤስኤስ አር ሳይንስ አካዳሚ. የሳይንሳዊ እና ቴክኒካል ቃላት ኮሚቴ. 1970] ርዕሰ ጉዳዮች…… የቴክኒክ ተርጓሚ መመሪያ

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅየኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች የሚከሰቱት በ 2 ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ በግዴለሽነት ሲከሰቱ ነው ፣ ጨረሩ ከመካከለኛው ትልቅ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ n1 ወደ መካከለኛ ዝቅተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n2 ሲያልፍ ፣ እና የአጋጣሚው አንግል ከገደበው አንግል ሲያልፍ። ....... ቢግ ኢንሳይክሎፔዲክ መዝገበ ቃላት

አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ- የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ፣ በ 2 ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ በተዛባ ክስተት ይከሰታል ፣ ጨረሩ ከመካከለኛው ትልቅ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n1 ወደ መካከለኛ ዝቅተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n2 ሲያልፍ ፣ እና የአጋጣሚው አንግል ከገደበው አንግል ipr . . ኢንሳይክሎፔዲክ መዝገበ ቃላት

በማንኛውም ጊዜ አዲስ የሞገድ ፊት ለማግኘት የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን ጨምሮ በመገናኛ ውስጥ ሞገዶች በሚሰራጭበት ጊዜ ይጠቀሙ የ Huygens መርህ.

በማዕበል ፊት ላይ ያለው እያንዳንዱ ነጥብ የሁለተኛ ሞገዶች ምንጭ ነው.

ተመሳሳይ በሆነ isotropic መካከለኛ የሁለተኛ ሞገዶች ማዕበል ንጣፎች የሉል ራዲየስ v × Dt ቅርፅ አላቸው ፣ ቁ በመካከለኛው ውስጥ ያለው የሞገድ ስርጭት ፍጥነት ነው። ሁለተኛ ማዕበል ያለውን ማዕበል ግንባሮች ኤንቨሎፕ በመሳል, ጊዜ ውስጥ (የበለስ. 7.1, a, ለ) ላይ አዲስ ማዕበል ፊት ማግኘት.

የማንፀባረቅ ህግ

የHuygens መርህን በመጠቀም የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ነጸብራቅ ህግን በሁለት ዳይኤሌክትሪክ መካከል ባለው ግንኙነት ማረጋገጥ ይቻላል።

የአደጋው አንግል ከማንፀባረቅ አንግል ጋር እኩል ነው. ክስተቱ እና አንጸባራቂ ጨረሮች፣ በሁለቱ ዳይ ኤሌክትሪኮች መካከል ካለው ግንኙነት ጋር፣ በአንድ አውሮፕላን ውስጥ ይተኛሉ።Ð a = Ð ለ. (7.1)

የአውሮፕላን የብርሃን ሞገድ (ጨረር 1 እና 2, ምስል 7.2) በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው ጠፍጣፋ የ LED በይነገጽ ላይ ይውደቁ. በጨረር እና በ LED መካከል ያለው አንግል a ማዕዘን ይባላል። በተወሰነ ጊዜ ውስጥ የዝግጅቱ ፊት ለፊት ያለው የ OB ሞገድ ነጥብ O ላይ ከደረሰ በሁይገንስ መርህ መሰረት ይህ ነጥብ

ሩዝ. 7.2

ሁለተኛ ደረጃ ሞገድ መልቀቅ ይጀምራል. በጊዜው Dt = VO 1/v፣ የክስተቱ ጨረር 2 ነጥብ O 1 ላይ ይደርሳል። በተመሳሳይ ጊዜ የሁለተኛው ሞገድ ፊት ፣ በነጥብ ኦ ውስጥ ከተንፀባረቀ በኋላ ፣ በተመሳሳይ መካከለኛ ውስጥ በማሰራጨት ፣ ወደ ንፍቀ ክበብ በሬዲየስ OA = v Dt = BO 1 ይደርሳል ። አዲሱ የሞገድ ፊት በአውሮፕላን AO 1፣ እና በጨረር OA የማሰራጨት አቅጣጫ። አንግል ለ የማንጸባረቅ አንግል ይባላል። ከሶስት ማዕዘኖች OAO 1 እና OBO 1 እኩልነት, የማንጸባረቅ ህግ የሚከተለው ነው-የአጋጣሚው አንግል ከአንጸባራቂ አንግል ጋር እኩል ነው.

የማጣቀሻ ህግ

ኦፕቲካል ተመሳሳይነት ያለው መካከለኛ 1 በ , (7.2)

ምጥጥን n 2 / n 1 = n 21 (7.4)

ተብሎ ይጠራል

(7.5)

ለቫኩም n = 1.

በስርጭት ምክንያት (የብርሃን ድግግሞሽ n »10 14 Hz), ለምሳሌ, ለውሃ n = 1.33, እና n = 9 (e = 81) አይደለም, ከኤሌክትሮዳይናሚክስ ለዝቅተኛ ድግግሞሽ እንደሚከተለው ነው. በመጀመሪያው መካከለኛ የብርሃን ስርጭት ፍጥነት v 1 ከሆነ እና በሁለተኛው - ቁ 2,

ሩዝ. 7.3

ከዚያም በጊዜው Dt የአደጋው የአውሮፕላን ሞገድ ርቀት AO 1 በመጀመሪያው መካከለኛ AO 1 = v 1 Dt. የሁለተኛው ሞገድ ፊት, በሁለተኛው መካከለኛ (በ Huygens መርህ መሰረት) የተደሰተ, ወደ ንፍቀ ክበብ ነጥቦች ይደርሳል, ራዲየስ OB = v 2 Dt. በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ የሚዛመተው ሞገድ አዲስ ፊት በ BO 1 አውሮፕላን (ምስል 7.3) እና በጨረራ OB እና O 1 C (በማዕበል ፊት ለፊት ባለው ቀጥተኛ) ስርጭት አቅጣጫው ይወከላል. አንግል ለ በጨረር OB መካከል እና በነጥብ O ላይ ባለው በሁለት ዳይኤሌክትሪክ መካከል ያለው መደበኛ ግንኙነት የማጣቀሻ አንግል ይባላል.ከሶስት ማዕዘናት OAO 1 እና OBO 1 እንደሚከተለው ነው AO 1 = OO 1 sin a, OB = OO 1 sin b.

አመለካከታቸው ይገልፃል። የማጣቀሻ ህግ(ህግ ስኔል፡-

. (7.6)

የክስተቱ አንግል ሳይን እና የማዕዘን አንግል ሬሾው ከሁለቱ ሚዲያ አንጻራዊ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ጋር እኩል ነው።

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ

ሩዝ. 7.4

በማንፀባረቅ ህግ መሰረት፣ በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው ግንኙነት አንድ ሰው ማየት ይችላል። አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ, n 1 > n 2 ከሆነ፣ ማለትም Ðb > Ða (ምስል 7.4)። በዚህም ምክንያት፣ Ða pr መቼ Ðb = 90 0 የመገደብ አንግል አለ። ከዚያም የማጣቀሻ ህግ (7.6) የሚከተለውን ቅጽ ይወስዳል.

sin a pr =, (ኃጢአት 90 0 =1) (7.7)

በአደጋው ​​አንግል Ða> Ða pr ላይ ተጨማሪ ጭማሪ ፣ ብርሃኑ ሙሉ በሙሉ በሁለቱ ሚዲያዎች መካከል ካለው በይነገጽ ይንፀባርቃል።

ይህ ክስተት ይባላል አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅእና በኦፕቲክስ ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ, ለምሳሌ, የብርሃን ጨረሮችን አቅጣጫ ለመለወጥ (ምስል 7.5, a, b).

በቴሌስኮፖች, ቢኖክዮላስ, ፋይበር ኦፕቲክስ እና ሌሎች የኦፕቲካል መሳሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል.

የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ክስተት እንደ ክላሲካል ማዕበል ሂደቶች ውስጥ, ኳንተም መካኒክ ውስጥ መሿለኪያ ውጤት ጋር ተመሳሳይ ክስተቶች, ቅንጣቶች ማዕበል-ኮርፐስኩላር ንብረቶች ጋር የተያያዘ ነው.

በእርግጥ ብርሃን ከአንዱ መካከለኛ ወደሌላ ሲያልፍ በተለያዩ ሚዲያዎች ውስጥ ካለው ስርጭት ፍጥነት ለውጥ ጋር ተያይዞ የብርሃን ነጸብራቅ ይስተዋላል። በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው መገናኛ ላይ, የብርሃን ጨረር በሁለት ይከፈላል: የተንቆጠቆጡ እና የተንፀባረቁ.

የብርሃን ጨረሮች በአራት ማዕዘን ቅርጽ ባለው የ isosceles መስታወት ፕሪዝም 1 ፊት ላይ ቀጥ ብለው ይወድቃሉ እና ያለምንም ንፅፅር ፊት 2 ላይ ይወድቃል ፣ አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ይታያል ፣ ምክንያቱም የፊት 2 የጨረር ጥግ (Ða = 45 0) የበለጠ ነው ። ከጠቅላላው የውስጥ ነጸብራቅ መገደብ አንግል (ለመስታወት n 2 = 1.5; Ða pr = 42 0).

ተመሳሳይ ፕሪዝም ከፊት 2 በተወሰነ ርቀት ላይ ከተቀመጠ H ~ l / 2 ፣ ከዚያ የብርሃን ጨረሮች በፊት 2 * በኩል ይለፋሉ እና ከፊት 1 * ፊት ላይ ካለው የጨረር ክስተት ጋር ትይዩ ይወጣል 1. ጥንካሬ ጄ በሕጉ መሠረት በፕሪዝም መካከል ያለውን ክፍተት h በመጨመር የሚተላለፈው የብርሃን ፍሰት በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል.

,

ጨረሩ ወደ ሁለተኛው መካከለኛ የሚያልፍበት የተወሰነ ዕድል የት w; d በንጥረቱ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ላይ በመመስረት ቅንጅቱ ነው; l የአደጋው ብርሃን የሞገድ ርዝመት ነው።

ስለዚህ, ብርሃን ወደ "የተከለከለው" ክልል ውስጥ መግባቱ የኳንተም ቱኒንግ ተጽእኖ የኦፕቲካል አናሎግ ነው.

የአጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ክስተት በእውነቱ የተሟላ ነው ፣ ምክንያቱም በዚህ ሁኔታ ውስጥ ሁሉም የአደጋው ብርሃን ኃይል በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ ስለሚንፀባረቅ ፣ ለምሳሌ ከብረት መስተዋቶች ወለል ላይ። ይህንን ክስተት በመጠቀም አንድ ሰው በብርሃን ነጸብራቅ እና በብርሃን ነጸብራቅ ፣ በሌላ በኩል እና በቫቪሎቭ-ቼሬንኮቭ ጨረር መካከል ያለውን ሌላ ተመሳሳይነት መከታተል ይችላል።

ማዕበል ጣልቃ ገብነት

7.2.1. የቬክተሮች ሚና እና

በተግባር, በርካታ ሞገዶች በእውነተኛ ሚዲያ ውስጥ በአንድ ጊዜ ሊሰራጭ ይችላል. በማዕበል መጨመር ምክንያት, በርካታ አስደሳች ክስተቶች ይታያሉ. ጣልቃገብነት, ልዩነት, ነጸብራቅ እና ሞገዶችን ማንጸባረቅወዘተ.

እነዚህ የማዕበል ክስተቶች የሜካኒካል ሞገዶች ብቻ ሳይሆን የኤሌትሪክ፣ ማግኔቲክ፣ ብርሃን፣ ወዘተ ባህሪያት ናቸው።ሁሉም አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች በኳንተም ሜካኒክስ የተረጋገጠውን የሞገድ ባህሪያትን ያሳያሉ።

በመገናኛ ውስጥ ሁለት ወይም ከዚያ በላይ ሞገዶች ሲሰራጭ ከሚታየው በጣም ከሚያስደስት የሞገድ ክስተቶች አንዱ ጣልቃ ገብነት ይባላል. ኦፕቲካል ተመሳሳይነት ያለው መካከለኛ 1 በ ፍፁም አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚ , (7.8)

የት c በቫኩም ውስጥ የብርሃን ፍጥነት; v 1 - በመጀመሪያው መካከለኛ ውስጥ የብርሃን ፍጥነት.

መካከለኛ 2 በፍፁም አንጸባራቂ ኢንዴክስ ይገለጻል።

የት v 2 በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ የብርሃን ፍጥነት ነው.

አመለካከት (7.10)

ተብሎ ይጠራል የሁለተኛው መካከለኛ አንጻራዊ አንጻራዊ ጠቋሚ ከመጀመሪያው አንፃር.ለማክስዌል ቲዎሪ በመጠቀም m = 1 ውስጥ ግልጽ ዳይኤሌክትሪክ, ወይም

የት e 1, e 2 የመጀመሪያው እና ሁለተኛ ሚዲያ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚዎች ናቸው.

ለቫኩም n = 1. በስርጭት ምክንያት (የብርሃን ድግግሞሽ n »10 14 Hz), ለምሳሌ, ለውሃ n = 1.33, እና n = 9 (e = 81) አይደለም, ከኤሌክትሮዳይናሚክስ ለዝቅተኛ ድግግሞሽ እንደሚከተለው ነው. ብርሃን ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ነው. ስለዚህ, የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ የሚወሰነው በቬክተሮች እና የኤሌክትሪክ እና መግነጢሳዊ መስኮችን ጥንካሬዎች ነው. ይሁን እንጂ, ብርሃን ከቁስ ጋር መስተጋብር ብዙ ሂደቶች ውስጥ, ለምሳሌ, እንደ ራዕይ አካላት ላይ ብርሃን ተጽዕኖ, photocells እና ሌሎች መሣሪያዎች, ወሳኝ ሚና ኦፕቲክስ ውስጥ ብርሃን ቬክተር ይባላል ይህም ቬክተር ነው.

ትምህርት 23 ጂኦሜትሪክ ኦፕቲክስ

ትምህርት 23 ጂኦሜትሪክ ኦፕቲክስ

1. የብርሃን ነጸብራቅ እና የማጣቀሻ ህጎች.

2. አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ. ፋይበር ኦፕቲክስ.

3. ሌንሶች. የሌንስ ኦፕቲካል ኃይል.

4. የሌንስ መበላሸት.

5. መሰረታዊ ጽንሰ-ሐሳቦች እና ቀመሮች.

6. ተግባራት.

ከብርሃን ስርጭት ጋር የተያያዙ ብዙ ችግሮችን በሚፈቱበት ጊዜ የብርሃን ጨረሮችን የብርሃን ሞገድ ኃይል የሚያሰራጭበት መስመር ላይ በመመስረት የጂኦሜትሪክ ኦፕቲክስ ህጎችን መጠቀም ይችላሉ ። ተመሳሳይ በሆነ መካከለኛ, የብርሃን ጨረሮች rectilinear ናቸው. የሞገድ ርዝመቱ ወደ ዜሮ ስለሚሄድ ጂኦሜትሪክ ኦፕቲክስ የሞገድ ኦፕቲክስን የሚገድብ ጉዳይ ነው። (λ →0).

23.1. የብርሃን ነጸብራቅ እና ነጸብራቅ ህጎች። አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ፣ የብርሃን መመሪያዎች

የማሰላሰል ህጎች

የብርሃን ነጸብራቅ- በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ የሚከሰት ክስተት ፣ በዚህ ምክንያት የብርሃን ጨረር የማሰራጨት አቅጣጫውን ይለውጣል ፣ በመጀመሪያው መካከለኛ ውስጥ ይቀራል። የማንፀባረቅ ተፈጥሮ የሚወሰነው በተንፀባረቀው ወለል እና በሞገድ ርዝመት መካከል ባሉት ጉድለቶች ልኬቶች (ሸ) መካከል ባለው ግንኙነት ላይ ነው። (λ) ክስተት ጨረር.

የተበታተነ ነጸብራቅ

ጉድለቶች በዘፈቀደ ሲገኙ እና መጠኖቻቸው በሞገድ ርዝመታቸው ቅደም ተከተል ላይ ሲሆኑ ወይም ከዚያ በላይ ሲሆኑ፣ የተበታተነ ነጸብራቅ- በሁሉም አቅጣጫዎች የብርሃን መበታተን. ብርሃን ከገጽታቸው ላይ ሲንፀባረቅ በራስ ብርሃን የሌላቸው አካላት የሚታዩት በተንሰራፋ ነጸብራቅ ምክንያት ነው።

የመስታወት ነጸብራቅ

ከሞገድ ርዝመት (ሸ<< λ), то возникает направленное, или መስታወት፣የብርሃን ነጸብራቅ (ምስል 23.1). በዚህ ሁኔታ, የሚከተሉት ህጎች ይከበራሉ.

የጨረር ጨረር፣ የተንጸባረቀው ጨረሩ እና በሁለቱ ሚዲያዎች መካከል ያለው መደበኛ ግንኙነት፣ በጨረር ጨረሩ ክስተት የተሳለው፣ በተመሳሳይ አውሮፕላን ውስጥ ይተኛሉ።

የነጸብራቅ አንግል ከአደጋው አንግል ጋር እኩል ነው።β = ሀ.

ሩዝ. 23.1.በልዩ ነጸብራቅ ወቅት የጨረሮች መንገድ

የማጣቀሻ ህጎች

የብርሃን ጨረር በሁለት ግልጽ ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ ሲወድቅ በሁለት ጨረሮች ይከፈላል፡ ተንጸባርቋል እና የተገለበጠ(ምስል 23.2). የቀዘቀዘው ጨረር አቅጣጫውን በመቀየር በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ ይሰራጫል። የመካከለኛው ኦፕቲካል ባህሪይ ነው ፍጹም

ሩዝ. 23.2.በማንፀባረቅ ወቅት የጨረሮች መንገድ

አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚበቫኩም ውስጥ ካለው የብርሃን ፍጥነት እና በዚህ መካከለኛ ውስጥ ካለው የብርሃን ፍጥነት ጥምርታ ጋር እኩል ነው።

የጨረር አቅጣጫው የሚወሰነው በሁለቱ ሚዲያዎች የማጣቀሻ ኢንዴክሶች ጥምርታ ላይ ነው። የሚከተሉት የማጣቀሻ ህጎች ረክተዋል.

