Njia ya mionzi katika prism ya mstatili. Optics ya kijiometri

Sheria ya refraction ya mwanga

Kila mtu labda amekutana na jambo la kukataa mwanga zaidi ya mara moja katika maisha ya kila siku. Kwa mfano, ukipunguza bomba kwenye glasi ya maji ya uwazi, utaona kwamba sehemu ya bomba iliyo ndani ya maji inaonekana kuhamishwa kwa upande. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba kwenye mpaka wa vyombo vya habari viwili kuna mabadiliko katika mwelekeo wa mionzi, kwa maneno mengine, refraction ya mwanga.

Kwa njia hiyo hiyo, ikiwa unapunguza mtawala ndani ya maji kwa pembe, itaonekana kuwa inarudiwa na sehemu yake ya chini ya maji inaongezeka zaidi.

Baada ya yote, zinageuka kuwa mionzi ya mwanga, mara moja kwenye mpaka wa hewa na maji, hupata kinzani. Mwale wa mwanga hupiga uso wa maji kwa pembe moja, na kisha huingia ndani ya maji kwa pembe tofauti, kwa mwelekeo mdogo kwa wima.

Ikiwa unapiga boriti ya kurudi kutoka kwa maji hadi hewa, itafuata njia sawa. Pembe kati ya perpendicular kwa kiolesura katika hatua ya matukio na boriti ya tukio inaitwa angle ya matukio.

Pembe ya refraction ni pembe kati ya perpendicular sawa na ray refracted. Refraction ya mwanga kwenye mpaka wa vyombo vya habari viwili inaelezewa na kasi tofauti ya uenezi wa mwanga katika vyombo vya habari hivi. Nuru inapobadilishwa, sheria mbili zitatimizwa kila wakati:

Kwanza, mionzi, bila kujali ikiwa ni tukio au kufutwa, pamoja na perpendicular, ambayo ni interface kati ya vyombo vya habari viwili kwenye sehemu ya mapumziko ya ray, daima hulala kwenye ndege moja;

Pili, uwiano wa pembe ya sinus ya matukio kwa pembe ya sinus ya refraction ni thamani ya mara kwa mara kwa vyombo hivi viwili vya habari.

Kauli hizi mbili zinaelezea sheria ya kutofautisha kwa nuru.

Sinus ya pembe ya tukio α inahusiana na sinus ya pembe ya kinzani β, kama vile kasi ya wimbi katika kati ya kwanza - v1 ni kwa kasi ya wimbi katika kati ya pili - v2, na ni sawa na thamani n. N ni thamani ya mara kwa mara ambayo haitegemei angle ya matukio. Thamani n inaitwa faharisi ya refractive ya kati ya pili inayohusiana na kati ya kwanza. Na ikiwa kati ya kwanza ilikuwa utupu, basi faharisi ya refractive ya kati ya pili inaitwa faharisi ya refractive kabisa. Ipasavyo, ni sawa na uwiano wa angle ya sinus ya matukio kwa angle ya sinus ya kinzani wakati boriti ya mwanga inapita kutoka kwa utupu hadi katikati iliyotolewa.

Ripoti ya refractive inategemea sifa za mwanga, juu ya joto la dutu na juu ya wiani wake, yaani, juu ya sifa za kimwili za kati.

Mara nyingi zaidi tunapaswa kuzingatia mpito wa mwanga kupitia mpaka wa hewa-imara au hewa-kioevu kuliko kupitia mpaka wa wastani wa utupu.

Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa index ya jamaa ya refractive ya vitu viwili ni sawa na uwiano wa fahirisi za refractive kabisa.

Hebu tufahamiane na sheria hii kwa msaada wa majaribio rahisi ya kimwili ambayo yanapatikana kwa ninyi nyote katika maisha ya kila siku.

Uzoefu 1.

Hebu tuweke sarafu katika kikombe ili kutoweka nyuma ya makali ya kikombe, na sasa tutamwaga maji ndani ya kikombe. Na hapa ni nini cha kushangaza: sarafu ilionekana kutoka nyuma ya makali ya kikombe, kana kwamba ilikuwa imeelea juu, au chini ya kikombe imeinuka.

Wacha tuchore sarafu kwenye kikombe cha maji na miale ya jua kutoka kwayo. Katika kiolesura kati ya hewa na maji, miale hii inarudiwa na kutoka kwa maji kwa pembe kubwa. Na tunaona sarafu mahali ambapo mistari ya miale iliyorudishwa hukutana. Kwa hiyo, picha inayoonekana ya sarafu ni ya juu zaidi kuliko sarafu yenyewe.

Uzoefu 2.

Hebu tuweke chombo kilichojaa maji na kuta zinazofanana kwenye njia ya mionzi ya mwanga inayofanana. Katika mlango kutoka kwa hewa ndani ya maji, mionzi yote minne iligeuka kupitia pembe fulani, na wakati wa kutoka kwa maji ndani ya hewa, waligeuka kupitia pembe sawa, lakini kwa upande mwingine.

Hebu tuongeze mwelekeo wa mionzi, na kwa pato bado watabaki sambamba, lakini watahamia zaidi kwa upande. Kwa sababu ya mabadiliko haya, mistari ya kitabu, inapotazamwa kupitia sahani ya uwazi, inaonekana kukatwa. Walisogea juu, kama sarafu ilivyosogea juu katika jaribio la kwanza.

Kama sheria, tunaona vitu vyote vya uwazi tu kwa sababu ya ukweli kwamba mwanga unarudiwa na kuonyeshwa kwenye uso wao. Ikiwa athari hiyo haikuwepo, basi vitu hivi vyote vingekuwa visivyoonekana kabisa.

Uzoefu 3.

Wacha tushushe sahani ya plexiglass kwenye chombo kilicho na kuta za uwazi. Anaonekana wazi. Sasa hebu tumimina mafuta ya alizeti kwenye chombo, na sahani imekuwa karibu isiyoonekana. Ukweli ni kwamba mionzi ya mwanga kwenye interface ya mafuta na plexiglass ni karibu si refracted, hivyo sahani inakuwa sahani asiyeonekana.

Njia ya mionzi katika prism ya triangular

Katika vyombo mbalimbali vya macho, prism ya triangular hutumiwa mara nyingi, ambayo inaweza kufanywa kwa nyenzo kama vile kioo au vifaa vingine vya uwazi.

Wakati wa kupitia prism ya triangular, mionzi hutolewa kwenye nyuso zote mbili. Pembe φ kati ya nyuso za refractive ya prism inaitwa angle ya refractive ya prism. Pembe ya mchepuko Θ inategemea fahirisi ya refractive n ya prism na angle ya matukio α.

Θ = α + β1 - φ, f= φ + α1

Nyote mnajua wimbo maarufu wa kukumbuka rangi za upinde wa mvua. Lakini kwa nini rangi hizi daima hupangwa kwa utaratibu huo, jinsi zinavyopatikana kutoka kwa jua nyeupe, na kwa nini hakuna rangi nyingine katika upinde wa mvua isipokuwa hizi saba, haijulikani kwa kila mtu. Ni rahisi kuelezea hili kupitia majaribio na uchunguzi.

Tunaweza kuona rangi nzuri za upinde wa mvua kwenye filamu za sabuni, haswa ikiwa filamu hizi ni nyembamba sana. Kioevu cha sabuni kinapita chini na kupigwa kwa rangi huenda kwa mwelekeo sawa.

Wacha tuchukue kifuniko cha uwazi kutoka kwa sanduku la plastiki, na sasa tuinamishe ili skrini nyeupe ya kompyuta ionekane kutoka kwa kifuniko. Madoa ya upinde wa mvua yasiyotarajiwa yataonekana kwenye kifuniko. Na ni rangi gani nzuri za upinde wa mvua zinazoonekana wakati mwanga unaonekana kutoka kwa CD, hasa ikiwa unaangaza tochi kwenye diski na kutupa picha hii ya upinde wa mvua kwenye ukuta.

Mwanafizikia mkuu wa Kiingereza Isaac Newton alikuwa wa kwanza kujaribu kuelezea kuonekana kwa rangi za upinde wa mvua. Aliruhusu mwanga mwembamba wa jua kwenye chumba chenye giza, na kuweka mche wa pembe tatu kwenye njia yake. Mwangaza unaojitokeza kutoka kwenye prism huunda bendi ya rangi inayoitwa wigo. Rangi ambayo inapotoka kidogo katika wigo ni nyekundu, na rangi ambayo inapotoka zaidi ni violet. Rangi nyingine zote za upinde wa mvua ziko kati ya hizi mbili bila mipaka kali sana.

Uzoefu wa maabara

Tutachagua tochi angavu ya LED kama chanzo cha mwanga mweupe. Ili kuunda mwanga mwembamba wa mwanga, weka mpasuko mmoja mara moja nyuma ya tochi, na pili moja kwa moja mbele ya prism. Mstari mkali wa upinde wa mvua unaonekana kwenye skrini, ambapo nyekundu, kijani na bluu zinaonekana wazi. Wanaunda msingi wa wigo unaoonekana.

Hebu tuweke lens ya cylindrical kwenye njia ya boriti ya rangi na urekebishe kwa ukali - boriti kwenye skrini inakusanyika kwenye kamba nyembamba, rangi zote za wigo zimechanganywa, na strip inakuwa nyeupe tena.

Kwa nini prism hugeuza mwanga mweupe kuwa upinde wa mvua? Inatokea kwamba ukweli ni kwamba rangi zote za upinde wa mvua tayari ziko kwenye mwanga mweupe. Fahirisi ya refractive ya glasi hutofautiana kwa miale ya rangi tofauti. Kwa hivyo, prism hupotosha miale hii tofauti.

Kila rangi ya mtu binafsi ya upinde wa mvua ni safi na haiwezi kugawanywa katika rangi nyingine. Newton alithibitisha hili kwa majaribio kwa kutenganisha boriti nyembamba kutoka kwa wigo mzima na kuweka prism ya pili kwenye njia yake, ambayo hakuna mgawanyiko uliotokea.

Sasa tunajua jinsi prism inavyogawanyika mwanga nyeupe katika rangi ya mtu binafsi. Na katika upinde wa mvua, matone ya maji hufanya kama prisms ndogo.

Lakini ikiwa unaangaza tochi kwenye CD, kanuni tofauti kidogo inafanya kazi, isiyohusiana na kinzani ya mwanga kupitia prism. Kanuni hizi zitasomwa zaidi katika masomo ya fizikia yaliyotolewa kwa mwanga na asili ya wimbi la mwanga.

viungo bila uingiliaji wa upasuaji (endoscopes), na pia katika uzalishaji ili kuangazia maeneo yasiyoweza kufikiwa.

5. Kanuni za uendeshaji wa vifaa mbalimbali vya macho ambavyo hutumikia kuweka mionzi ya mwanga katika mwelekeo unaohitajika ni msingi wa sheria za kukataa. Kwa mfano, fikiria njia ya mionzi katika sahani ya ndege-sambamba na katika prism.

1). Sahani ya ndege-sambamba- sahani iliyofanywa kwa dutu ya uwazi yenye kingo mbili za gorofa zinazofanana. Acha sahani ifanywe kwa dutu ambayo ni mnene zaidi kuliko ile inayozunguka. Wacha tufikirie kuwa hewani ( n1 =1) kuna glasi

sahani (n 2 > 1), unene ambao ni d (Mchoro 6).

Hebu boriti ianguke kwenye uso wa juu wa sahani hii. Katika hatua A itabadilika na kusafiri kwenye glasi kuelekea AB. Katika hatua B, boriti itajigeuza tena na kutoka kwa glasi hewani. Hebu tuthibitishe kwamba boriti huacha sahani kwa pembe sawa ambayo huanguka juu yake. Kwa uhakika A, sheria ya kukataa ina fomu: sinα/sinγ=n 2 / n 1, na tangu n 1 = 1, basi n 2 = sinα/sinγ. Kwa

nukta B, sheria ya kukataa ni kama ifuatavyo: sinγ/sinα1 =n 1 /n 2 =1/n 2. Kulinganisha

fomula hutoa usawa sinα=sinα1, na kwa hivyo α=α1. Kwa hivyo, boriti

itatoka kwenye sahani-sambamba ya ndege kwenye pembe ile ile ambayo iliangukia juu yake. Walakini, boriti inayotoka kwenye sahani huhamishwa kwa umbali wa ℓ ukilinganisha na boriti ya tukio, ambayo inategemea unene wa sahani;

index ya refractive na angle ya matukio ya boriti kwenye sahani.

Hitimisho: sahani ya ndege-sambamba haibadili mwelekeo wa tukio la mionzi juu yake, lakini itawachanganya tu ikiwa tunazingatia mionzi iliyopigwa.

2). Prism ya pembetatu ni prism iliyofanywa kwa dutu ya uwazi, sehemu ya msalaba ambayo ni pembetatu. Acha prism ifanywe kwa nyenzo mnene zaidi kuliko ile inayozunguka

(kwa mfano, imetengenezwa kwa kioo, na kuna hewa karibu nayo). Kisha ray iliyoanguka kwenye makali yake

baada ya kukataa, inageuzwa kuelekea msingi wa prism, kwa kuwa inapita kwenye kati ya macho na, kwa hiyo, angle yake ya matukio φ1 ni kubwa kuliko angle.

kinzani φ2. Njia ya mionzi kwenye prism imeonyeshwa kwenye Mchoro 7.

Pembe ρ kwenye vertex ya prism, iliyoko kati ya nyuso ambazo mionzi inarudiwa, inaitwa. pembe ya refractive ya prism; na upande

amelala kinyume na pembe hii ni msingi wa prism. Pembe δ kati ya mwelekeo wa mwendelezo wa tukio la miale kwenye prism (AB) na ray (CD)

aliyetoka humo anaitwa pembe ya kupotoka kwa boriti kwa prism- inaonyesha ni kiasi gani prism inabadilisha mwelekeo wa tukio la mionzi juu yake. Ikiwa pembe p na index ya refractive ya prism n inajulikana, basi kutoka kwa angle iliyotolewa ya matukio φ1 mtu anaweza kupata angle ya kukataa kwenye uso wa pili.

φ4. Kwa kweli, pembe φ2 imedhamiriwa kutoka kwa sheria ya refraction sinφ1 / sinφ2 =n

(prism iliyotengenezwa kwa nyenzo yenye index ya refractive n imewekwa hewani). KATIKA

Pande za BCN ВN na CN huundwa kwa mistari ya moja kwa moja perpendicular kwa nyuso za prism, ili angle CNE ni sawa na angle p. Kwa hiyo φ2 +φ3 =р, kutoka wapi φ3 =р -φ2

inakuwa maarufu. Pembe φ4 imedhamiriwa na sheria ya kinzani:

sinφ3 /sinφ4 =1/n.

Katika mazoezi, mara nyingi ni muhimu kutatua tatizo lifuatalo: kujua jiometri ya prism (angle p) na kuamua pembe φ1 na φ4, pata kiashiria.

kinzani ya prism n. Kutumia sheria za jiometri, tunapata: angle MSV=φ4 -φ3, angle MSV=φ1 -φ2; angle δ ni ya nje kwa BMC na, kwa hiyo,

ni sawa na jumla ya pembe MVS na MSV: δ=(φ1 -φ2 )+(φ4 -φ3 )=φ1 +φ4 -р , ambapo inazingatiwa

usawa φ3 +φ2 =р. Ndiyo maana,

δ = φ1 + φ4 -р.

Kwa hiyo, pembe Pembe kubwa ya matukio ya boriti na ndogo ya pembe ya refractive ya prism, zaidi kupotoka kwa boriti na prism. Kwa kutumia hoja tata, inaweza kuonyeshwa kwa njia ya boriti yenye ulinganifu

kupitia prism (mwale mwanga katika prism ni sambamba na msingi wake) δ inachukua thamani ndogo zaidi.

Hebu tufikiri kwamba angle ya refractive (prism nyembamba) na angle ya matukio ya boriti kwenye prism ni ndogo. Wacha tuandike sheria za kinzani kwenye nyuso za prism:

sinφ1 /sinφ2 =n, sinφ3 /sinφ4 =1/n. Kwa kuzingatia kwamba kwa pembe ndogo sinφ≈ tanφ≈ φ,

tunapata: φ1 =n φ2, φ4 =n φ3. Kubadilisha φ1 na φ3 kuwa fomula (8) kwa δ tunapata:

δ =(n - 1) р.

Tunasisitiza kwamba fomula hii ya δ ni sahihi tu kwa prism nyembamba na kwa pembe ndogo sana za matukio ya miale.

Kanuni za picha za macho

Kanuni za kijiometri za kupata picha za macho zinategemea tu sheria za kutafakari na kukataa mwanga, kujiondoa kabisa kutoka kwa asili yake ya kimwili. Katika kesi hiyo, urefu wa macho wa mwanga wa mwanga unapaswa kuchukuliwa kuwa chanya wakati unapita katika mwelekeo wa uenezi wa mwanga, na hasi katika kesi kinyume.

Ikiwa boriti ya miale ya mwanga inayotoka kwa sehemu yoyote ya S, saa

kama tokeo la kuakisi na/au kinzani huungana katika sehemu ya S ΄, kisha S ΄

inachukuliwa kuwa picha ya macho au taswira ya uhakika wa S.

Picha inaitwa halisi ikiwa miale ya mwanga inakatiza kwa uhakika katika sehemu ya S ΄. Ikiwa katika hatua S ΄ mwendelezo wa mionzi huingiliana, inayotolewa kwa mwelekeo kinyume na uenezi.

mwanga, basi picha inaitwa virtual. Kwa msaada wa vifaa vya macho, picha za kawaida zinaweza kubadilishwa kuwa halisi. Kwa mfano, katika jicho letu, picha halisi inabadilishwa kuwa halisi, na kusababisha retina. Kwa mfano, zingatia kupata picha za macho kwa kutumia 1)

kioo gorofa; 2) kioo cha spherical na 3) lenses.

1. Kioo cha gorofa ni uso laini wa gorofa ambao huonyesha hasa miale . Ujenzi wa picha kwenye kioo cha ndege unaweza kuonyeshwa kwa kutumia mfano ufuatao. Wacha tujenge jinsi chanzo cha nuru cha uhakika kinaonekana kwenye kioo S (Mtini.8).

Sheria ya kuunda picha ni kama ifuatavyo. Kwa kuwa miale tofauti inaweza kutolewa kutoka kwa chanzo cha uhakika, tunachagua mbili kati yao - 1 na 2 na kupata uhakika S ΄ ambapo miale hii hukutana. Ni dhahiri kwamba miale iliyoakisiwa ya 1΄ na 2΄ yenyewe hutofautiana, miendelezo yao pekee huungana (tazama mstari wa nukta kwenye Mchoro 8).

Picha hiyo haikupatikana kutoka kwa miale yenyewe, lakini kutoka kwa kuendelea kwao, na ni ya kufikiria. Ni rahisi kuonyesha kwa ujenzi rahisi wa kijiometri kwamba

picha iko symmetrically kwa heshima na uso wa kioo.

Hitimisho: kioo cha ndege kinatoa picha halisi ya kitu,

iko nyuma ya kioo kwa umbali sawa na kitu yenyewe. Ikiwa vioo viwili vya ndege viko kwenye pembe φ kwa kila mmoja,

basi inawezekana kupata picha kadhaa za chanzo cha mwanga.

2. Kioo cha spherical ni sehemu ya uso wa spherical,

hasa kuakisi mwanga. Ikiwa sehemu ya ndani ya uso imeangaziwa, basi kioo kinaitwa concave, na ikiwa sehemu ya nje inaitwa convex.

Mchoro wa 9 unaonyesha njia ya tukio la miale kwenye boriti inayofanana kwenye kioo cha duara cha concave.

Sehemu ya juu ya sehemu ya spherical (point D) inaitwa pole ya kioo. Katikati ya nyanja (kumweka O) ambayo kioo huundwa inaitwa

kituo cha macho cha kioo. Mstari wa moja kwa moja unaopita katikati ya curvature O ya kioo na pole D yake inaitwa mhimili mkuu wa macho wa kioo.

