1 оптика нені зерттейді. Оптика – жарықтың әрекеті мен қасиеттерін зерттейтін физиканың бір бөлімі. Оптикалық аспаптар. Айна бетінен шағылу заңы

- (грек. optike – оптикалық көрінетін, көрінетін деген сөзден шыққан көзбен қабылдау туралы ғылым), оптикалық сәулелену (жарық), оның таралу процестері мен жарықтың әсер ету кезінде және вада байқалатын құбылыстары зерттелетін физика саласы. Оптикалық радиация білдіреді....... Физикалық энциклопедия

- (грекше оптика, оптомайдан мен көремін). Жарық туралы ілім және оның көзге әсері. Орыс тіліне енген шетел сөздерінің сөздігі. Чудинов А.Н., 1910. ОПТИКА Грек. optike, оптомайдан, мен көремін. Жарықтың таралуы және оның көзге әсері туралы ғылым... ... Орыс тілінің шетел сөздерінің сөздігі

оптика- және, f. оптикалық f. көру туралы ғылым. 1. ескірген Раек (панораманың бір түрі). Көкнәр. 1908. Немесе оптика шынысынан мен өз үйлерімнің көркем жерлеріне қараймын. Державин Евгений. Бір нәрсені көру, қабылдау ерекшеліктері. Менің көзімнің оптикасы шектеулі; бәрі қараңғыда... Орыс тілінің галлицизмдерінің тарихи сөздігі

Қазіргі энциклопедия

Оптика- ОПТИКА, жарық шығару процестерін, оның әртүрлі орталарда таралуын және затпен әрекеттесуін зерттейтін физиканың бөлімі. Оптика электромагниттік толқындар спектрінің көрінетін бөлігін және оған жақын ультракүлгін... ... зерттейді. Иллюстрацияланған энциклопедиялық сөздік

ОПТИКА, жарық пен оның қасиеттерін зерттейтін физика саласы. Негізгі аспектілерге толқындарды да, бөлшектерді де қамтитын ЖАРЫҚ физикалық табиғаты (ФОТОНДАР), ШАҒЫЛДАУ, СЫНУ, жарықтың ПОЛяризациясы және оның әртүрлі орталар арқылы өтуі жатады. Оптика ...... Ғылыми-техникалық энциклопедиялық сөздік

ОПТИКА, оптика, көптеген. жоқ, әйел (грекше оптика). 1. Физика бөлімі, жарықтың құбылыстары мен қасиеттерін зерттейтін ғылым. Теориялық оптика. Қолданбалы оптика. 2. жиналған Әрекеті осы ғылымның заңдарына негізделген құрылғылар мен аспаптар (арнайы). Ақылды...... Ушаковтың түсіндірме сөздігі

- (грек тілінен optike, көрнекі қабылдау туралы ғылым) жарық шығару процестерін, оның әртүрлі орталарда таралуын және жарықтың затпен әрекеттесуін зерттейтін физика саласы. Оптика электромагниттік спектрдің кең ауқымын зерттейді... ... Үлкен энциклопедиялық сөздік

ОПТИКА, және, әйелдер. 1. Жарық шығару, оның таралуы және затпен әрекеттесу процестерін зерттейтін физиканың бөлімі. 2. жиналған Әрекеті осы ғылым заңдарына негізделген құрылғылар мен аспаптар. Оптиканың талшықты оптика (арнайы) бөлімі,... ... Ожеговтың түсіндірме сөздігі

ОПТИКА- (грек тілінен opsis vision), жарықты зерттеу, физиканың құрамдас бөлігі. О. ішінара геофизика саласына (атмосфералық О., теңіздер оптикасы және т.б.), ішінара физиология (физиология) саласына кіреді. Негізінен физикалық. мазмұны О. физикалық... ... болып бөлінеді. Үлкен медициналық энциклопедия

Кітаптар

Оптика, А.Н. Матвеев. КСРО Жоғары және орта білім министрлігі жоғары оқу орындарының физика мамандығының студенттеріне оқу-әдістемелік құрал ретінде бекіткен Басылымның түпнұсқа авторлық орфографиясымен көшірілген...

- Оптиканың даму тарихы.

- Ньютонның корпускулалық теориясының негізгі ережелері.

- Гюйгенстің толқындық теориясының негізгі ережелері.

- Жарық табиғаты туралы көзқарастар XIX – XX ғасырлар.

- Оптиканың негізгі принциптері.

- Жарықтың толқындық қасиеттері және геометриялық оптика.

- Көз оптикалық жүйе ретінде.

- Спектроскоп.

- Оптикалық өлшеуіш құрылғы.

- Қорытынды.

- Пайдаланылған әдебиеттер тізімі.

Оптиканың даму тарихы.

Оптика – жарықтың табиғатын, жарық құбылыстарын және жарықтың затпен әрекеттесуін зерттейтін ғылым. Оның бүкіл тарихы дерлік жауап іздеу тарихы: жарық дегеніміз не?

Жарық туралы алғашқы теориялардың бірі, көрнекі сәулелер теориясын грек философы Платон б.з.б. 400 ж. e. Бұл теория объектілерді кездестіргенде, оларды жарықтандыратын және қоршаған әлемнің көрінісін жасайтын сәулелер көзден шығады деп болжады. Платонның көзқарастарын көптеген ежелгі ғалымдар қолдады және атап айтқанда, Евклид (б.з.д. 3 ғ.) көру сәулелері теориясына сүйене отырып, жарықтың таралу түзулігі туралы ілімнің негізін қалады және шағылысу заңын бекітті.

Сол жылдары мынадай фактілер анықталды:

– жарықтың таралу түзулігі;

– жарықтың шағылу құбылысы және шағылу заңы;

– жарықтың сыну құбылысы;

– ойыс айнаның фокустау әсері.

Ежелгі гректер оптика саласының негізін қалады, кейін ол геометриялық деп аталды.

Орта ғасырлардан бізге жеткен оптика туралы ең қызықты еңбек – араб ғалымы Альхазеннің еңбегі. Айнадан жарықтың шағылуын, линзалардағы жарықтың сыну және өту құбылысын зерттеді. Алғазен жарықтың таралу жылдамдығы шектеулі деген пікірді алғаш айтқан. Бұл гипотеза негізгі болды

жарықтың табиғатын түсінудегі қадам.

Қайта өрлеу дәуірінде көптеген түрлі жаңалықтар мен өнертабыстар жасалды; Тәжірибелік әдіс қоршаған дүниені зерттеу мен түсінудің негізі ретінде қалыптаса бастады.

Көптеген эксперименттік фактілерге сүйене отырып, 17 ғасырдың ортасында жарық құбылыстарының табиғаты туралы екі гипотеза пайда болды:

– корпускулярлық, ол жарықты жарық денелермен жоғары жылдамдықпен лақтырылатын бөлшектер ағыны деп есептеді;

- толқын, ол жарық деп жарқыраған дене бөлшектерінің тербелісімен қоздырылған арнайы жарық ортасының - эфирдің бойлық тербелмелі қозғалысын айтады.

Жарық туралы ілімнің бүгінгі күнге дейінгі бүкіл одан әрі дамуы осы гипотезалардың дамуы мен күресінің тарихы болып табылады, олардың авторлары И.Ньютон мен Х.Гюйгенс болды.

Ньютонның корпускулярлық теориясының негізгі ережелері:

1) Жарық жанып тұрған шам сияқты жарқыраған денеден түзу сызықтар немесе сәулелер бойынша барлық бағытта шығарылатын заттардың ұсақ бөлшектерінен тұрады. Егер денешіктерден тұратын бұл сәулелер біздің көзімізге түссе, онда біз олардың көзін көреміз (1-сурет).