የጨረር ጨረሩ፣ የተቀደደ ጨረሩ እና በሁለቱ ሚዲያዎች መካከል ያለው መደበኛው በጨረር መከሰት ነጥብ የተሳለው በተመሳሳይ አውሮፕላን ውስጥ ይተኛሉ።

የክስተቱ አንግል ሳይን እና የማጣቀሻ አንግል ሳይን ሬሾ ከሁለተኛው እና የመጀመሪያው ሚዲያ ፍፁም የማጣቀሻ ኢንዴክሶች ሬሾ ጋር እኩል የሆነ ቋሚ እሴት ነው።

23.2. አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ። ፋይበር ኦፕቲክስ

የብርሃን ሽግግርን ከመካከለኛው ከፍ ያለ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n 1 (በጨረር የበለጠ ጥቅጥቅ ያለ) ወደ መካከለኛ ዝቅተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n 2 (በኦፕቲካል ያነሰ ጥቅጥቅ ያለ) እናስብ። ምስል 23.3 በመስታወት-አየር በይነገጽ ላይ የጨረር ክስተት ያሳያል. ለመስታወት, የማጣቀሻ ኢንዴክስ n 1 = 1.52; ለአየር n 2 = 1.00.

ሩዝ. 23.3.አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ መከሰት (n 1> n 2)

የክስተቱን አንግል መጨመር ወደ 90 ዲግሪ እስኪሆን ድረስ የማጣቀሻው አንግል መጨመር ያስከትላል. በአደጋው ​​አንግል ላይ ተጨማሪ ጭማሪ ፣ የአደጋው ጨረር አልተበላሸም ፣ ግን ሙሉ በሙሉከበይነገጽ ተንጸባርቋል. ይህ ክስተት ይባላል አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ.ብርሃን ጥቅጥቅ ካለው መካከለኛ ወደ ድንበሩ ላይ በትንሹ ጥቅጥቅ ያለ መካከለኛ ሲወርድ እና የሚከተሉትን ያካትታል.

የአደጋው አንግል ለእነዚህ ሚዲያዎች ከሚገደበው አንግል ከበለጠ ፣በመገናኛው ላይ ማነፃፀር አይከሰትም እና የአደጋው ብርሃን ሙሉ በሙሉ ይንፀባርቃል።

የመገደብ አንግል በግንኙነቱ ይወሰናል

የተንፀባረቁ እና የተጣሩ ጨረሮች ድምር ከአደጋው ጨረር ጥንካሬ ጋር እኩል ነው። የክስተቱ አንግል እየጨመረ በሄደ መጠን የተንፀባረቀው የጨረር መጠን ይጨምራል, እና የጨረር ጨረር መጠን ይቀንሳል እና ለከፍተኛው አንግል ከዜሮ ጋር እኩል ይሆናል.

ፋይበር ኦፕቲክስ

የአጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ ክስተት በተለዋዋጭ የብርሃን መመሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል.

ብርሃን በቀጭኑ የብርጭቆ ፋይበር መጨረሻ ላይ የሚመራ ከሆነ ከታችኛው የማጣቀሻ ኢንዴክስ ጋር በክላዲንግ የተከበበ ከሆነ ብርሃኑ ከቃጫው ጋር አብሮ ይሰራጫል፣ ይህም በመስታወት የሚለጠፍ በይነገጽ ላይ አጠቃላይ ነጸብራቅ ይሆናል። ይህ ፋይበር ይባላል የብርሃን መመሪያየብርሃን መመሪያው መታጠፊያዎች በብርሃን መተላለፊያ ውስጥ ጣልቃ አይገቡም

በዘመናዊው የኦፕቲካል ፋይበር ውስጥ, በመምጠጥ ምክንያት የብርሃን ብክነት በጣም ትንሽ ነው (በኪሜ 10% ገደማ), ይህም በፋይበር ኦፕቲክ የመገናኛ ዘዴዎች ውስጥ እንዲጠቀሙ ያስችላቸዋል. በሕክምና ውስጥ, ጥቅጥቅ ያሉ ቀጭን የብርሃን መመሪያዎችን (endoscopes) ለመሥራት ጥቅም ላይ ይውላሉ, ባዶ የውስጥ አካላትን የእይታ ምርመራ (ምስል 23.5). በኤንዶስኮፕ ውስጥ ያለው የፋይበር ብዛት አንድ ሚሊዮን ይደርሳል።

በጋራ ጥቅል ውስጥ የተቀመጠ የተለየ የብርሃን መመሪያ ቻናል በመጠቀም የሌዘር ጨረሮች በውስጣዊ የአካል ክፍሎች ላይ ለሚደረጉ የሕክምና ውጤቶች ዓላማ ይተላለፋል።

ሩዝ. 23.4.በብርሃን መመሪያ ላይ የብርሃን ጨረሮችን ማሰራጨት

ሩዝ. 23.5.ኢንዶስኮፕ

የተፈጥሮ ብርሃን መመሪያዎችም አሉ. ለምሳሌ, በእጽዋት ተክሎች ውስጥ, ግንዱ የብርሃን መመሪያን ሚና ይጫወታል, ለእጽዋቱ የከርሰ ምድር ክፍል ብርሃን ይሰጣል. የሴል ሴሎች የኢንዱስትሪ ብርሃን መመሪያዎችን ንድፍ የሚመስሉ ትይዩ ዓምዶች ይፈጥራሉ. ከሆነ

እንዲህ ዓይነቱን አምድ በአጉሊ መነጽር ከመረመርክ ግድግዳዎቹ ጨለማ እንደሆኑ እና የእያንዳንዱ ሴል ውስጠኛ ክፍል በደማቅ ብርሃን እንደበራ ማየት ትችላለህ። በዚህ መንገድ የሚደርሰው ጥልቀት ከ4-5 ሴ.ሜ አይበልጥም.ነገር ግን እንዲህ ዓይነቱ አጭር የብርሃን መመሪያ እንኳን ለዕፅዋት ተክሎች ከመሬት በታች ያለውን ብርሃን ለማቅረብ በቂ ነው.

23.3. ሌንሶች. የሌንስ ኃይል

ሌንስ -ገላጭ አካል ብዙውን ጊዜ በሁለት ሉላዊ ንጣፎች የታሰረ ፣ እያንዳንዱም ሾጣጣ ወይም ሾጣጣ ሊሆን ይችላል። በእነዚህ የሉል ማዕከሎች ውስጥ የሚያልፍ ቀጥተኛ መስመር ይባላል የሌንስ ዋና ኦፕቲካል ዘንግ(ቃል ቤትአብዛኛውን ጊዜ ተትቷል).

ከፍተኛው ውፍረቱ ከሁለቱም የሉል ወለል ራዲየስ በእጅጉ ያነሰ የሆነ ሌንስ ይባላል ቀጭን.

በሌንስ ውስጥ ማለፍ, የብርሃን ጨረሩ አቅጣጫውን ይለውጣል - ተዘዋውሯል. መዛባት ወደ ጎን ከተፈጠረ የኦፕቲካል ዘንግ ፣ከዚያም ሌንሱ ይባላል መሰብሰብ ፣አለበለዚያ ሌንሱ ይባላል መበተን.

ማንኛውም የጨረር ክስተት ከጨረር ዘንግ ጋር ትይዩ በሚሰበሰብ ሌንስ ላይ፣ ከተንፀባረቀ በኋላ፣ በኦፕቲካል ዘንግ (ኤፍ) ላይ ባለው ነጥብ ውስጥ ያልፋል፣ ይባላል። ዋና ትኩረት(ምስል 23.6, ሀ). ለተለያየ ሌንስ፣ በትኩረት ያልፋል ቀጣይነትየተጣራ ሬይ (ምስል 23.6, ለ).

እያንዳንዱ ሌንስ በሁለቱም በኩል የሚገኙ ሁለት የትኩረት ነጥቦች አሉት። ከትኩረት እስከ ሌንስ መሃል ያለው ርቀት ይባላል ዋና የትኩረት ርዝመት(ረ)።

ሩዝ. 23.6.የመገጣጠም (ሀ) እና ልዩነት (ለ) ሌንሶች ትኩረት

በስሌቱ ቀመሮች ውስጥ f በ "+" ምልክት ይወሰዳል መሰብሰብሌንሶች እና በ "-" ምልክት ለ የሚበተንሌንሶች.

የትኩረት ርዝመት ተገላቢጦሽ ይባላል የሌንስ የጨረር ኃይል; D = 1/ፈ. የኦፕቲካል ኃይል አሃድ - ዳይፕተር(ዶፕተር) 1 ዳይፕተር የ 1 ሜትር የትኩረት ርዝመት ያለው የሌንስ ኦፕቲካል ሃይል ነው።

የጨረር ኃይልቀጭን ሌንስ እና የእሱ የትኩረት ርዝመትከአካባቢው አንፃር የሉል ራዲየስ እና የሌንስ ቁሳቁስ አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚ ላይ የተመሠረተ ነው፡

የት R 1, R 2 የሌንስ ንጣፎችን የማዞር ራዲየስ; n ከአካባቢው አንጻር የሌንስ ቁሳቁስ የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ ነው; የ "+" ምልክት ተወስዷል ኮንቬክስንጣፎች ፣ እና “-” ምልክቱ ለ ነው። ሾጣጣ.ከጣሪያዎቹ አንዱ ጠፍጣፋ ሊሆን ይችላል. በዚህ ሁኔታ, R = ∞ ይውሰዱ , 1/R = 0

ሌንሶች ምስሎችን ለመሥራት ያገለግላሉ. በመሰብሰቢያ ሌንሱ የጨረር ዘንግ ላይ ቀጥ ብሎ የሚገኘውን ነገር እናስብ እና ከላይ ያለውን ነጥብ ሀ ምስል እንገንባ። ከላንስ ጋር በተዛመደ የንብረቱ አቀማመጥ ላይ በመመስረት ሁለት የጨረር ንፅፅር ሁኔታዎች ሊኖሩ ይችላሉ ፣ በምስል። 23.7.

1. ከእቃው እስከ ሌንስ ያለው ርቀት ከፎካል ርዝመቱ ረ በላይ ከሆነ በሌንስ ውስጥ ካለፉ በኋላ በነጥብ A የሚለቁት ጨረሮች መቆራረጥነጥብ A ላይ ", እሱም ይባላል ትክክለኛ ምስል.ትክክለኛው ምስል ተገኝቷል የላዩ ወደታች.

2. ከእቃው እስከ ሌንስ ያለው ርቀት ከፎካል ርዝማኔ ረ ያነሰ ከሆነ በሌንስ ውስጥ ካለፉ በኋላ በነጥብ A የሚለቁት ጨረሮች ዲስ-

ሩዝ. 23.7.በመሰብሰብ መነፅር የተሰጡ እውነተኛ (ሀ) እና ምናባዊ (ለ) ምስሎች

እየተራመዱ ነው።እና ነጥብ A ላይ "ቀጣይነታቸው ይገናኛል ይህ ነጥብ ይባላል ምናባዊ ምስል.ምናባዊው ምስል ተገኝቷል ቀጥተኛ.

የሚለያይ ሌንስ በሁሉም ቦታው ውስጥ ያለውን ነገር ምናባዊ ምስል ይሰጣል (ምስል 23.8)።

ሩዝ. 23.8.በተለዋዋጭ ሌንስ የተሰጠ ምናባዊ ምስል

ምስሉን ለማስላት ጥቅም ላይ ይውላል የሌንስ ቀመር,በድንጋጌዎች መካከል ግንኙነትን የሚፈጥር ነጥቦችእና እሷ ምስሎች

የት f የትኩረት ርዝመት ነው (ለመለያየት ሌንስ ነው። አሉታዊ), a 1 - ከእቃው እስከ ሌንስ ርቀት; a 2 ከምስሉ እስከ ሌንስ ያለው ርቀት ("+" ምልክት ለእውነተኛ ምስል ይወሰዳል, እና "-" ለምናባዊ ምስል ምልክት).

