загрузка...

трусы женские
загрузка...

Оптика

Зміст:

> Історія розвитку оптики.

> Основні положення нової теорії Ньютона.

> Основні положення хвильової теорії Гюйгенса.

> Погляди на природу світла в XIX - XX століть.

> Основні положення хвильової теорії Френеля.

> Основні положення оптики.

> Хвильові властивості світла і геометричної оптики.

> Око як оптична система.

> Спектроскоп.

> Оптичний вимірювальний прилад.

> Висновок.

> Список використаної літератури.

Історія розвитку оптики.


Оптика - вчення про природу світла, світлових явищах і взаємодії світла з речовиною. І майже вся її історія - це історія пошуку відповіді: що таке світло?

Одна з перших теорій світла - теорія зорових променів - була висунута грецьким філософом Платоном близько 400 р. до н. е.. Дана теорія припускала, що з ока виходять промені, які, зустрічаючись з предметами, висвітлюють їх і створюють видимість навколишнього світу. Погляди Платона підтримували багато вчених давнини і, зокрема, Евклід (3 ст до н. Е..), Виходячи з теорії зорових променів, заснував вчення про прямолінійності поширення світла, встановив закон відображення.

У ті ж роки були відкриті наступні факти:

- прямолінійність поширення світла;

- Явище відбиття світла і закон відображення;

- Явище заломлення світла;

- Фокусирующее дію увігнутого дзеркала.

Давні греки поклали початок галузі оптики, що отримала пізніше назву геометричній.

Найбільш цікавою роботою з оптики, що дійшла до нас із середньовіччя, є робота арабського вченого Альгазена. Він займався вивченням відбиття світла від дзеркал, явища заломлення і проходження світла в лінзах. Альгазена вперше висловив думку про те, що світло має кінцевою швидкістю розповсюдження. Ця гіпотеза стала великим кроком у розумінні природи світла.
В епоху Відродження було скоєно безліч різних відкриттів і винаходів; став затверджуватися експериментальний метод, як основа вивчення і пізнання навколишнього світу.

На базі численних досвідчених фактів в середині XVII століття виникають дві гіпотези про природу світлових явищ:

- корпускулярна, що припускала, що світло є потік частинок, які викидаються з великою швидкістю світяться тілами;

- Хвильова, що стверджувала, що світло представляється собою поздовжні коливальні рухи особливої ??світлоносний середовища - ефіру - возбуждаемой коливаннями часток світиться тіла.

Все подальший розвиток вчення про світло аж до наших днів - це історія розвитку і боротьби цих гіпотез, авторами яких були І. Ньютон і
Х. Гюйгенс.
Основні положення нової теорії Ньютона:

1) Світло складається з малих частинок речовини, що випускаються у всіх напрямках по прямих лініях, або променям, що світиться тілом, наприклад, палаючої свічкою. Якщо ці промені, що складаються з корпускул, потрапляють в наше око, то ми бачимо їх джерело (рис. 1).

Рис. 1

2) Світлові корпускули мають різні розміри. Найбільші частинки, потрапляючи в око, дають відчуття червоного кольору, самі дрібні - фіолетового.

3) Білий колір - суміш всіх кольорів: червоного, помаранчевого, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий.

4) Віддзеркалення світла від поверхні відбувається внаслідок відображення корпускул від стінки за законом абсолютного пружного удару (рис. 2).

5) Явище заломлення світла пояснюється тим, що корпускули притягуються частинками середовища. Чим середу щільніше, тим кут заломлення менше кута падіння.
6) Явище дисперсії світла, відкрите Ньютоном в 1666 р., він пояснив таким чином. Кожен колір вже присутній в білому світі. Всі кольори передаються через міжпланетний простір і атмосферу спільно і дають ефект у вигляді білого світла. Білий світ - суміш різноманітних корпускул - випробовує заломлення, пройшовши через призму. З точки зору механічної теорії, заломлення зобов'язане силам з боку частинок скла, чинним на світлові корпускули. Ці сили різні для різних корпускул. Вони найбільші для фіолетового і найменші для червоного кольору. Шлях корпускул в призмі для кожного кольору буде переломлюватися по-своєму, тому білий складний промінь розщепиться на кольорові складові промені.

7) Ньютон намітив шляхи пояснення подвійного променезаломлення, висловивши гіпотезу про те, що промені світла мають "різними сторонами" - особливою властивістю, що обумовлює їх різну преломляемость при проходженні двоякопреломляющіе тіла.

Корпускулярна теорія Ньютона задовільно пояснила багато оптичні явища, відомі на той час. Її автор користувався в науковому світі колосальним авторитетом, і в скоре теорія Ньютона придбала багатьох прихильників у всіх країнах.

Основні положення хвильової теорії світла Гюйгенса.

1) Світло - це поширення пружних періодичних імпульсів в ефірі. Ці імпульси поздовжні і схожі на імпульси звуку в повітрі.

2) Ефір - гіпотетичне середовище, що заповнює небесний простір і проміжки між частинками тел. Вона невагома, не підкоряється закону всесвітнього тяжіння, володіє великою пружністю.