2) Жеңіл денешіктердің өлшемдері әртүрлі. Ең үлкен бөлшектер көзге түскенде қызыл түс сезімін береді, ең кішісі – күлгін.

3) Ақ түс барлық түстердің қоспасы: қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, индиго, күлгін.

4) Жарықтың бетінен шағылуы абсолютті серпімді әсер ету заңы бойынша денешіктердің қабырғадан шағылуынан болады (2-сурет).

5) Жарықтың сыну құбылысы денелердің орта бөлшектерімен тартылуымен түсіндіріледі. Орта неғұрлым тығыз болса, соғұрлым сыну бұрышы түсу бұрышы аз болады.

6) 1666 жылы Ньютон ашқан жарық дисперсиясы құбылысын ол былай түсіндірді. Әрбір түс ақ жарықта қазірдің өзінде бар. Барлық түстер планетааралық кеңістік пен атмосфера арқылы бірге беріледі және ақ жарық әсерін тудырады. Ақ жарық – әртүрлі денешіктердің қоспасы – призмадан өткеннен кейін сынуға ұшырайды. Механикалық теория тұрғысынан сыну жеңіл денелерге әсер ететін шыны бөлшектерінің күштерінен болады. Бұл күштер әртүрлі денелер үшін әртүрлі. Олар күлгін үшін ең үлкені, ал қызыл үшін ең кішісі. Призмадағы корпускулалар жолы әр түс үшін әртүрлі сынатын болады, сондықтан ақ күрделі сәуле түрлі-түсті құрамдас сәулелерге бөлінеді.

7) Ньютон жарық сәулелерінің «әртүрлі жақтары» - қос сынғыш дене арқылы өткенде олардың сынуы әртүрлі болатын ерекше қасиеті бар деп болжа отырып, қосарлы сынуды түсіндіру жолдарын белгіледі.

Ньютонның корпускулалық теориясы сол кезде белгілі көптеген оптикалық құбылыстарды қанағаттанарлық түрде түсіндірді. Оның авторы ғылыми әлемде зор беделге ие болды, ал Ньютонның теориясы көп ұзамай барлық елдерде көптеген қолдаушыларға ие болды.

Гюйгенстің жарықтың толқындық теориясының негізгі принциптері.

1) Жарық – эфирдегі серпімді периодтық импульстардың таралуы. Бұл импульстар бойлық және ауадағы дыбыс импульстарына ұқсас.

2) Эфир – аспан кеңістігін және денелердің бөлшектері арасындағы саңылауларды толтыратын гипотетикалық орта. Ол салмақсыз, бүкіләлемдік тартылыс заңына бағынбайды және үлкен серпімділікке ие.

3) Эфир тербелістерінің таралу принципі оның қозу жететін әрбір нүктесі екінші реттік толқындардың центрі болатындай. Бұл толқындар әлсіз, ал әсер олардың қабығы өтетін жерде ғана байқалады

беті – толқындық фронт (Гюйгенс принципі) (3-сурет).

Көзден тікелей түсетін жарық толқындары көру сезімін тудырады.

Гюйгенс теориясындағы өте маңызды мәселе жарықтың таралу жылдамдығының шекті екендігі туралы болжам болды. Өзінің принципін қолдана отырып, ғалым геометриялық оптиканың көптеген құбылыстарын түсіндіре алды:

– жарықтың шағылу құбылысы және оның заңдылықтары;

– жарықтың сыну құбылысы және оның заңдары;

– толық ішкі шағылысу құбылысы;

– қос сыну құбылысы;

– жарық сәулелерінің тәуелсіздік принципі.

Гюйгенс теориясы ортаның сыну көрсеткіші үшін келесі өрнекті берді:

Формуладан жарық жылдамдығы ортаның абсолютті мәніне кері тәуелді болуы керек екені анық. Бұл тұжырым Ньютон теориясынан туындайтын тұжырымға қарама-қайшы болды. 17 ғасырдағы тәжірибелік технологияның төмен деңгейі қай теорияның дұрыс екенін анықтау мүмкін болмады.

Көпшілік Гюйгенстің толқындық теориясына күмән келтірді, бірақ жарықтың табиғаты туралы толқындық көзқарастарды қолдаушылардың санаулыларының ішінде М.Ломоносов пен Л.Эйлер болды. Осы ғалымдардың зерттеулерімен Гюйгенс теориясы эфирде таралатын апериодтық тербелістер ғана емес, толқындар теориясы ретінде қалыптаса бастады.

Жарық табиғаты туралы көзқарастар XIX - XX ғасырлар.

1801 жылы Т.Юнг дүние жүзіндегі ғалымдарды таң қалдырған тәжірибе жасады (4-сурет).

S – жарық көзі;

E – экран;

В және С - бір-бірінен 1-2 мм қашықтықта орналасқан өте тар саңылаулар.

Ньютонның теориясы бойынша экранда екі жарық жолағы пайда болуы керек, шын мәнінде бірнеше ашық және күңгірт жолақтар пайда болды және В және С саңылауларының арасындағы саңылауға тікелей қарама-қарсы P жарық сызығы пайда болды.Тәжірибе көрсеткендей, жарық толқындық құбылыс. Юнг Гюйгенс теориясын бөлшектердің тербелісі мен тербеліс жиілігі туралы идеяларымен дамытты. Ол интерференция принципін тұжырымдады, соның негізінде жұқа пластиналардың дифракция, интерференция және түс құбылысын түсіндірді.

Француз физигі Френель Гюйгенстің толқындық қозғалыс принципі мен Янгтың интерференция принципін біріктірді. Осының негізінде ол дифракцияның қатаң математикалық теориясын жасады. Френель сол кездегі белгілі оптикалық құбылыстардың барлығын түсіндіре алды.

Френель толқыны теориясының негізгі принциптері.

– Жарық – эфирдегі тербелістердің эфирдің серпімділік модулі болатын жылдамдықпен таралуы; r– эфирдің тығыздығы;

– Жарық толқындары көлденең;

– Жеңіл эфир серпімді-қатты дененің қасиетіне ие және мүлдем сығылмайды.

Бір ортадан екіншісіне ауысқанда эфирдің серпімділігі өзгермейді, бірақ оның тығыздығы өзгереді. Заттың салыстырмалы сыну көрсеткіші.

Көлденең тербелістер толқынның таралу бағытына перпендикуляр барлық бағытта бір уақытта пайда болуы мүмкін.

Френельдің жұмысы ғалымдардың мойындауына ие болды. Көп ұзамай жарықтың толқындық сипатын растайтын бірқатар эксперименттік және теориялық жұмыстар пайда болды.

19 ғасырдың ортасында оптикалық және электрлік құбылыстардың байланысын көрсететін фактілер ашыла бастады. 1846 жылы М.Фарадей магнит өрісіне орналастырылған денелердегі жарықтың поляризация жазықтықтарының айналуын байқады. Фарадей эфирдегі ерекше қабаттасқандар ретінде электр және магнит өрістері ұғымын енгізді. Жаңа «электромагниттік эфир» пайда болды. Бұл көзқарастарға алғаш назар аударған ағылшын физигі Максвелл. Ол осы идеяларды дамытып, теорияны құрады электромагниттік өріс.