ሩዝ. 23.9.የሌንስ ቀመር መለኪያዎች

የምስሉ መጠን እና የእቃው መጠን ሬሾ ይባላል ቀጥተኛ ጭማሪ;

መስመራዊ ጭማሪ በቀመር k = a 2/a 1 ይሰላል። ሌንስ (እንዲያውም ቀጭን)በመታዘዝ "ትክክለኛውን" ምስል ይሰጣል የሌንስ ቀመር,የሚከተሉት ሁኔታዎች ከተሟሉ ብቻ:

የሌንስ አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚ በብርሃን የሞገድ ርዝመት ላይ የተመካ አይደለም ወይም ብርሃኑ በቂ ነው ሞኖክሮማቲክ.

ሌንሶችን በመጠቀም ምስሎችን ሲያገኙ እውነተኛእቃዎች, እነዚህ እገዳዎች, እንደ አንድ ደንብ, አልተሟሉም: መበታተን ይከሰታል; የእቃው አንዳንድ ነጥቦች ከኦፕቲካል ዘንግ ርቀው ይተኛሉ; የተከሰቱት የብርሃን ጨረሮች ፓራክሲያል አይደሉም፣ ሌንሱ ቀጭን አይደለም። ይህ ሁሉ ወደ ይመራል መዛባትምስሎች. የተዛባ ሁኔታን ለመቀነስ የኦፕቲካል መሳሪያዎች ሌንሶች እርስበርሳቸው በቅርበት ከሚገኙ በርካታ ሌንሶች የተሠሩ ናቸው። የእንደዚህ አይነት ሌንሶች የጨረር ሃይል ከሌንስ ኦፕቲካል ሃይሎች ድምር ጋር እኩል ነው።

23.4. የሌንስ መበላሸት

ውርደት- ሌንሶችን ሲጠቀሙ ለሚከሰቱ የምስል ስህተቶች አጠቃላይ ስም። ውርደት (ከላቲን "aberratio"- ዲቪዥን) ፣ በ monochromatic ብርሃን ውስጥ ብቻ የሚታዩ ፣ ይባላሉ ክሮማቲክ.ሁሉም ሌሎች የማስወገጃ ዓይነቶች ናቸው። ነጠላ,የእነሱ መገለጥ ከእውነተኛው ብርሃን ውስብስብ የእይታ ስብጥር ጋር የተገናኘ ስላልሆነ።

1. ሉላዊ መበላሸት- ሞኖክሮማቲክየሌንስ ውጫዊው (የጎን) ክፍሎች ከማዕከላዊው ክፍል የበለጠ ከነጥብ ምንጭ የሚመጡ ጨረሮችን በማዞር የሚፈጠር ውዥንብር። በዚህ ምክንያት የመነጽር እና የመካከለኛው የሌንስ አከባቢዎች የተለያዩ ምስሎች (S 2 እና S "2, በቅደም ተከተል) የነጥብ ምንጭ S 1 (ምስል 23.10) ይፈጥራሉ. ስለዚህ በማያ ገጹ ላይ በማንኛውም ቦታ, ምስሉ. በላዩ ላይ በደማቅ ነጠብጣብ መልክ ይታያል.

ይህ ዓይነቱ ግርዶሽ ኮንቬክስ እና ኮንቬክስ ሌንሶችን ያካተቱ ስርዓቶችን በመጠቀም ይወገዳል.

ሩዝ. 23.10.ሉላዊ መዛባት

2. አስትማቲዝም- ሞኖክሮማቲክየነጥብ ምስል ሞላላ ቦታ መልክ ስላለው የምስሉ አውሮፕላኑ በተወሰኑ ቦታዎች ላይ ወደ ክፍል እየቀነሰ የሚሄድ ጥፋት ነው።

የግዳጅ ጨረሮች Astigmatismከነጥብ የሚወጡት ጨረሮች ከኦፕቲካል ዘንግ ጋር ጉልህ ማዕዘኖችን ሲፈጥሩ ይታያል። በስእል 23.11, እና የነጥብ ምንጭ በሁለተኛው የኦፕቲካል ዘንግ ላይ ይገኛል. በዚህ ሁኔታ ሁለት ምስሎች በአውሮፕላኖች I እና II ውስጥ እርስ በእርሳቸው ቀጥ ያሉ ቀጥታ መስመሮች በሚገኙ ክፍሎች መልክ ይታያሉ. የምንጩ ምስል ሊገኝ የሚችለው በአውሮፕላኖች I እና II መካከል ባለው ብዥታ መልክ ብቻ ነው.

በ asymmetry ምክንያት Astigmatismኦፕቲካል ሲስተም. የዚህ ዓይነቱ አስትማቲዝም የሚከሰተው ከብርሃን ጨረር ጋር በተገናኘ የኦፕቲካል ሲስተም ሲሜትሪ በስርዓቱ ንድፍ ምክንያት ሲሰበር ነው። በዚህ ግርዶሽ፣ ሌንሶች በተለያዩ አቅጣጫዎች የተቀመጡ ቅርጾች እና መስመሮች የተለያየ ሹልነት ያላቸውበት ምስል ይፈጥራሉ። ይህ በሲሊንደሪክ ሌንሶች ውስጥ ይታያል (ምስል 23.11, ለ).

ሲሊንደራዊ ሌንስ የአንድ ነጥብ ነገር ቀጥተኛ ምስል ይፈጥራል።

ሩዝ. 23.11. Astigmatism: oblique beams (a); በሌንስ ሲሊንደሪዝም ምክንያት (ለ)

በዓይን ውስጥ, አስትማቲዝም የሚከሰተው በሌንስ እና በኮርኒያ ስርዓቶች ኩርባ ውስጥ asymmetry ሲኖር ነው. አስቲክማቲዝምን ለማረም በተለያዩ አቅጣጫዎች የተለያየ ኩርባ ያላቸው ብርጭቆዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ.

3. መዛባት(መዛባት). በአንድ ነገር የሚመነጩት ጨረሮች ከኦፕቲካል ዘንግ ጋር ትልቅ አንግል ሲሰሩ ሌላ ዓይነትም ተገኝቷል ሞኖክሮማቲክማጭበርበር - መዛባትበዚህ ሁኔታ በእቃው እና በምስሉ መካከል ያለው የጂኦሜትሪክ ተመሳሳይነት ተጥሷል. ምክንያቱ በእውነታው በሌንስ የሚሰጠውን የመስመራዊ ማጉላት በጨረራዎች አንግል ላይ የተመሰረተ ነው. በውጤቱም, የካሬው ፍርግርግ ምስል አንዱን ይወስዳል ትራስ -,ወይም በርሜል-ቅርጽእይታ (ምስል 23.12).

ማዛባትን ለመዋጋት ተቃራኒው መዛባት ያለው የሌንስ ስርዓት ይመረጣል.

ሩዝ. 23.12.ማዛባት: ሀ - የፒንኩሺን ቅርጽ ያለው, ለ - በርሜል ቅርጽ ያለው

4. Chromatic aberrationራሱን የሚገልጠው ከነጥብ የሚወጣ ነጭ የብርሃን ጨረር ምስሉን በቀስተ ደመና ክብ ቅርጽ ሲሰጥ፣ ቫዮሌት ጨረሮች ከቀይ ጨረሮች ይልቅ ወደ ሌንስ ቅርብ ስለሚሆኑ (ምስል 23.13)።

የ chromatic aberration መንስኤ የአንድ ንጥረ ነገር የማጣቀሻ ኢንዴክስ በአደጋው ​​ብርሃን (መበታተን) የሞገድ ርዝመት ላይ ጥገኛ ነው. ይህንን በኦፕቲክስ ውስጥ ያለውን ግርዶሽ ለማስተካከል ከተለያዩ የተበታተኑ (አክሮማት፣ አፖክሮማት) መነፅር የተሰሩ ሌንሶች ጥቅም ላይ ይውላሉ።

ሩዝ. 23.13. Chromatic aberration

23.5. መሰረታዊ ጽንሰ-ሐሳቦች እና ቀመሮች

የጠረጴዛው ቀጣይነት

የጠረጴዛው መጨረሻ

23.6. ተግባራት

1. የአየር አረፋዎች በውሃ ውስጥ ለምን ያበራሉ?

መልስ፡-በውሃ-አየር መገናኛ ላይ ባለው የብርሃን ነጸብራቅ ምክንያት.

2. ለምንድነው ማንኪያ በቀጭኑ ግድግዳ በተሞላ የውሃ ብርጭቆ ውስጥ የጨመረው?

መልስ፡-በመስታወቱ ውስጥ ያለው ውሃ እንደ ሲሊንደሪክ መሰብሰቢያ ሌንስ ሆኖ ይሠራል። ምናባዊ የሰፋ ምስል እናያለን።

3. የሌንስ የጨረር ኃይል 3 ዳይፕተሮች ነው. የሌንስ የትኩረት ርዝመት ስንት ነው? መልሱን በሴሜ ይግለጹ።

መፍትሄ

D = 1/f, f = 1/D = 1/3 = 0.33 m. መልስ፡-ረ = 33 ሴ.ሜ.

4. የሁለቱ ሌንሶች የትኩረት ርዝመቶች በቅደም ተከተል እኩል ናቸው: f = +40 ሴሜ, f 2 = -40 ሴ.ሜ. የእይታ ኃይሎቻቸውን ያግኙ.

6. ግልጽ በሆነ የአየር ሁኔታ ውስጥ የሚሰበሰበውን ሌንስን የትኩረት ርዝመት እንዴት ማወቅ ይችላሉ?

መፍትሄ

ከፀሀይ እስከ ምድር ያለው ርቀት በጣም ትልቅ ከመሆኑ የተነሳ በሌንስ ላይ ያሉ ሁሉም ጨረሮች እርስ በርስ ትይዩ ናቸው. በስክሪኑ ላይ የፀሐይን ምስል ካገኙ, ከሌንስ እስከ ማያ ገጹ ያለው ርቀት ከትኩረት ርዝመት ጋር እኩል ይሆናል.

7. የ 20 ሴ.ሜ የትኩረት ርዝመት ላለው ሌንሶች የእውነተኛው ምስል መስመራዊ መጠን ወደሆነበት ነገር ርቀት ይፈልጉ ሀ) የእቃው መጠን ሁለት ጊዜ; ለ) ከእቃው መጠን ጋር እኩል ነው; ሐ) የእቃው ግማሽ መጠን.

8. መደበኛ እይታ ላለው ሰው የሌንስ ኦፕቲካል ሃይል 25 ዳይፕተሮች ነው። አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚ 1.4. አንድ ራዲየስ ራዲየስ ከሌላው በ 2 እጥፍ እንደሚበልጥ ከታወቀ የሌንስ መዞር ራዲየስን አስሉ.

n 1 > n 2 ከሆነ > α፣ i.e. ብርሃን ከመካከለኛው በኦፕቲካል ጥቅጥቅ ወዳለው መካከለኛ ወደ ኦፕቲካል ጥቅጥቅ ወዳለው መሃከለኛ ቢያልፍ፣ የማጣቀሻው አንግል ከአደጋው አንግል ይበልጣል (ምስል 3)

የክስተቱን አንግል ይገድቡ። α=α p፣=90˚ ከሆነ እና ጨረሩ በአየር-ውሃ በይነገጽ ላይ ይንሸራተታል።

α'> α p ከሆነ ፣ ብርሃኑ ወደ ሁለተኛው ግልፅ መካከለኛ አያልፍም ፣ ምክንያቱም ሙሉ በሙሉ ይንጸባረቃል. ይህ ክስተት ይባላል የብርሃን ሙሉ ነጸብራቅ. የአጋጣሚው አንግል αn፣ የተቋረጠው ጨረር በመገናኛ ብዙኃን መካከል ባለው መገናኛ ላይ የሚንሸራተትበት፣ የጠቅላላ ነጸብራቅ መገደብ ተብሎ ይጠራል።

አጠቃላይ ነጸብራቅ በ isosceles አራት ማዕዘን ቅርጽ ያለው መስታወት ፕሪዝም (ምስል 4) ውስጥ ሊታይ ይችላል, እሱም በፔሪስኮፕ, ቢኖክዮላስ, ሪፍራክቶሜትሮች, ወዘተ.

ሀ) ብርሃን ወደ መጀመሪያው ፊት ቀጥ ብሎ ስለሚወድቅ እዚህ (α=0 እና =0) አይታይም። በሁለተኛው ፊት ላይ ያለው የመከሰቱ ማዕዘን α=45˚, i.e.>α p, (ለብርጭቆ α p =42˚) ነው. ስለዚህ, ብርሃን በዚህ ፊት ላይ ሙሉ በሙሉ ይንጸባረቃል. ይህ ጨረሩን 90˚ የሚሽከረከር ፕሪዝም ነው።

ለ) በዚህ ሁኔታ, በፕሪዝም ውስጥ ያለው ብርሃን ሁለት ጊዜ አጠቃላይ ነጸብራቅ ያጋጥመዋል. ይህ ደግሞ ጨረሩን 180˚ የሚሽከረከር ፕሪዝም ነው።

ሐ) በዚህ ሁኔታ, ፕሪዝም ቀድሞውኑ ተቀልብሷል. ጨረሮቹ ከፕሪዝም ሲወጡ, ከተከሰቱት ጋር ትይዩ ናቸው, ነገር ግን የላይኛው ክስተት ሬይ የታችኛው እና የታችኛው የላይኛው ይሆናል.

የአጠቃላይ ነጸብራቅ ክስተት በብርሃን መመሪያዎች ውስጥ ሰፊ ቴክኒካዊ አተገባበር አግኝቷል.

የብርሃን መመሪያው ብዙ ቁጥር ያላቸው ቀጭን ብርጭቆዎች, ዲያሜትራቸው 20 ማይክሮን ነው, እና የእያንዳንዳቸው ርዝመት 1 ሜትር ያህል ነው. እነዚህ ክሮች እርስ በእርሳቸው ትይዩ እና በቅርበት ይገኛሉ (ምስል 5)

እያንዲንደ ክር በቀጭኑ የመስታወት ቅርፊት የተከበበ ነው, የማጣቀሻው ጠቋሚው ከክሩ ራሱ ያነሰ ነው. የብርሃን መመሪያው ሁለት ጫፎች አሉት, በሁለቱም የብርሃን መመሪያው ጫፍ ላይ ያሉት የክሮች ጫፎች አንጻራዊ አቀማመጥ በጥብቅ ተመሳሳይ ነው.

አንድን ነገር በብርሃን መመሪያው አንድ ጫፍ ላይ ካስቀመጡት እና ካበሩት, የዚህ ነገር ምስል በሌላኛው የብርሃን መመሪያ ጫፍ ላይ ይታያል.

ምስሉ የተገኘው ከአንዳንድ ትንሽ የነገሩ አካባቢ ብርሃን ወደ እያንዳንዱ ክሮች መጨረሻ ስለሚገባ ነው። ብዙ አጠቃላይ ነጸብራቆችን እያጋጠመው ብርሃኑ ከክርው ተቃራኒው ጫፍ ይወጣል, ነጸብራቁን ወደ ተወሰነው ትንሽ ቦታ ያስተላልፋል.

ምክንያቱም እርስ በእርሳቸው አንጻራዊ የሆኑ ክሮች አቀማመጥ በጥብቅ ተመሳሳይ ነው, ከዚያም የእቃው ተጓዳኝ ምስል በሌላኛው ጫፍ ላይ ይታያል. የምስሉ ግልጽነት በክሮቹ ዲያሜትር ላይ የተመሰረተ ነው. የእያንዳንዱ ክር ትንሽ ዲያሜትር, የእቃው ምስል ይበልጥ ግልጽ ይሆናል. በብርሃን ጨረር መንገድ ላይ ያለው የብርሃን ሃይል ብክነት በጥቅል (ፋይበር) ውስጥ በአንፃራዊነት ትንሽ ነው፣ ምክንያቱም በጠቅላላ ነጸብራቅ የነጸብራቅ ቅንጅት በአንጻራዊነት ከፍተኛ ነው (~ 0.9999)። የኃይል ማጣት በዋናነት የሚከሰቱት በፋይበር ውስጥ ባለው ንጥረ ነገር ብርሃን በመምጠጥ ነው።

ለምሳሌ, በ 1 ሜትር ርዝመት ባለው ፋይበር ውስጥ በሚታየው የጨረር ክፍል ውስጥ ከ 30-70% የሚሆነው ጉልበት ይጠፋል (ግን በጥቅል).

ስለዚህ, ትላልቅ የብርሃን ፍሰቶችን ለማስተላለፍ እና የብርሃን ማስተላለፊያ ስርዓቱን ተለዋዋጭነት ለመጠበቅ, ነጠላ ፋይበርዎች ወደ ጥቅል (ጥቅል) ይሰበሰባሉ - የብርሃን መመሪያዎች

የብርሃን መመሪያዎች በሕክምና ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት ውስጣዊ ክፍተቶችን በቀዝቃዛ ብርሃን ለማብራት እና ምስሎችን ለማስተላለፍ ነው። ኢንዶስኮፕ- የውስጥ ክፍተቶችን (ሆድ ፣ ፊንጢጣ ፣ ወዘተ) ለመመርመር ልዩ መሣሪያ። የብርሃን መመሪያዎችን በመጠቀም የሌዘር ጨረሮች በእጢዎች ላይ ለህክምና ተጽእኖዎች ይተላለፋሉ. እና የሰው ልጅ ሬቲና ~ 130x10 8 ፋይበርን ያካተተ በከፍተኛ ደረጃ የተደራጀ ፋይበር ኦፕቲክ ሲስተም ነው።