Kutumia sheria ya kutafakari mwanga, katika kila hatua ya matukio ya mionzi kwenye vioo

kurejesha perpendicular kwa uso wa kioo (perpendicular hii ni radius ya kioo - line dotted katika Mchoro 9) na

kupokea mwendo wa miale yalijitokeza. Tukio la miale juu ya uso wa kioo cha concave sambamba na mhimili mkuu wa macho, baada ya kutafakari, hukusanywa katika hatua moja F, inayoitwa. kuzingatia kioo, na umbali kutoka kwa mtazamo wa kioo hadi nguzo yake ni urefu wa focal. Kwa kuwa radius ya nyanja inaelekezwa kawaida kwa uso wake, basi, kwa mujibu wa sheria ya kutafakari mwanga,

urefu wa kuzingatia wa kioo cha spherical imedhamiriwa na fomula

ambapo R ni radius ya tufe (ОD).

Ili kuunda picha, unahitaji kuchagua miale miwili na kupata makutano yao. Katika kesi ya kioo cha concave, mionzi hiyo inaweza kuwa ray

yalijitokeza kutoka kwa uhakika D (inakwenda symmetrically na tukio moja jamaa na mhimili wa macho), na ray kupita kwa kuzingatia na kuonyeshwa na kioo (inakwenda sambamba na mhimili wa macho); jozi nyingine: ray sambamba na mhimili mkuu wa macho (wakati unaonyeshwa, itapita kwa kuzingatia), na ray inayopita katikati ya macho ya kioo (itaonyeshwa kinyume chake).

Kwa mfano, hebu tujenge picha ya kitu (mishale AB) ikiwa iko kutoka juu ya kioo D kwa umbali mkubwa kuliko radius ya kioo.

(radius ya kioo ni sawa na umbali OD=R). Hebu fikiria mchoro uliofanywa kulingana na kanuni iliyoelezwa kwa ajili ya kujenga picha (Mchoro 10).

Ray 1 hueneza kutoka kwa uhakika B hadi kumweka D na huonyeshwa kwa mstari ulionyooka

DE ili pembe hiyo ADB iwe sawa na pembe ADE. Ray 2 kutoka sehemu ile ile B hueneza kupitia umakini hadi kwenye kioo na huakisiwa kwenye mstari CB "||DA.

Picha ni ya kweli (iliyoundwa na miale iliyoonyeshwa, na sio mwendelezo wao, kama kwenye kioo cha ndege), iliyogeuzwa na kupunguzwa.

Kutoka kwa mahesabu rahisi ya kijiometri, uhusiano kati ya sifa zifuatazo zinaweza kupatikana. Ikiwa a ni umbali kutoka kwa kitu hadi kioo, kilichopangwa kando ya mhimili mkuu wa macho (katika Mchoro 10 hii ni AD), b -

umbali kutoka kioo hadi picha (katika Mchoro 10 ni DA "), toa/b =AB/A"B",

na kisha urefu wa focal f wa kioo cha spherical imedhamiriwa na fomula

Ukubwa wa nguvu za macho hupimwa katika diopta (dopters); diopta 1 = 1m-1.

3. Lenzi ni mwili wenye uwazi unaofungwa na nyuso za duara, radius ya angalau moja ambayo haipaswi kuwa na kikomo. . Njia ya mionzi kwenye lensi inategemea eneo la curvature ya lensi.

Sifa kuu za lensi ni kituo cha macho, foci,

ndege za msingi. Acha lenzi izuiliwe na nyuso mbili za duara, vituo vya curvature ambavyo ni C 1 na C 2, na wima za spherical.

nyuso O 1 na O 2.

Kielelezo cha 11 kinaonyesha kimkakati lenzi ya biconvex; Unene wa lens katikati ni kubwa zaidi kuliko kando. Kielelezo 12 kinaonyesha kielelezo cha lenzi ya biconcave (katikati ni nyembamba kuliko kingo).

Kwa lenzi nyembamba, inachukuliwa kuwa O 1 O 2<<С 1 О 2 иО 1 О 2 <<С 2 О 2 , т.е.

kivitendo pointi O 1 na O 2. iliunganishwa katika hatua moja O, ambayo inaitwa

kituo cha macho cha lensi. Mstari wa moja kwa moja unaopita katikati ya macho ya lenzi inaitwa mhimili wa macho. Mhimili wa macho unaopita katikati ya curvature ya nyuso za lenzi inaitwamhimili mkuu wa macho(C 1 C 2, katika Mchoro 11 na 12). Mionzi inayopita katikati ya macho haifanyi

refract (usibadili mwelekeo wao). Miale inayofanana na mhimili mkuu wa macho ya lenzi ya biconvex, baada ya kupita ndani yake, huingilia mhimili mkuu wa macho kwenye hatua F (Mchoro 13), ambayo inaitwa lengo kuu la lens, na umbali kutoka kwa hatua hii hadi kwenye lens. ni f

kuna urefu kuu wa kuzingatia. Tengeneza njia yako mwenyewe ya angalau tukio la miale miwili kwenye lenzi sambamba na mhimili mkuu wa macho.

(lensi ya glasi iko angani, zingatia hii wakati wa kuunda) ili kudhibitisha kuwa lensi iliyoko angani inabadilika ikiwa ni biconvex, na inapita ikiwa lensi iko kwenye biconcave.

24-05-2014, 15:06

Maelezo

Athari ya glasi kwenye maono inategemea sheria za uenezi wa mwanga. Sayansi ya sheria za uenezi wa mwanga na uundaji wa picha kwa kutumia lenses inaitwa kijiometri, au ray, optics.

Mwanahisabati mkubwa wa Ufaransa XVII V. Fermat alitunga kanuni inayozingatia optics ya kijiometri: mwanga daima huchukua njia fupi kati ya pointi mbili kwa wakati. Kutoka kwa kanuni hii inafuata kwamba katika mwanga wa kati wa homogeneous hueneza kwa usawa: njia ya mionzi ya mwanga kutoka kwa uhakika. 81 hasa 82 ni sehemu ya mstari wa moja kwa moja. Kutoka kwa kanuni hiyo hiyo, sheria mbili za msingi za optics ya kijiometri zinatokana - kutafakari na kukataa mwanga.

SHERIA ZA GEOMETRIC OPTICS

Ikiwa kwenye njia ya mwanga katikati ya uwazi inakabiliwa, ikitenganishwa na uso wa kwanza wa laini, basi mionzi ya mwanga inaonekana kwa sehemu kutoka kwenye uso huu, sehemu hupita ndani yake, ikibadilisha mwelekeo wake. Katika kesi ya kwanza wanazungumza juu ya kutafakari kwa mwanga, kwa pili - kuhusu kukataa kwake.

Ili kuelezea sheria za kutafakari na refraction ya mwanga, ni muhimu kuanzisha dhana ya kawaida - perpendicular kwa kutafakari au refractive uso katika hatua ya matukio ya boriti. Pembe kati ya miale ya tukio na ya kawaida katika hatua ya tukio inaitwa angle ya matukio, na kati ya kawaida na ray iliyoakisiwa inaitwa angle ya kutafakari.

Sheria ya kutafakari mwanga inasema: tukio na mionzi iliyojitokeza iko kwenye ndege moja na ya kawaida katika hatua ya matukio; Pembe ya matukio ni sawa na angle ya kutafakari.

Katika Mtini. 1 inaonyesha njia ya boriti kati ya pointi S 1 Na S 2 inapoonyeshwa kutoka kwa uso A1 A2. Hebu hoja hoja S 2 V S 2 " iko nyuma ya uso wa kutafakari. Ni wazi mstari S 1 S 2 " itakuwa fupi zaidi ikiwa ni sawa. Hali hii ni kuridhika wakati angle wewe 1 =u 1" na kwa hiyo wewe 1 = wewe 2, na pia wakati sawa Mfumo wa Uendeshaji 1,KUTOKA Na Mfumo wa Uendeshaji 2 wapo kwenye ndege moja.

Sheria ya refraction mwanga inasema: tukio na mionzi refracted uongo katika ndege moja na kawaida katika hatua ya tukio; uwiano wa sine ya pembe ya tukio kwa sine ya pembe ya kinzani kwa vyombo viwili vya habari na kwa miale ya urefu uliopeanwa ni thamani ya mara kwa mara.

Bila kutaja mahesabu, inaweza kuonyeshwa kuwa haya ndiyo masharti ambayo hutoa muda mfupi zaidi wa mwanga wa kusafiri kati ya pointi mbili ziko kwenye vyombo vya habari tofauti (Mchoro 2).

Sheria ya refraction ya mwanga inaonyeshwa na fomula ifuatayo:

Ukubwa n 2,1 inayoitwa jamaa refractive index ya kati 2 kuhusiana na mazingira 1 .

Fahirisi ya refractive ya jamaa ya kati iliyopewa na tupu (kati ya hewa inalingana nayo) inaitwa faharisi kamili ya kinzani ya kati fulani n.

Kielezo cha refractive cha jamaa n 2,1 kuhusishwa na viashiria kamili vya kwanza ( n 1 ) na pili ( n 2 ) uhusiano wa mazingira:

Kiashiria kamili kinatambuliwa na wiani wa macho wa kati: juu ya mwisho, polepole mwanga huenea katika kati hii.

Kwa hivyo usemi wa pili wa sheria ya kinzani ya mwanga: sine ya pembe ya tukio inahusiana na sine ya pembe ya kinzani kama kasi ya mwanga katika kati ya kwanza ni kasi ya mwanga katika kati ya pili:

Kwa kuwa mwanga una kasi ya juu katika utupu (na hewani), faharisi ya refractive ya vyombo vyote vya habari ni kubwa zaidi 1 . Kwa hiyo, kwa maji ni 1,333 , kwa kioo cha macho cha aina tofauti - kutoka 1,487 kabla 1,806 , kwa glasi ya kikaboni (methyl methacrylate) - 1,490 , kwa almasi- 2,417 . Katika jicho, vyombo vya habari vya macho vina fahirisi zifuatazo za kuakisi: konea- 1,376 , ucheshi wa maji na vitreous humor - 1,336 , lenzi - 1,386 .

RAY SAFIRI KUPITIA PRISM

Hebu fikiria baadhi ya kesi maalum ya refraction mwanga. Moja ya rahisi zaidi ni kifungu cha mwanga kupitia prism. Ni kabari nyembamba ya kioo au nyenzo nyingine ya uwazi iliyosimamishwa hewani.

Katika Mtini. Mchoro wa 3 unaonyesha njia ya mionzi kupitia prism. Inapotosha miale ya mwanga kuelekea msingi. Kwa uwazi, wasifu wa prism huchaguliwa kwa namna ya pembetatu ya kulia, na boriti ya tukio ni sawa na msingi wake. Katika kesi hii, refraction ya boriti hutokea tu kwenye makali ya nyuma, oblique ya prism. Pembe w ambayo mionzi ya tukio inageuzwa inaitwa pembe ya mchepuko wa prism. Ni kivitendo haitegemei mwelekeo wa boriti ya tukio: ikiwa mwisho sio perpendicular kwa makali ya matukio, basi angle ya kupotoka inaundwa na pembe za refraction kwenye nyuso zote mbili.

Pembe ya mchepuko wa prism ni takriban sawa na bidhaa ya pembe kwenye kilele chake na fahirisi ya kuakisi ya dutu ya minus. 1 :

Utoaji wa fomula hii unafuata kutoka kwa Mtini. 3. Chora perpendicular kwa uso wa pili wa prism katika hatua ya tukio la boriti juu yake (dash-dotted line). Inaunda pembe yenye miale ya tukio ? . Pembe hii ni sawa na pembe ? juu ya prism, kwa kuwa pande zao ni perpendicular pande zote. Kwa kuwa prism ni nyembamba na pembe zote zinazozingatiwa ni ndogo, sines zao zinaweza kuchukuliwa takriban sawa na pembe zenyewe, zilizoonyeshwa kwa radians. Kisha kutoka kwa sheria ya refraction ya mwanga ifuatavyo:

Katika usemi huu, n iko katika dhehebu, kwani nuru hutoka kwa wastani hadi kwa mnene kidogo.

Wacha tubadilishane nambari na denominator, na pia tubadilishe pembe ? kwa pembe sawa nayo ? :

Kwa kuwa faharisi ya refractive ya kioo inayotumika kwa lenzi za miwani iko karibu 1,5 , pembe ya kupotoka ya prisms ni takriban nusu ya pembe kwenye kilele chao. Kwa hiyo, prisms na angle deflection ya zaidi ya 5°; watakuwa wanene sana na wazito. Katika optometria, athari ya kupotoka ya prism (kitendo cha prismatic) mara nyingi hupimwa sio digrii, lakini katika diopta za prismatic ( ? ) au katika centiradians (srad). Kupotoka kwa miale kwa prism kwa nguvu ya 1 prdptr ( 1 srad) kwa umbali wa m 1 kutoka kwa prism ni 1 cm Hii inalingana na pembe ambayo tangent ni sawa na 0,01 . Pembe hii ni sawa 34" (Mchoro 4).

Vile vile hutumika kwa kasoro ya kuona yenyewe, strabismus, iliyorekebishwa na prisms. Pembe ya kengeza inaweza kupimwa kwa digrii na katika diopta za prism.

RAY SAFIRI KUPITIA LENZI

Usambazaji wa mwanga kupitia lensi ni muhimu sana kwa optometria. Lenzi ni mwili uliotengenezwa kwa nyenzo za uwazi, zimefungwa na nyuso mbili za refractive, angalau moja ambayo ni uso wa mzunguko.

Hebu tuchunguze lenzi rahisi zaidi—nyembamba, iliyozuiliwa na uso mmoja wa duara na gorofa moja. Lensi kama hiyo inaitwa spherical. Ni sehemu iliyokatwa kutoka kwa mpira wa glasi (Mchoro 5, a). Mstari AO unaounganisha katikati ya mpira katikati ya lenzi inaitwa mhimili wake wa macho. Katika sehemu ya msalaba, lenzi kama hiyo inaweza kuwakilishwa kama piramidi inayoundwa na prisms ndogo na pembe inayoongezeka kwenye kilele (Mchoro 5, b).

Miale inayoingia kwenye lenzi na sambamba na mhimili wake hupitia kinzani, ndivyo inavyokuwa zaidi kutoka kwa mhimili. Inaweza kuonyeshwa kuwa zote zitaingiliana na mhimili wa macho kwa wakati mmoja ( F" ) Hatua hii inaitwa lengo la lens (zaidi kwa usahihi, lengo la nyuma). Lenzi iliyo na uso wa kuakisi wa concave ina hatua sawa, lakini lengo lake ni upande ule ule ambao miale huingia. Umbali kutoka kwa kitovu hadi katikati ya lensi inaitwa urefu wake wa kuzingatia ( f" ) Urejeshaji wa urefu wa kuzingatia ni sifa ya nguvu ya kuakisi, au kinzani, cha lenzi ( D):

Wapi D- nguvu ya refractive ya lens, diopta; f" - urefu wa kuzingatia, m;

Nguvu ya kuangazia ya lenzi hupimwa kwa diopta. Ni kitengo cha msingi katika optometry. Nyuma 1 diopta ( D, diopta) nguvu ya kuakisi ya lenzi yenye urefu wa kulenga inachukuliwa 1 m. Kwa hiyo, lens yenye urefu wa kuzingatia 0,5 m ina nguvu ya kuakisi 2,0 diopta, 2 m - 0,5 diopta, n.k. Nguvu ya kuangazia ya lenzi mbonyeo ina thamani chanya, ilhali lenzi za concave zina thamani hasi.

Sio tu mionzi inayofanana na mhimili wa macho, ikipita kupitia lenzi ya mbonyeo ya duara, huungana kwa hatua moja. Miale inayotoka sehemu yoyote hadi kushoto ya lenzi (isiyo karibu zaidi ya sehemu ya msingi) huungana hadi sehemu nyingine ya kulia kwake. Shukrani kwa hili, lens ya spherical ina mali ya kutengeneza picha za vitu (Mchoro 6).

Sawa na lenzi za plano-convex na plano-concave, lenzi zilizopunguzwa na nyuso mbili za duara hufanya kazi - biconvex, biconcave na convex-concave. Katika optics ya tamasha, hasa lenses convex-concave, au menisci, hutumiwa. Athari ya jumla ya lensi inategemea ni uso gani una curvature kubwa zaidi.

Hatua ya lenses za spherical inaitwa stigmatic (kutoka kwa Kigiriki - uhakika), kwa kuwa huunda picha ya hatua katika nafasi kwa namna ya uhakika.

Aina zifuatazo za lenses ni cylindrical na toric. Lens convex cylindrical ina mali ya kukusanya boriti ya tukio sambamba rays juu yake katika mstari sambamba na mhimili wa silinda (Mchoro 7). Moja kwa moja F 1 F 2 sawa na kitovu cha lenzi ya duara inaitwa mstari wa kuzingatia.

Uso wa cylindrical, wakati wa kuingiliana na ndege zinazopitia mhimili wa macho, huunda mduara, ellipses na mstari wa moja kwa moja katika sehemu. Sehemu mbili kama hizo huitwa kuu: moja hupitia mhimili wa silinda, nyingine ni ya kawaida kwake. Katika sehemu ya kwanza mstari wa moja kwa moja huundwa, kwa pili - mduara. Ipasavyo, katika lenzi ya silinda kuna sehemu kuu mbili, au meridians, - mhimili na sehemu ya kazi. Tukio la mionzi ya kawaida kwenye mhimili wa lenzi sio chini ya kinzani, lakini tukio kwenye sehemu inayofanya kazi hukusanywa kwenye mstari wa kuzingatia, kwenye hatua ya makutano yake na mhimili wa macho.

Ngumu zaidi ni lenzi yenye uso wa toric, ambayo huundwa kwa kuzungusha mduara au arc na radius. r kuzunguka mhimili. Radi ya mzunguko R si sawa na radius r(Mchoro 8).

Kinyume cha mionzi kwa lenzi ya toric inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 9.

Lensi ya toric ina, kama ilivyokuwa, ya zile mbili za spherical: radius ya mmoja wao inalingana na radius ya mzunguko unaozunguka, radius ya pili inalingana na radius ya mzunguko. Ipasavyo, lenzi ina sehemu kuu mbili ( A1 A2 Na B 1 B 2) Mwali sambamba wa tukio la miale juu yake hubadilishwa kuwa umbo linaloitwa Sturm conoid. Badala ya mahali pa kuzingatia, mionzi hukusanywa katika sehemu mbili za moja kwa moja ziko kwenye ndege ya sehemu kuu. Wanaitwa mistari ya msingi - mbele ( F 1 F 1 ) na nyuma ( F 2 F 2 ).

Sifa ya kubadilisha boriti ya miale au miale inayotoka kwa uhakika hadi kwenye konodi ya Sturm inaitwa astigmatism (kihalisi "mauti"), na lenzi za silinda na toriki huitwa lenzi za astigmatiki. Kipimo cha astigmatism ni tofauti katika nguvu ya refractive katika sehemu kuu mbili (katika diopta). Kadiri tofauti ya astigmatiki inavyokuwa kubwa, ndivyo umbali kati ya mistari ya kuzingatia katika konodi ya Sturm unavyoongezeka.

Lenzi yoyote ya spherical ina sifa ya hatua ya astigmatic ikiwa miale itaanguka juu yake kwa pembe kubwa kwa mhimili wa macho. Jambo hili linaitwa matukio ya oblique (au boriti ya oblique) astigmatism.

Katika optometry tunapaswa kukabiliana na aina nyingine ya lens - lenses afocal. Lens ya afocal ni lens vile, nyuso zote mbili za spherical ambazo zina radius sawa, lakini moja yao ni concave na nyingine ni convex (Mchoro 10, a).

Lenzi kama hiyo haina mwelekeo na kwa hivyo haiwezi kuunda picha. Lakini, kuwa katika njia ya mwanga wa mwanga unaobeba picha, huongeza (ikiwa mwanga unatoka kulia kwenda kushoto) au hupunguza (ikiwa mwanga unatoka kushoto kwenda kulia). Kitendo hiki cha lenzi ya afocal inaitwa eikonic (kutoka kwa Kigiriki - picha). Mara nyingi zaidi, mifumo ya lenzi, kama vile darubini, hutumiwa kwa kusudi hili badala ya lensi moja. Katika Mtini. 10, b, inaonyesha mchoro wa darubini rahisi zaidi, inayojumuisha lenzi moja hasi na chanya (mfumo wa Galilaya).

Hatua ya Eikonic pia ni asili katika lenzi za kawaida za spherical: lenzi chanya hukuza, na lenzi hasi hupunguza picha. Athari hii inapimwa kama asilimia, na kwa ukuzaji wa hali ya juu - kwa "maumivu" ( X) Kwa hivyo, glasi ya kukuza ambayo inakuza picha ndani 2 nyakati zinaitwa mara mbili ( 2x).

Kwa hivyo, lenses hutoa aina nne za hatua ya macho: prismatic, stigmatic, astigmatic na eikonic. Ifuatayo tutaonyesha jinsi zote zinatumiwa kurekebisha kasoro za kuona.

Kumbuka kwamba katika hali nyingi, lenses ni sifa si tu kwa hatua ambayo wao ni lengo: lenses spherical (stigmatic) pia sifa ya hatua eikonic, na juu ya pembeni ya kioo, kwa kuongeza, prismatic na astigmatic. Lenzi za astigmatic pia zina sifa ya unyanyapaa, prismatic na hatua ya eikonic.

MIFUMO TATA YA MAONI

Hadi sasa tumekuwa tukizungumza juu ya lensi bora, zinazoonekana bila unene (isipokuwa zile za afocal). Katika optometry unapaswa kukabiliana na lenses ambazo zina unene halisi, na hata mara nyingi zaidi na mifumo ya lens.

Ya kuvutia zaidi ni mifumo inayozingatia, yaani, ile inayojumuisha lenzi za duara zilizo na mhimili wa kawaida wa macho. Ili kuelezea mifumo hiyo na kuhesabu hatua zao, njia mbili hutumiwa: kwa kuanzishwa kwa kinachojulikana pointi za kardinali na ndege; kwa kutumia dhana ya muunganiko wa miale na mwonekano wa kipeo.

Njia ya kwanza, iliyotengenezwa na mwanahisabati wa Ujerumani Gauss, ni kama ifuatavyo. Kuna pointi nne za Kardinali kwenye mhimili wa macho wa mfumo: nodal mbili na kuu mbili (Mchoro 11).

Pointi za nodal - mbele na nyuma ( N Na N" ) - kuwa na mali ifuatayo: miale inayoingia kwenye sehemu ya mbele ( S 1 N), hutoka sambamba na yenyewe kutoka nyuma ( N'S 2 ) Zinatumika katika ujenzi wa picha zinazoundwa na mfumo wa macho.

Pointi kuu ( N Na N") Ndege perpendicular kwa mhimili wa macho inayotolewa kwa njia yao inaitwa ndege kuu - mbele na nyuma. Mwale wa mwanga unaoingia kwa mmoja wao hupita kwa mwingine sambamba na mhimili wa macho. Kwa maneno mengine, picha kwenye ndege kuu ya nyuma inarudia picha ya mbele. Umbali wote kwenye mhimili wa macho hupimwa kutoka kwa ndege kuu: kwa kitu - kutoka mbele, hadi picha - kutoka nyuma. Mara nyingi ndege hizi ziko karibu sana kwa kila mmoja hivi kwamba zinaweza kubadilishwa takriban na ndege moja kuu.

Kwa mfano, katika mfumo wa macho wa jicho la mwanadamu, ndege kuu ya mbele iko 1,47 mm, na nyuma - ndani 1,75 mm kutoka kwenye kilele cha cornea. Wakati wa kuhesabu, inadhaniwa kuwa zote mbili ziko takriban 1,6 mm kutoka kwa hatua hii.

Njia ya pili ya kuelezea mifumo ya macho iliyozingatia inadhani kwamba boriti ya mionzi katika kila hatua kwenye mhimili wa macho ina mali maalum - muunganisho. Imedhamiriwa na usawa wa umbali hadi mahali pa muunganisho wa boriti hii, na hupimwa, kama kinzani, katika diopta. Athari ya kila uso wa refractive kwenye njia ya boriti ni mabadiliko katika muunganisho. Nyuso mbonyeo huongeza muunganiko, nyuso zilizopindana hupunguza muunganiko. Muunganiko wa boriti sambamba ya miale ni sifuri.

Njia hii ni rahisi sana kwa kuhesabu jumla ya nguvu ya kuakisi ya mfumo. Mfumo wa macho tata wa kawaida ni lens nene (Mchoro 12), ambayo ina nyuso mbili za refractive na kati ya homogeneous kati yao.

Mabadiliko katika muunganisho wa boriti sambamba ya tukio la mionzi kwenye lenzi imedhamiriwa na nguvu ya kuakisi ya nyuso hizi, umbali kati yao na faharisi ya refractive ya nyenzo za lenzi.

Wacha tukubali nukuu ifuatayo:

L 0 - muunganisho wa tukio la boriti sambamba kwenye lensi;
L 1 - muunganisho wa boriti baada ya kukataa kwenye uso wa kwanza wa lens;
L 2 - kuunganishwa kwa boriti wakati wa kufikia uso wa pili wa lens;
L 3 - muunganisho wa boriti baada ya kukataa kwenye uso wa pili, yaani, wakati wa kuacha lens;
D 1 - nguvu ya refractive ya uso wa kwanza;
D 2 - nguvu ya refractive ya uso wa pili;
d- umbali kati ya nyuso za lens;
n- index ya refractive ya nyenzo za lens.

Wakati huo huo, maadili L Na D hupimwa kwa diopta, na d- b- katika mita.

Muunganisho wa boriti kwenye lango la lenzi L 0 = 0 .

Baada ya kukataa kwenye uso wa mbele wa LENS inakuwa sawa L 1 = D 1 . Wakati wa kufikia uso wa nyuma hupata maana:

na hatimaye, baada ya kuondoka kwenye lenzi

Usemi huu unaonyesha mabadiliko katika muunganiko wa boriti inapopita kwenye lenzi wakati wa kupima umbali kutoka kwa uso wake wa mbele. Hii inaitwa refraction ya mbele ya vertex ya lens. Ikiwa tunazingatia njia ya mionzi kutoka kwa uso wa nyuma hadi mbele, basi katika dhehebu D 1 itabadilishwa na D 2 . Kujieleza

inawakilisha thamani ya mwonekano wa nyuma wa apical wa lenzi nene. Thamani za nguvu za lenzi katika seti za majaribio za miwani ya miwani huwakilisha vinyumbulisho vyao vya nyuma vya apical.

Nambari ya usemi huu ni fomula ya kuamua jumla ya nguvu ya kuakisi ya mfumo unaojumuisha vitu viwili (nyuso au lenzi nyembamba):

Wapi D- nguvu ya jumla ya refractive ya mfumo;

D 1 Na D 2 - nguvu ya refractive ya vipengele vya mfumo;

n- index ya refractive ya kati kati ya vipengele;

d- umbali kati ya vipengele vya mfumo.

Mafunzo ya video 2: Optics ya kijiometri: Sheria za kinzani

Mhadhara: Sheria za refraction ya mwanga. Njia ya mionzi kwenye prism

Wakati ray inapoanguka kwenye sehemu nyingine ya kati, haionyeshwa tu, bali pia hupita ndani yake. Walakini, kwa sababu ya tofauti ya msongamano, inabadilisha njia yake. Hiyo ni, boriti, ikipiga mpaka, inabadilisha trajectory yake ya uenezi na huenda kwa uhamisho kwa pembe fulani. Refraction itatokea wakati boriti inaanguka kwa pembe fulani kwa perpendicular. Ikiwa inafanana na perpendicular, basi refraction haifanyiki na boriti hupenya kati kwa pembe sawa.

Air-Media

Hali ya kawaida wakati mwanga unapita kutoka kati hadi nyingine ni mpito kutoka hewa.

Kwa hivyo, kwenye picha JSC- tukio la ray kwenye interface, CO Na OD- perpendiculars (kawaida) kwa sehemu za vyombo vya habari, dari kutoka hatua ya matukio ya boriti. OB- ray ambayo imebadilishwa na kupitishwa kwenye chombo kingine. Pembe kati ya miale ya kawaida na ya tukio inaitwa angle ya matukio (AOC). Pembe kati ya miale iliyorudiwa na ya kawaida inaitwa pembe ya kinzani (BOD).

Ili kujua kiwango cha refractive cha kati fulani, PV inaletwa, ambayo inaitwa index refractive. Thamani hii ni tabular na kwa vitu vya msingi thamani ni thamani ya mara kwa mara ambayo inaweza kupatikana katika meza. Mara nyingi, shida hutumia fahirisi za refractive za hewa, maji na glasi.

Sheria za kinzani kwa hewa-ya kati

1. Wakati wa kuzingatia tukio na miale iliyorudiwa, na vile vile kawaida kwa sehemu za media, idadi yote iliyoorodheshwa iko kwenye ndege moja.

2. Uwiano wa sine ya pembe ya tukio kwa sine ya pembe ya kinzani ni thamani ya mara kwa mara sawa na fahirisi ya refractive ya kati.

Kutoka kwa uhusiano huu ni wazi kwamba thamani ya fahirisi ya refractive ni kubwa kuliko umoja, ambayo ina maana kwamba sine ya angle ya matukio daima ni kubwa zaidi kuliko sine ya angle ya refraction. Hiyo ni, ikiwa boriti huacha hewa ndani ya kati ya denser, basi angle inapungua.

Fahirisi ya kuakisi pia inaonyesha jinsi kasi ya uenezi wa mwanga inabadilika katika kati fulani, kuhusiana na uenezi katika utupu:

Kutoka kwa hili tunaweza kupata uhusiano ufuatao:

Tunapozingatia hewa, tunaweza kufanya baadhi ya kupuuza - tutafikiri kuwa index ya refractive ya kati hii ni sawa na umoja, basi kasi ya uenezi wa mwanga katika hewa itakuwa sawa na 3 * 10 8 m / s.

Kubadilika kwa Ray

Sheria hizi pia zinatumika katika kesi ambapo mwelekeo wa mionzi hutokea kinyume chake, yaani, kutoka katikati hadi hewa. Hiyo ni, njia ya uenezi wa mwanga haiathiri mwelekeo ambao mionzi huhamia.

Sheria ya kukataa kwa vyombo vya habari vya kiholela

Optics ya kijiometri

Optics ya kijiometri ni tawi la optics ambalo husoma sheria za uenezi wa nishati ya mwanga katika vyombo vya habari vya uwazi kulingana na dhana ya mwanga wa mwanga.

Mionzi ya mwanga sio mwanga wa mwanga, lakini mstari unaoonyesha mwelekeo wa uenezi wa mwanga.

Sheria za msingi:

1. Sheria juu ya uenezi wa rectilinear wa mwanga.

Mwanga hueneza kwa mstari wa moja kwa moja katika kati ya homogeneous. Unyoofu wa uenezi wa mwanga unaelezea uundaji wa kivuli, yaani, mahali ambapo nishati ya mwanga haiingii. Vyanzo vya ukubwa mdogo huzalisha kivuli kilichoelezwa kwa kasi, wakati vyanzo vya ukubwa mkubwa huunda vivuli na penumbra, kulingana na ukubwa wa chanzo na umbali kati ya mwili na chanzo.

2. Sheria ya kutafakari. Pembe ya matukio ni sawa na angle ya kutafakari.

Mwale wa tukio, miale iliyoakisiwa na kiolesura cha kiolesura kati ya vyombo vya habari viwili, iliyojengwa upya mahali pa kutokea kwa miale, iko kwenye ndege moja.

b-pembe ya matukio c-pembe ya kuakisi d-perpendicular iliyopunguzwa hadi mahali pa tukio

3. Sheria ya kukataa.

Katika kiolesura kati ya vyombo vya habari viwili, mwanga hubadilisha mwelekeo wa uenezi wake. Sehemu ya nishati ya mwanga inarudi kwa kati ya kwanza, yaani, mwanga unaonekana. Ikiwa kati ya pili ni ya uwazi, basi sehemu ya mwanga, chini ya hali fulani, inaweza kupita mpaka wa vyombo vya habari, pia kubadilisha, kama sheria, mwelekeo wa uenezi. Jambo hili linaitwa refraction ya mwanga.

b-pembe ya matukio c-pembe ya kinzani.

Mwale wa tukio, miale iliyoakisiwa, na kiolesura cha kiolesura kati ya vyombo vya habari viwili, vilivyoundwa upya mahali pa kutokea kwa miale, viko kwenye ndege moja. uwiano wa sine ya pembe ya tukio kwa sine ya pembe ya kinzani ni thamani ya mara kwa mara kwa vyombo viwili vya habari.

N mara kwa mara inaitwa index ya refractive ya jamaa au index ya refractive ya kati ya pili ya jamaa na ya kwanza.

Njia ya mionzi katika prism ya triangular

Vyombo vya macho mara nyingi hutumia prism ya triangular iliyofanywa kwa kioo au vifaa vingine vya uwazi.

Njia ya mionzi katika sehemu ya msalaba ya prism ya triangular

Mwale unaopita kwenye prism ya glasi ya pembe tatu daima huelekea kwenye msingi wake.

Pembe inaitwa pembe ya kuakisi ya prism. Pembe ya mchepuko wa boriti inategemea usomaji wa kinzani n wa prism na pembe ya tukio b. Miche ya macho katika mfumo wa pembetatu ya kulia ya isosceles hutumiwa mara nyingi katika vyombo vya macho. . Matumizi yao yanategemea ukweli kwamba pembe ya kikomo ya kutafakari jumla kwa kioo ni 0 = 45 0