3) Принцип поширення коливань ефіру такий, що кожна його точка, до якої доходить збудження, є центром вторинних хвиль. Ці хвилі слабкі, і ефект спостерігається тільки там, де проходить їх огинає

поверхню - фронт хвилі (принцип Гюйгенса) (рис.3).

Чим далі хвильовий фронт від джерела, тим більше плоским він стає.

Світлові хвилі, що приходять безпосередньо від джерела, викликають відчуття бачення.

Дуже важливим пунктом теорії Гюйгенса з'явилося припущення кінцівки швидкості поширення світла. Використовуючи свій принцип, вченому вдалося пояснити багато явищ геометричної оптики:

- явище відбиття світла і його закони;

- Явище заломлення світла і його закони;

- Явище повного внутрішнього відбиття;

- Явище подвійного променезаломлення;

- Принцип незалежності світлових променів.

Теорія Гюйгенса давала такий вислів для показника заломлення середовища:

З формули видно, що швидкість світла повинна залежати обернено пропорційно від абсолютного показника середовища. Цей висновок був протилежний висновку, що випливає з теорії Ньютона. Невисокий рівень експериментальної техніки XVII століття виключав можливість встановити, яка з теорій вірна.

Багато хто сумнівався в хвильової теорії Гюйгенса, але серед нечисленних прихильників хвильових поглядів на природу світла були М. Ломоносов і Л.
Ейлер. З досліджень цих вчених теорія Гюйгенса почала оформлятися як теорія хвиль, а не просто апериодических коливань, що поширюються в ефірі.

Погляди на природу світла в XIX-XX століттях.

У 1801 році Т. Юнг виконав експеримент, який здивував учених світу
(рис. 4)

Рис. 4.

S - джерело світла;

Е - екран;

В і С - дуже вузькі щілини, віддалені один від одного на 1-2 мм.

По теорії Ньютона на екрані повинні з'явитися дві світлі смужки, насправді з'явилися кілька світлих і темних смуг, а прямо проти проміжку між щілинами В і С з'явилася світла лінія Р. Досвід показав, що світло явище хвильове. Юнг розвинув теорію Гюйгенса уявленнями про коливання частинок, про частоту коливань. Він сформулював принцип інтерференції, грунтуючись на якому, пояснив явище дифракції, інтерференції і кольору тонких пластинок.

Французький фізик Френель поєднав принцип хвильових рухів Гюйгенса і принцип інтерференції Юнга. На цій основі розробив строгу математичну теорію дифракції. Френель зумів пояснити всі оптичні явища, відомі на той час.


Основні положення хвильової теорії Френеля.

- Світло - поширення коливань в ефірі зі швидкістю, де модуль пружності ефіру, (-щільність ефіру;

- Світлові хвилі є поперечними;

- Світовий ефір має властивості пружно-твердого тіла, абсолютно не стискаємо.

При переході з одного середовища в іншу пружність ефіру не змінюється, але змінюється його щільність. Відносний показник заломлення речовини
.

Поперечні коливання можуть відбуватися одночасно в усіх напрямах, перпендикулярним напрямку поширенню хвилі.

Робота Френеля завоювала визнання вчених. Незабаром з'явився цілий ряд експериментальних і теоретичних робіт, що підтверджують хвильову природу світла.

У середині XIX століття почали виявлятися факти, що вказують на зв'язок оптичних і електричних явищ. У 1846 р. М. Фарадей спостерігав обертання площин поляризації світла в тілах, поміщених в магнітне поле. Фарадей ввів уявлення про електричне і магнітне полях, як про своєрідні накладеннях в ефірі. З'явився новий "електромагнітний ефір". Першим на ці погляди звернув увагу англійський фізик Максвел. Він розвинув ці уявлення і побудував теорію електромагнітного поля.

Електромагнітна теорія світла не закреслила механічну теорію Гюйгенса-
Юнга-Френеля, а поставила її на новий рівень. У 1900 р. німецький фізик
Планк висунув гіпотезу про квантовий характер випромінювання. Суть її полягала в наступному:

- випромінювання світла носить дискретний характер;

- Поглинання відбувається теж дискретно-порціями, квантами.

Енергія кожного кванта представляється за формулою E = h (, де h - постійна Планка, а ( - це частота світла.

Через п'ять років після Планка вийшла робота німецького фізика Ейнштейна про фотоефекті. Ейнштейн вважав:

- світло, ще не вступив у взаємодію з речовиною, має зернисту структуру;

- структурним елементом дискретного світлового випромінювання є фотон.

У 1913 р. датський фізик Н. Бор опублікував теорію атома, в якій об'єднав теорію квантів Планка-Ейнштейна з картиною ядерної будови атома.

Таким чином, з'явилася нова квантова теорія світла, яка народилася на базі нової теорії Ньютона. У ролі корпускули виступає квант.

Основні положення.

- Світло випромінюється, поширюється і поглинається дискретними порціями
- квантами.

- Квант світла

Сторінки: 1 2 3
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар