Геометрическая оптика

style="font-size: Хай джерело точкове, а промені падають під кутом ? до нормалі до освітлюваної поверхні. Тоді

  dФ=Zd=ZdScos/r2

Розділивши на площу поверхні dS, отримаємо:

  ,        (1. 13)

Таким чином, освітленість, що створюється точковим джерелом у відсутність поглинання, назад пропорційна квадрату відстані до нього і прямо пропорційна косинусу кута між напрямом падаючих променів і нормаллю до освітлюваної поверхні.

Одиниця освітленості – люкс (лк) – освітленість, що створюється світловим потоком в 1 люмен, рівномірно розподіленим за площею 1 м2 [3].

7. Для протяжних джерел вводиться поняття яскравості В. Яркость поверхні – світловий потік dФ, витікаючий з майданчика dS в даному напрямі, віднесений у одиниці тілесного кута і до одиниці видимої величини майданчика, тобто dScos:?

           (1. 14)

де dZ=dФ/d – сила світла майданчика dS (рис 1. 3. 2). Буква В забезпечена індексом?, оскільки яскравість залежить від кута, під яким розглядається майданчик dS.

Мал. 1. 3. 2

Одиницею яскравості є кандела на квадратний метр (кд/м2). Це яскравість плоскої поверхні, сила світла якої в перпендикулярному напрямі складає одну канделу з кожного квадратного сантиметра.

8. Світимістю До називається повний світловий потік, що посилається одиницею поверхні, що світиться, в один бік, тобто в тілесний кут =?2. ? Її одиниця така ж, що і одиниця освітленості, тобто лм/м2. Оскільки світловий потік з одиниці поверхні в тілесний кут d рівний ?dФ=Bcosd?, ?то

           (1

15)

Для поверхонь, випромінюючих за законом Ламберта (тобто поверхнева яскравість не залежить від напряму випромінювання), яскравість В=В ?не залежить від кута?, тому

  К=В  (1. 16)

Область явищ, що випромінюються оптикою обширна. Оптичні явища пов'язані з явищами, фізики, що вивчаються в інших розділах, а оптичні методи дослідження відносяться до найбільш точним. Оптиці впродовж тривалого часу належала провідна роль в дуже багатьох фундаментальних дослідженнях і розвитку основних фізичних переконань.

Вивчення геометричної оптики в школі починається зазвичай з вивчення законів розповсюдження, віддзеркалення і заломлення світла. Закони ці ніяк не узагальнюються, межі застосовності не обмовляються (наприклад, вимога однорідності і ізотропної середовища для прямолінійного розповсюдження світла). В результаті учні допускають помилки при поясненні таких явищ, як міражі.

Цих недоліків можна уникнути, якщо у викладанні основних понять геометричної оптики використовувати принцип Ферма.

При обговоренні законів геометричної оптики з учнями, вчитель застосовує принцип Ферма, який полягає в твердженні, що дійсний шлях розповсюдження світла з однієї крапки в іншу є той шлях, для проходження якого світлу потрібний мінімальний (або максимальне) час в порівнянні з будь-яким іншим геометричним можливим шляхом між тими ж крапками. Звідси відразу ж слідує справедливість закону прямолінійного розповсюдження світла, але за умови ізотропної і однорідності навколишнього середовища [5].

Іншими словами, швидкість світла повинна бути однаковою в усіх точках і на всіх напрямках. При порушенні цієї умови світло перестає розповсюджуватися по прямій.

Закон віддзеркалення світла: кут віддзеркалення рівний куту падіння (мал. 1. 3. 3)

Мал. 1. 3. 3

Хай світло від джерела потрапляє до спостерігача Q відбившись від межі розділу середовищ АВ. Геометрично легко довести, що зі всіх можливих траєкторій світлового променя 1, 2 і 3 найкоротша буде та, де кути, що утворюються падаючим (SO) і відображеним

1 2 3 4 5 6 7 8

Похожие работы