Жарықтың электромагниттік теориясы Гюйгенс-Янг-Френельдің механикалық теориясын сызып тастаған жоқ, оны жаңа деңгейге шығарды. 1900 жылы неміс физигі Планк сәулеленудің кванттық табиғаты туралы гипотезаны алға тартты. Оның мәні келесідей болды:

– жарық шығару дискретті сипатта болады;

– абсорбция дискретті бөліктерде, кванттарда да болады.

Әрбір кванттың энергиясы формуламен көрсетілген Е = h n, Қайда hПланк тұрақтысы, және nжарық жиілігі болып табылады.

Планктан бес жыл өткен соң неміс физигі Эйнштейннің фотоэффект туралы еңбегі жарық көрді. Эйнштейн сенді:

– затпен әлі әрекеттеспеген жарықтың түйіршікті құрылымы болады;

– дискретті жарық сәулеленуінің құрылымдық элементі фотон болып табылады.

Осылайша, Ньютонның корпускулалық теориясы негізінде дүниеге келген жарықтың жаңа кванттық теориясы пайда болды. Квант корпускула ретінде әрекет етеді.

Негізгі ережелер.

– Жарық дискретті бөліктерде – кванттарда шығарылады, таралады және жұтылады.

– Жарық кванты – фотон электромагниттік теорияда сипатталған толқын жиілігіне пропорционал энергияны тасымалдайды. Е = h n .

– Фотонның массасы (), импульсі және бұрыштық импульсі () болады.

– Фотон, бөлшек ретінде, жылдамдығы берілген ортадағы жарықтың таралу жылдамдығы болатын қозғалыста ғана болады.

– Фотон қатысатын барлық әрекеттесулер үшін энергия мен импульстің жалпы сақталу заңдары жарамды.

– Атомдағы электрон тек кейбір дискретті тұрақты стационарлық күйлерде болуы мүмкін. Атом стационарлық күйде болғандықтан энергия шығармайды.

– Бір стационарлық күйден екінші күйге өткенде атом жиілігі бар фотонды шығарады (жұтады). E1Және E2– бастапқы және соңғы күйлердің энергиясы).

Кванттық теорияның пайда болуымен корпускулалық және толқындық қасиеттер жарық мәнінің екі жағы, өзара байланысты екі көрінісі ғана екені белгілі болды. Олар толқындық және корпускулалық қасиеттердің бір мезгілде көрінуінде көрінетін материяның дискреттілігі мен үздіксіздігінің диалектикалық бірлігін көрсетпейді. Бірдей сәулелену процесін кеңістікте және уақытта таралатын толқындарға арналған математикалық аппараттың көмегімен де, белгілі бір жерде және белгілі бір уақытта бөлшектердің пайда болуын болжау үшін статистикалық әдістерді қолдану арқылы да сипаттауға болады. Бұл екі модельді бір уақытта қолдануға болады және жағдайларға байланысты олардың біреуіне артықшылық беріледі.

Жетістіктер соңғы жылдароптика саласындағы кванттық физиканың да, толқындық оптиканың да дамуының арқасында мүмкін болды. Қазіргі уақытта жарық теориясының дамуы жалғасуда.

Оптика – физиканың жарықтың қасиеттері мен физикалық табиғатын, сонымен қатар оның затпен әрекеттесуін зерттейтін бөлімі.

Көлеңкелердің пайда болуы және оптикалық аспаптарда кескіндердің жасалуы сияқты қарапайым оптикалық құбылыстарды сыну мен шағылудың белгілі заңдарына бағынатын жеке жарық сәулелері тұжырымдамасымен жұмыс істейтін геометриялық оптика шеңберінде түсінуге болады. бір-бірінен тәуелсіз. Күрделі құбылыстарды түсіну үшін бұл құбылыстарды жарықтың физикалық табиғатымен байланыстыратын физикалық оптика қажет. Физикалық оптика геометриялық оптиканың барлық заңдарын шығаруға және олардың қолданылу шегін белгілеуге мүмкіндік береді. Бұл шекараларды білмей, геометриялық оптика заңдарын ресми қолдану, нақты жағдайларда, байқалатын құбылыстарға қайшы келетін нәтижелерге әкелуі мүмкін. Сондықтан геометриялық оптиканың формальды құрылысымен шектелу мүмкін емес, оны физикалық оптиканың бір саласы ретінде қарастыру керек.

Жарық сәулесі ұғымын біртекті ортадағы нақты жарық шоғын қарастыру арқылы алуға болады, одан тар параллель сәуле диафрагма арқылы оқшауланады. Бұл саңылаулардың диаметрі неғұрлым аз болса, оқшауланған сәуле соғұрлым тар болады және шегінде қалағандай кішкентай тесіктерге барғанда, жарық сәулесін түзу сызық ретінде алуға болатын сияқты. Бірақ мұндай ерікті тар сәулені (сәулені) оқшаулау процесі дифракция құбылысына байланысты мүмкін емес. Диаметрі D диафрагма арқылы өтетін нақты жарық сәулесінің еріксіз бұрыштық кеңеюі дифракция бұрышымен анықталады. j ~ л / D. Тек төтенше жағдайда л=0, мұндай кеңею орын алмас еді және сәулені геометриялық сызық ретінде айтуға болады, оның бағыты жарық энергиясының таралу бағытын анықтайды.

Осылайша, жарық сәулесі абстрактілі математикалық ұғым, ал геометриялық оптика - жарықтың толқын ұзындығы нөлге ұмтылған кезде толқындық оптика кіретін шамамен шектейтін жағдай.

Көз оптикалық жүйе ретінде.

Адамның көру органы - бұл көптеген жағынан өте дамыған оптикалық жүйені білдіретін көз.

Жалпы алғанда, адамның көзі диаметрі шамамен 2,5 см болатын шар тәрізді дене болып табылады, оны көз алмасы деп атайды (5-сурет). Көздің мөлдір емес және берік сыртқы қабатын склера деп атайды, ал оның мөлдір және дөңес алдыңғы бөлігін қасаң қабық деп атайды. Ішінде склера көзді қамтамасыз ететін қан тамырларынан тұратын хореоидпен жабылған. Мөлдір қабықтың қарама-қарсы жағында хореоид әртүрлі адамдарда әртүрлі боялған ириске өтеді, ол мөлдір сулы массасы бар камера арқылы қасаң қабықтан бөлінген.

Иристің қарашығы деп аталатын дөңгелек тесігі бар, оның диаметрі әртүрлі болуы мүмкін. Осылайша, ирис көзге жарықтың кіруін реттейтін диафрагма рөлін атқарады. Жарық жарықта қарашық кішірейеді, ал аз жарықта ол үлкейеді. Көз алмасының нұрлы қабықтың артында линза орналасқан, ол сыну көрсеткіші шамамен 1,4 болатын мөлдір заттан жасалған екі беті дөңес линза. Линза сақина бұлшықетімен қоршалған, ол оның беттерінің қисаюын, демек оның оптикалық күшін өзгерте алады.

Көздің ішкі жағындағы хореоид фотосезімтал нервтің тармақтарымен жабылған, әсіресе қарашық алдында тығыз. Бұл тармақтар көздің оптикалық жүйесімен жасалған заттардың нақты бейнесі алынатын торды құрайды. Тор қабық пен линза арасындағы кеңістік желатинді құрылымға ие мөлдір шыны тәрізді денемен толтырылған. Тор қабықтағы заттардың кескіні төңкерілген. Дегенмен, фотосезімтал нервтен сигнал қабылдайтын мидың қызметі барлық объектілерді табиғи күйде көруге мүмкіндік береді.

Көздің сақиналы бұлшықеті босаңсыған кезде, торлы қабықта алыстағы заттардың бейнесі алынады. Жалпы, көздің құрылымы адам көзінен 6 метрден жақын емес жерде орналасқан заттарды кернеусіз көре алатындай. Бұл жағдайда тордың артында жақынырақ объектілердің бейнесі алынады. Мұндай заттың анық бейнесін алу үшін сақиналы бұлшықет объектінің бейнесі көз торында пайда болғанша линзаны көбірек қысады, содан кейін линзаны қысылған күйде ұстайды.

Осылайша, адам көзінің «фокусы» сақиналы бұлшықетті пайдаланып линзаның оптикалық күшін өзгерту арқылы жүзеге асырылады. Көздің оптикалық жүйесінің өзінен әр түрлі қашықтықта орналасқан объектілердің айқын бейнелерін жасау қабілеті аккомодация деп аталады (латынның «қондыру» - бейімделу). Өте алыс объектілерді көргенде көзге параллель сәулелер түседі. Бұл жағдайда көз шексіздікке бейімделген деп айтылады.

Көздің аккомодациясы шексіз емес. Сақина тәрізді бұлшықеттің көмегімен көздің оптикалық күші 12 диоптрден аспайды. Жақын заттарды ұзақ қараған кезде көз шаршайды, ал сақиналы бұлшықет босаңсып, заттың суреті бұлыңғырланады.

Адамның көзі күндізгі жарықта ғана емес, заттарды анық көруге мүмкіндік береді. Көздің торлы қабықтағы фотосезімтал нервтің ұштарының әртүрлі дәрежедегі тітіркенуіне бейімделу қабілеті, т.б. бақыланатын объектілердің әртүрлі жарықтық дәрежесіне бейімделу деп аталады.

Көздің көру осьтерінің белгілі бір нүктеге жақындауы конвергенция деп аталады. Заттар адамнан едәуір қашықтықта орналасқанда, көзді бір заттан екіншісіне жылжытқанда көздің осьтері іс жүзінде өзгермейді және адам заттың орнын дұрыс анықтау мүмкіндігін жоғалтады. Заттар өте алыс болған кезде көздің осьтері параллель болады да, адам өзі қарап тұрған заттың қозғалып жатқанын немесе қозғалмайтынын анықтай алмайды. Денелердің орнын анықтауда адамға жақын орналасқан заттарды қарау кезінде линзаны қысатын сақиналы бұлшықеттің күші де белгілі бір рөл атқарады. қой

Ауқым оскоп.

Спектрлерді бақылау үшін спектроскоп қолданылады.

Ең көп таралған призмалық спектроскоп екі түтіктен тұрады, олардың арасына үшбұрышты призма орналастырылған (7-сурет).

Коллиматор деп аталатын А құбырында енін бұранданы бұрау арқылы реттеуге болатын тар саңылау бар. Жарықтың алдына жарық көзі қойылады, оның спектрі зерттелуі керек. Тесік коллиматор жазықтығында орналасқан, сондықтан коллиматордан жарық сәулелері параллель сәуле түрінде шығады. Призмадан өткеннен кейін жарық сәулелері В түтікке бағытталады, ол арқылы спектр бақыланады. Егер спектроскоп өлшеуге арналған болса, онда спектрдегі түс сызықтарының орнын дәл анықтауға мүмкіндік беретін арнайы құрылғының көмегімен спектрдің кескініне бөлінулері бар шкаланың кескіні қойылады.

Оптикалық өлшеу құрылғысы – оптикалық жұмыс принципі бар құрылғының көмегімен көру (бақыланатын объектінің шекараларын шаш сызығымен, қиғаш сызықпен және т.б. теңестіру) немесе өлшемін анықтау жүзеге асырылатын өлшеу құралы. Оптикалық өлшеу құралдарының үш тобы бар: оптикалық көру принципі бар құрылғылар және қозғалысты хабарлаудың механикалық әдісі; оптикалық көру және қозғалыс туралы есеп беру құрылғылары; жанасу нүктелерінің қозғалысын анықтауға арналған оптикалық әдіспен өлшеу құралымен механикалық байланысы бар құрылғылар.

Кең тараған алғашқы құрылғылар күрделі контурлары мен шағын өлшемдері бар бөлшектерді өлшеуге және бақылауға арналған проекторлар болды.

Ең кең тараған екінші құрылғы – өлшенетін бөлік бойлық кареткада, ал бас микроскоп көлденең күймеде қозғалатын әмбебап өлшеуіш микроскоп.

Үшінші топтағы құрылғылар өлшенетін сызықтық шамаларды өлшемдермен немесе шкалалармен салыстыру үшін қолданылады. Олар әдетте компараторлардың жалпы атауымен біріктіріледі. Бұл құрылғылар тобына оптиметр (оптикатор, өлшеуіш машина, контактілі интерферометр, оптикалық диапазон өлшегіш және т.б.) кіреді.

Оптикалық өлшеу құралдары геодезияда да кең тараған (нивелир, теодолит және т.б.).

Теодолит – геодезиялық жұмыстарда, топографиялық және маркшейдерлік жұмыстарда, құрылыста және т.б. кезінде бағыттарды анықтауға және көлденең және тік бұрыштарды өлшеуге арналған геодезиялық аспап.

Нивелир - жер бетіндегі нүктелердің биіктіктерін өлшеуге арналған геодезиялық аспап - нивелирлеу, сонымен қатар орнату кезінде көлденең бағыттарды орнату және т.б. жұмыс істейді.

Навигацияда секстант кеңінен қолданылады - бақылаушының орналасқан жерінің координаталарын анықтау үшін аспан денелерінің көкжиектен жоғары биіктігін немесе көрінетін объектілер арасындағы бұрыштарды өлшеуге арналған гониометриялық айна-шағылыстырғыш құрал. Секстанттың ең маңызды ерекшелігі - бақылаушының көру аймағындағы екі нысанды бір уақытта біріктіру мүмкіндігі, олардың арасындағы бұрыш өлшенеді, бұл секстантты ұшақта немесе кемеде дәлдіктің айтарлықтай төмендеуінсіз пайдалануға мүмкіндік береді, тіпті питтинг кезінде.

Оптикалық өлшеу құралдарының жаңа түрлерін жасаудың перспективті бағыты оларды оқуды және көруді жеңілдетуге және т.б. мүмкіндік беретін электронды оқу құрылғыларымен жабдықтау болып табылады.

Қорытынды.

Оптиканың практикалық маңызы және оның басқа білім салаларына әсері өте зор. Телескоп пен спектроскоптың өнертабысы адамға кең-байтақ Әлемде болып жатқан құбылыстардың ең таңғажайып және бай әлемін ашты. Микроскоптың өнертабысы биологияда төңкеріс жасады. Фотосурет ғылымның барлық дерлік салаларына көмектесті және көмектесуде. Ғылыми жабдықтың маңызды элементтерінің бірі линзалар болып табылады. Онсыз микроскоп, телескоп, спектроскоп, фотоаппарат, кино, теледидар, т.б. болмас еді. көзілдірік болмас еді, ал 50-ден асқан көптеген адамдар оқуды және көруді қажет ететін көптеген жұмыстарды жасай алмайтын еді.

Физикалық оптика зерттейтін құбылыстардың ауқымы өте кең. Оптикалық құбылыстар физиканың басқа салаларында зерттелетін құбылыстармен тығыз байланысты, ал оптикалық зерттеу әдістері ең нәзік және дәл болып табылады. Сондықтан оптика ұзақ уақыт бойы көптеген іргелі зерттеулерде және негізгі физикалық көзқарастарды дамытуда жетекші рөл атқарғаны таңқаларлық емес. Өткен ғасырдағы негізгі физикалық теориялардың екеуі де – салыстырмалылық теориясы да, кванттық теориясы да оптикалық зерттеулер негізінде үлкен дәрежеде туындап, дамығанын айтсақ та жеткілікті. Лазерлердің өнертабысы тек оптикада ғана емес, сонымен қатар ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында қолдануда да жаңа мүмкіндіктер ашты.

Мәскеу білім комитеті

Әлемдік О Р Т

Мәскеу технологиялық колледжі

Жаратылыстану ғылымдары бөлімі

Физикадан қорытынды жұмыс

Тақырыбына :

Орындайтын 14 топ студенті: Рязанцева Оксана

Мұғалім: Груздева Л.Н.

- Арцыбышев С.А. Физика – М.: Медгиз, 1950 ж.

- Жданов Л.С. Жданов Г.Л. Орта оқу орындарына арналған физика – М.: Наука, 1981 ж.

- Ландсберг Г.С. Оптика – М.: Наука, 1976 ж.

- Ландсберг Г.С. Бастауыш физика оқулығы. - М.: Наука, 1986 ж.

- Прохоров А.М. Ұлы Совет энциклопедиясы. - М.: Совет энциклопедиясы, 1974 ж.

- Сивухин Д.В. Физиканың жалпы курсы: Оптика – М.: Наука, 1980 ж.

Геометриялық оптика оптиканың өте қарапайым жағдайы. Негізінде, бұл интерференция мен дифракция сияқты құбылыстарды қарастырмайтын немесе жай ғана қабылдамайтын толқындық оптиканың жеңілдетілген нұсқасы. Мұнда бәрі барынша жеңілдетілген. Бұл да жақсы.

Негізгі ұғымдар

Геометриялық оптика– мөлдір ортада жарықтың таралу заңдылықтарын, жарықтың айна беттерінен шағылу заңдылықтарын және жарық оптикалық жүйелер арқылы өткенде бейнелерді құру принциптерін зерттейтін оптиканың бір бөлімі.

Маңызды!Бұл процестердің барлығы жарықтың толқындық қасиеттерін есепке алмай қарастырылады!

Өмірде геометриялық оптика өте жеңілдетілген модель бола отырып, кең қолданыс табады. Бұл классикалық механика мен салыстырмалылық сияқты. Классикалық механика шеңберінде қажетті есептеуді жасау жиі оңайырақ.

Геометриялық оптиканың негізгі ұғымы жарық сәулесі.

Нағыз жарық сәулесі сызық бойымен таралмайтынын, бірақ сәуленің көлденең өлшеміне байланысты шектеулі бұрыштық таралуы бар екенін ескеріңіз. Геометриялық оптика сәуленің көлденең өлшемдерін елемейді.

Жарықтың түзу сызықты таралу заңы

Бұл заң біртекті ортада жарық түзу сызықпен таралатынын айтады. Басқаша айтқанда, А нүктесінен В нүктесіне дейін жарық ең аз уақытты қажет ететін жол бойымен қозғалады.

Жарық сәулелерінің тәуелсіздік заңы

Жарық сәулелерінің таралуы бір-бірінен тәуелсіз жүреді. Бұл нені білдіреді? Бұл геометриялық оптика сәулелер бір-біріне әсер етпейді деп есептейді дегенді білдіреді. Және олар басқа сәулелер мүлде болмағандай тарады.

Жарықтың шағылысу заңы

Жарық айна (шағылыстырғыш) бетке түскенде шағылысу пайда болады, яғни жарық сәулесінің таралу бағыты өзгереді. Сонымен, шағылу заңы түскен және шағылған сәуленің түсу нүктесіне түсірілген нормальмен бірге бір жазықтықта жататынын айтады. Оның үстіне түсу бұрышы шағылу бұрышына тең, яғни. нормаль сәулелер арасындағы бұрышты екі тең бөлікке бөледі.

Снеллдің сыну заңы

Тасымалдағыштар арасындағы интерфейсте шағылысумен бірге сыну да пайда болады, яғни. сәуле шағылған және сынған болып бөлінеді.

Айтпақшы! Қазір барлық оқырмандарымызға жеңілдік бар 10% қосулы кез келген жұмыс түрі.

Түсу және сыну бұрыштарының синусының қатынасы тұрақты шама болып табылады және осы орталардың сыну көрсеткіштерінің қатынасына тең. Бұл шаманы біріншіге қатысты екінші ортаның сыну көрсеткіші деп те атайды.

Бұл жерде толық ішкі рефлексия жағдайын бөлек қарастырған жөн. Жарық оптикалық тығыз ортадан тығыздығы азырақ ортаға тарағанда, сыну бұрышы түсу бұрышынан үлкен болады. Сәйкесінше, түсу бұрышы ұлғайған сайын сыну бұрышы да артады. Түсудің белгілі бір шекті бұрышында сыну бұрышы 90 градусқа тең болады. Түсу бұрышының одан әрі ұлғаюымен жарық екінші ортаға сынбайды, түскен сәуле мен шағылған сәулелердің қарқындылығы тең болады. Бұл толық ішкі шағылысу деп аталады.

Жарық сәулелерінің қайтымдылық заңы

Белгілі бір бағытта таралатын сәуле бірқатар өзгерістер мен сынуларға ұшырады деп елестетейік. Жарық сәулелерінің қайтымдылық заңы, егер осы сәулеге қарай басқа сәуле жіберілсе, ол біріншісімен бірдей, бірақ қарама-қарсы бағытта жүреді.

Біз геометриялық оптика негіздерін зерттеуді жалғастырамыз және болашақта міндетті түрде әртүрлі заңдарды пайдаланып есептерді шешу мысалдарын қарастырамыз. Егер сізде қазір сұрақтарыңыз болса, дұрыс жауаптар үшін сарапшыларға қош келдіңіз студенттерге қызмет көрсету. Біз кез келген мәселені шешуге көмектесеміз!

Кіріспе.................................................. ....... ................................................. ............. ........................... 2

1-тарау. Оптикалық құбылыстардың негізгі заңдары...................................... ......... 4

1.1 Жарықтың түзу сызықты таралу заңы......................................... ......... ......... 4

1.2 Жарық сәулелерінің тәуелсіздік заңы................................... ....... ...................... 5

1.3 Жарықтың шағылу заңы................................................. ....... ................................................. ............. 5

1.4 Жарықтың сыну заңы........................................... ........ ................................................... ..... 5

2-тарау. Идеал оптикалық жүйелер........................................... ......... ......... 7

3-тарау. Оптикалық жүйелердің құрамдастары......................................... ......... .. 9

3.1 Диафрагмалар және олардың оптикалық жүйелердегі рөлі...................................... ...................... 9

3.2 Кіру және шығу оқушылары...................................... ....... ................................................. 10

4-тарау. Қазіргі оптикалық жүйелер................................................. ......... 12

4.1 Оптикалық жүйе................................................. .... ................................................. ............ ...... 12

4.2 Фотоаппарат...................................................... .... ................................................. 13

4.3 Көз оптикалық жүйе ретінде...................................... ......... ................................................... 13

5-тарау. Көзге көмектесетін оптикалық жүйелер................................... 16

5.1 Үлкейткіш әйнек...................................... .... ................................................. ...................... ................................. 17

5.2 Микроскоп................................................. ... ................................................. ......... ...................... 18

5.3 Анықтау аймақтары................................................. ................................................................... .......................... ............ 20

5.4 Проекциялық құрылғылар................................................. ................................................................... ................. 21

5.5 Спектрлік құрылғылар................................................. ...... ................................................ ............ 22

5.6 Оптикалық өлшеу құралы....................................... ...... ........................... 23

Қорытынды.................................................. ................................................................ ...... ........................... 28

Әдебиеттер тізімі................................................ .................................................. ..... 29

Кіріспе.

Оптика – физиканың оптикалық сәулеленудің (жарықтың) табиғатын, оның таралуын және жарық пен заттың әрекеттесуі кезінде байқалатын құбылыстарды зерттейтін бөлімі. Оптикалық сәулелену электромагниттік толқындар болып табылады, сондықтан оптика электромагниттік өрісті жалпы зерттеудің бөлігі болып табылады.

Оптика қысқа электромагниттік толқындардың таралуымен байланысты физикалық құбылыстарды зерттейді, олардың ұзындығы шамамен 10 -5 -10 -7 м.Электромагниттік толқындар спектрінің осы нақты аймағының маңыздылығы оның шегінде болатындығына байланысты. ол 400-760 нм толқын ұзындығының тар диапазонында адам көзімен тікелей қабылданатын көрінетін жарық аймағы жатыр. Ол бір жағынан рентген сәулелерімен, ал екінші жағынан радиосәулеленудің микротолқынды диапазонымен шектеледі. Болып жатқан процестердің физикасы тұрғысынан электромагниттік толқындардың (көрінетін жарық) мұндай тар спектрін оқшаулаудың мағынасы жоқ, сондықтан «оптикалық диапазон» түсінігі әдетте инфрақызыл және ультракүлгін сәулелерді де қамтиды.

Оптикалық диапазонның шектелуі шартты болып табылады және көбінесе жалпылықпен анықталады техникалық құралдаржәне көрсетілген диапазондағы құбылыстарды зерттеу әдістері. Бұл құралдар мен әдістер сызықтық өлшемдері сәулеленудің λ ұзындығынан әлдеқайда үлкен құрылғыларды пайдалана отырып, сәулеленудің толқындық қасиеттеріне негізделген оптикалық объектілердің кескіндерін қалыптастырумен, сондай-ақ әрекеті жарық қабылдағыштарды қолданумен сипатталады. оның кванттық қасиеттеріне негізделген.

Дәстүр бойынша оптика әдетте геометриялық, физикалық және физиологиялық болып бөлінеді. Геометриялық оптика жарықтың табиғаты туралы мәселені қалдырады, оның таралуының эмпирикалық заңдарынан шығады және оптикалық біртекті ортада әртүрлі оптикалық қасиеттері бар және түзу сызықты орталардың шекараларында сынған және шағылысқан жарық сәулелері идеясын пайдаланады. Оның міндеті - сыну көрсеткішінің n координаталарға белгілі тәуелділігі бар ортадағы жарық сәулелерінің жолын математикалық түрде зерттеу немесе керісінше, сәулелер бір сызық бойымен өтетін мөлдір және шағылысатын ортаның оптикалық қасиеттері мен пішінін табу. берілген жол. Геометриялық оптика оптикалық құралдарды - көзілдірік линзаларынан күрделі линзалар мен үлкен астрономиялық аспаптарға дейін есептеу және жобалау үшін өте маңызды.

Физикалық оптика жарық пен жарық құбылыстарының табиғатына байланысты есептерді зерттейді. Жарықтың көлденең электромагниттік толқындар екендігі туралы мәлімдеме жарықтың дифракциясын, интерференциясын, поляризациясын және анизотропты ортада таралуын көптеген эксперименттік зерттеулердің нәтижелеріне негізделген.

Оптиканың ең маңызды дәстүрлі мәселелерінің бірі – геометриялық пішіні бойынша да, жарықтылығы бойынша да түпнұсқаларға сәйкес келетін кескіндерді алу – негізінен физикалық оптиканың қатысуымен геометриялық оптикамен шешіледі. Геометриялық оптика оптикалық жүйені объектіге кескіннің геометриялық ұқсастығын сақтай отырып, объектінің әрбір нүктесі де нүкте ретінде бейнеленуі үшін қалай құру керек деген сұраққа жауап береді. Ол кескіннің бұрмалану көздерін және оның нақты оптикалық жүйелердегі деңгейін көрсетеді. Оптикалық жүйелерді құру үшін қажетті қасиеттері бар оптикалық материалдарды өндіру технологиясы, сондай-ақ оптикалық элементтерді өңдеу технологиясы өте маңызды. Технологиялық себептер бойынша сфералық беттері бар линзалар мен айналар жиі пайдаланылады, бірақ оптикалық жүйелерді жеңілдету және жоғары диафрагма қатынасында кескін сапасын жақсарту үшін оптикалық элементтер қолданылады.

1-тарау. Оптикалық құбылыстардың негізгі заңдылықтары.

Оптикалық зерттеулердің алғашқы кезеңдерінде оптикалық құбылыстардың келесі төрт негізгі заңы эксперименталды түрде белгіленді:

1. Жарықтың түзу сызықты таралу заңы.

2. Жарық сәулелерінің тәуелсіздік заңы.

3. Айна бетінен шағылу заңы.

4. Екі мөлдір ортаның шекарасындағы жарықтың сыну заңы.

Бұл заңдылықтарды одан әрі зерттеу, біріншіден, олардың бір қарағанда әлдеқайда терең мағынаға ие екендігін, екіншіден, олардың қолданылу аясы шектеулі екенін және олар тек шамамен алынған заңдар екенін көрсетті. Негізгі оптикалық заңдардың қолданылу шарттары мен шектерін белгілеу жарықтың табиғатын зерттеуде маңызды прогресс болды.

Бұл заңдардың мәні мыналарға байланысты.

Біртекті ортада жарық түзу сызықпен таралады.

Бұл заң Евклидке жатқызылған оптика туралы еңбектерде кездеседі және ол әлдеқайда бұрын белгілі және қолданылған болуы мүмкін.

Бұл заңның тәжірибелік дәлелін берген өткір көлеңкелерді бақылаудан алуға болады нүктелік көздержарық немесе кішкене тесіктерді пайдаланып кескіндерді алу. Күріш. 1 кішкентай апертураны пайдаланып кескінді алуды, кескіннің пішіні мен өлшемін проекцияның түзу сәулелер арқылы жүзеге асырылатынын көрсетеді.

1-сурет Жарықтың түзу сызықты таралуы: шағын диафрагма арқылы кескінді алу.

Түзу сызықты таралу заңын тәжірибеде берік бекітілген деп санауға болады. Оның мағынасы өте терең, өйткені түзу ұғымының өзі оптикалық бақылаулардан пайда болған сияқты. Екі нүктенің арасындағы ең қысқа қашықтықты бейнелейтін түзу ретіндегі түзудің геометриялық түсінігі біртекті ортада жарық таралатын сызықтың түсінігі болып табылады.

Сипатталған құбылыстарды неғұрлым егжей-тегжейлі зерттеу жарықтың түзу сызықты таралу заңы, егер біз өте кішкентай тесіктерге көшсек, күшін жоғалтатынын көрсетеді.

Сонымен, суретте көрсетілген экспериментте. 1, біз шамамен 0,5 мм тесік өлшемі бар жақсы сурет аламыз. Тесіктің кейінгі кішіреюімен кескін жетілмеген болады, ал шамамен 0,5-0,1 микрон саңылауымен кескін мүлде жұмыс істемейді және экран біркелкі дерлік жарықтандырылады.

Жарық ағынын бөлек жарық сәулелеріне бөлуге болады, оларды бөлектеу, мысалы, диафрагмаларды қолдану. Бұл таңдалған жарық сәулелерінің әрекеті тәуелсіз болып шығады, яғни. бір сәуленің әсері басқа сәулелердің бір уақытта әрекет етуіне немесе жойылуына байланысты емес.

Түскен сәуле, шағылған бетке нормаль және шағылған сәуле бір жазықтықта жатады (2-сурет), ал сәулелер мен нормаль арасындағы бұрыштар бір-біріне тең: түсу бұрышы i бұрышқа тең. рефлексия i.» Бұл заң Евклидтің еңбектерінде де айтылады. Оның белгіленуі өте алыс дәуірде белгілі жылтыратылған металл беттерді (айналарды) қолданумен байланысты.

Күріш. 2 Рефлексия заңы.

Күріш. 3 Сыну заңы.

Диафрагма – оптикалық жүйелердегі (телескоптарда, қашықтық өлшеуіштерде, микроскоптарда, кино және фотоаппараттарда және т.б.) жарық сәулелерінің көлденең қимасын шектейтін мөлдір емес бөгет. Диафрагмалардың рөлін көбінесе линзалардың, призмалардың, айналардың және басқа оптикалық бөліктердің жақтаулары, көздің қарашығы, жарықтандырылған объектінің шекаралары, ал спектроскоптарда - саңылаулар атқарады.

Кез келген оптикалық жүйе – қарулы және қарусыз көз, фотоаппарат, проекциялық аппарат – сайып келгенде кескінді жазықтықта (экран, фотопластинка, торлы қабық) салады; объектілер көп жағдайда үш өлшемді болады. Дегенмен, тіпті идеалды оптикалық жүйе де шектелмей, жазықтықтағы үш өлшемді объектінің кескіндерін қамтамасыз ете алмайды. Шынында да, үш өлшемді объектінің жеке нүктелері оптикалық жүйеден әртүрлі қашықтықта орналасқан және олар әртүрлі конъюгаттық жазықтықтарға сәйкес келеді.

О жарық нүктесі (5-сурет) EE-мен MM 1 конъюгаттық жазықтықта O` анық кескінін береді. Бірақ А және В нүктелері A` және B`-де анық кескіндерді береді, ал MM жазықтығында олар жарық шеңберлері ретінде проекцияланады, олардың өлшемі сәулелердің енінің шектелуіне байланысты. Егер жүйе шектеусіз болмаса, онда А және В сәулелері ММ жазықтығына біркелкі жарық түсірер еді, яғни нысанның ешбір бейнесі алынбайды, тек оның EE жазықтығында жатқан жеке нүктелерінің бейнесі ғана болады.

Арқалықтар неғұрлым тар болса, соғұрлым жазықтықтағы объектінің кеңістігінің кескіні айқынырақ болады. Дәлірек айтқанда, жазықтықта кеңістіктік объектінің өзі емес, объектінің белгілі бір EE жазықтығына (орнату жазықтығы) проекциясы болып табылатын жазық сурет MM кескін жазықтығымен жүйеге қатысты конъюгацияланады. Проекциялық орталық жүйенің нүктелерінің бірі (оптикалық аспаптың кіреберіс қарашығының орталығы).

Диафрагманың өлшемі мен орны жарықтандыру мен кескін сапасын, өріс тереңдігін және оптикалық жүйенің ажыратымдылығын және көру өрісін анықтайды.

Жарық сәулесін барынша шектейтін диафрагма апертура немесе тиімді деп аталады. Оның рөлін линзаның жақтауы немесе арнайы жарылғыш диафрагма атқаруы мүмкін, егер бұл диафрагма линза жақтауларына қарағанда жарық сәулелерін күштірек шектесе.

Күріш. 6. BB – диафрагма диафрагмасы; B 1 B 1 – кіреберіс оқушысы; B 2 B 2 – оқушының шығуы.

Жарылғыш диафрагма жиі күрделі оптикалық жүйенің жеке құрамдас бөліктері (линзалары) арасында орналасады (6-сурет), бірақ оны жүйенің алдына немесе одан кейін орналастыруға болады.

Егер BB нақты диафрагма болса (6-сурет), ал B 1 B 1 және B 2 B 2 оның жүйенің алдыңғы және артқы бөліктеріндегі кескіндері болса, онда BB арқылы өтетін барлық сәулелер B 1 B арқылы өтеді. 1 және B 2 B 2 және керісінше, яғни. ВВ, В 1 В 1, В 2 В 2 диафрагмаларының кез келгені белсенді сәулелерді шектейді.

Кіреберістің қарашығы - бұл түсетін сәулені ең қатты шектейтін нақты тесіктер немесе олардың кескіндері, яғни. оптикалық осьтің объектінің жазықтығымен қиылысу нүктесінен ең кіші бұрышта көрінеді.

Шығу көзінің қарашығы - жүйеден шығатын сәулені шектейтін тесік немесе оның кескіні. Кіру және шығу оқушылары бүкіл жүйеге қатысты біріктірілген.

Кіру оқушысының рөлін бір немесе басқа тесік немесе оның бейнесі (шынайы немесе қиял) ойнауы мүмкін. Кейбір маңызды жағдайларда бейнеленген объект жарықтандырылған тесік (мысалы, спектрографтың тесігі) болып табылады, ал жарықтандыру тікелей тесікке жақын орналасқан жарық көзімен немесе көмекші конденсатордың көмегімен қамтамасыз етіледі. Бұл жағдайда орналасуына байланысты кіреберіс қарашығының рөлін көздің шекарасы немесе оның кескіні немесе конденсатордың шекарасы және т.б.

Егер апертуралық диафрагма жүйенің алдында жатса, онда ол кіретін көз қарашығымен сәйкес келеді, ал шығатын көз қарашығы оның осы жүйедегі бейнесі болады. Егер ол жүйенің артында жатса, онда ол шығатын көз қарашығымен сәйкес келеді, ал кіреберіс көз қарашығы оның жүйедегі бейнесі болады. Егер жарылғыш заттың саңылау диафрагмасы жүйенің ішінде жатса (6-сурет), онда оның жүйенің алдыңғы бөлігіндегі B 1 B 1 кескіні кіреберіс қарашығы қызметін, ал В 2 В 2 кескіні жүйенің артқы жағында орналасқан. шығу оқушысы қызметін атқарады. Кіру қарашығының радиусы осьтің объектінің жазықтығымен қиылысу нүктесінен көрінетін бұрышы «апертура бұрышы» деп аталады, ал шығу көзінің радиусы нүктеден көрінетін бұрыш. осьтің кескін жазықтығымен қиылысу бұрышы проекция бұрышы немесе шығу апертура бұрышы болып табылады. [3]

4-тарау. Қазіргі заманғы оптикалық жүйелер.

Жұқа линза ең қарапайым оптикалық жүйені білдіреді. Қарапайым жұқа линзалар негізінен көзілдіріктерге арналған көзілдірік түрінде қолданылады. Сонымен қатар, линзаны үлкейткіш әйнек ретінде пайдалану жақсы белгілі.

Көптеген оптикалық құралдардың - проекциялық шамның, камераның және басқа құрылғылардың әрекетін жұқа линзалардың әрекетімен схемалық түрде салыстыруға болады. Дегенмен, жұқа линза негізгі оптикалық ось бойымен немесе оған үлкен бұрышта көзден келетін тар бір түсті сәулемен шектелетін салыстырмалы түрде сирек жағдайда ғана жақсы сурет береді. Бұл шарттар орындалмаған практикалық есептердің көпшілігінде жұқа линза арқылы жасалған кескін айтарлықтай жетілмеген. Сондықтан көп жағдайда олар сыну беттерінің үлкен саны бар және осы беттердің жақындығы талабымен шектелмейтін күрделі оптикалық жүйелерді құруға жүгінеді (жұқа линза қанағаттандыратын талап). [ 4 ]

Жалпы алғанда, адамның көзі диаметрі шамамен 2,5 см болатын шар тәрізді дене болып табылады, оны көз алмасы деп атайды (10-сурет). Көздің мөлдір емес және берік сыртқы қабатын склера деп атайды, ал оның мөлдір және дөңес алдыңғы бөлігін қасаң қабық деп атайды. Ішінде склера көзді қамтамасыз ететін қан тамырларынан тұратын хореоидпен жабылған. Мөлдір қабықтың қарама-қарсы жағында хореоид әртүрлі адамдарда әртүрлі боялған ириске өтеді, ол мөлдір сулы массасы бар камера арқылы қасаң қабықтан бөлінген.

Иристе дөңгелек тесік бар,

диаметрі әртүрлі болуы мүмкін қарашық деп аталады. Осылайша, ирис көзге жарықтың кіруін реттейтін диафрагма рөлін атқарады. Жарық жарықта қарашық кішірейеді, ал аз жарықта ол үлкейеді. Көз алмасының нұрлы қабықтың артында линза орналасқан, ол сыну көрсеткіші шамамен 1,4 болатын мөлдір заттан жасалған екі беті дөңес линза. Линза сақина бұлшықетімен қоршалған, ол оның беттерінің қисаюын, демек оның оптикалық күшін өзгерте алады.

Көздің сақиналы бұлшықеті босаңсыған кезде, торлы қабықта алыстағы заттардың бейнесі алынады. Жалпы, көздің құрылымы адам көзінен 6 м жақын емес жерде орналасқан заттарды кернеусіз көре алатындай. Бұл жағдайда тордың артында жақынырақ объектілердің бейнесі алынады. Мұндай заттың анық бейнесін алу үшін сақиналы бұлшықет объектінің бейнесі көз торында пайда болғанша линзаны көбірек қысады, содан кейін линзаны қысылған күйде ұстайды.

5-тарау. Көзді қаруландыратын оптикалық жүйелер.

Көз жұқа линза болмаса да, сіз одан сәулелер іс жүзінде сынусыз өтетін нүктені таба аласыз, яғни. оптикалық орталық рөлін атқаратын нүкте. Көздің оптикалық орталығы линзаның ішінде оның артқы бетіне жақын орналасқан. Көздің тереңдігі деп аталатын оптикалық орталықтан торға дейінгі қашықтық h қалыпты көз үшін 15 мм.

Оптикалық орталықтың орнын біле отырып, көздің торлы қабығында объектінің бейнесін оңай салуға болады. Кескін әрқашан нақты, кішірейтілген және кері (сурет 11, а). O оптикалық орталықтан S 1 S 2 объектісі көрінетін φ бұрышы көру бұрышы деп аталады.

Тор қабық күрделі құрылымға ие және жеке жарыққа сезімтал элементтерден тұрады. Демек, бір-біріне жақын орналасқан объектінің екі нүктесі, олардың торлы қабықтағы кескіні бір элементке түседі, көз бір нүкте ретінде қабылданады. Ақ фонда екі жарық нүктені немесе екі қара нүктені көз әлі бөлек қабылдайтын ең аз көру бұрышы шамамен бір минутты құрайды. Көз 1"-ден аз бұрышта көретін заттың бөлшектерін нашар таниды. Бұл кесінді көрінетін бұрыш, оның ұзындығы көзден 34 см қашықтықта 1 см. нашар жарықтандыру (ымыртта), ең төменгі ажыратымдылық бұрышы артады және 1º жетуі мүмкін.

Объектіні көзге жақындату арқылы біз көру бұрышын арттырамыз, демек, аламыз

ұсақ бөлшектерді жақсы ажырата білу. Дегенмен, оны көзге жақындата алмаймыз, өйткені көздің сыйымдылығы шектеулі. Қалыпты көз үшін объектіні қарау үшін ең қолайлы қашықтық шамамен 25 см құрайды, бұл кезде көз шамадан тыс шаршамай-ақ бөлшектерді жеткілікті түрде ажырата алады. Бұл қашықтық ең жақсы көру қашықтығы деп аталады. миопиялық көз үшін бұл қашықтық біршама аз. сондықтан жақыннан көретін адамдар қарастырылып жатқан нысанды қалыпты көретін адамдарға немесе алысты көретін адамдарға қарағанда көзге жақын орналастырса, оны үлкенірек көзқараспен көреді және ұсақ бөлшектерді жақсы ажырата алады.

Көру бұрышының айтарлықтай ұлғаюына оптикалық құралдардың көмегімен қол жеткізіледі. Мақсаты бойынша көзді қаруландыратын оптикалық аспаптарды келесі үлкен топтарға бөлуге болады.

1. Өте кішкентай заттарды зерттеуге арналған құрылғылар (лупа, микроскоп). Бұл құрылғылар қарастырылып отырған нысандарды «үлкейтетін» сияқты.

2. Алыстағы объектілерді көруге арналған аспаптар (дүрбі, телескоп, т.б.). бұл құрылғылар қарастырылып отырған нысандарды «жақынырақ әкелетін» сияқты.

Оптикалық құрылғыны пайдалану кезінде көру бұрышын ұлғайту арқылы көздің торлы қабығындағы объектінің кескінінің өлшемі жалаңаш көздегі кескінмен салыстырғанда ұлғаяды және, тиісінше, бөлшектерді тану қабілеті артады. Қарулы көздің b» жағдайында торлы қабықтағы b ұзындығының b жалаң көзге арналған кескіннің ұзындығына қатынасы (11, б-сурет) оптикалық құрылғының үлкейтуі деп аталады.

Суретті пайдалану. 11b N-нің ұлғаюы да объектіні аспап арқылы қарау кезінде φ" көру бұрышының қарапайым көзге арналған φ көру бұрышына қатынасына тең екенін оңай байқауға болады, өйткені φ" және φ аз. [2,3] Сонымен,

N = b" / b = φ" / φ,

мұндағы N – объектінің үлкейтуі;

b» - қарулы көзге арналған торлы қабықтағы кескіннің ұзындығы;

b - көздің торлы қабығындағы кескіннің ұзындығы;

φ" – объектіні оптикалық аспап арқылы қарау кезіндегі көру бұрышы;

φ – объектіні жай көзбен қарау кезіндегі көру бұрышы.

Қарапайым оптикалық құралдардың бірі ұлғайтқыш әйнек – шағын заттардың үлкейтілген кескіндерін көруге арналған конвергациялық линза. Линзаны көздің өзіне жақындатады және объект линза мен негізгі фокустың арасына орналастырылады. Көз объектінің виртуалды және үлкейтілген бейнесін көреді. Объектіні шексіздікке реттелген, толығымен босаңсыған көзбен үлкейткіш әйнек арқылы қарау өте ыңғайлы. Ол үшін объект линзаның негізгі фокустық жазықтығына объектінің әрбір нүктесінен шығатын сәулелер линзаның артында параллель сәулелер түзетіндей етіп орналастырылады. Суретте. 12-суретте объектінің шетінен шығатын осындай екі сәуле көрсетілген. Шексіздікке бейімделген көзге кіре отырып, параллель сәулелердің шоқтары торға бағытталған және мұндағы объектінің анық бейнесін береді.

Бұрыштық үлкейту.Көз линзаға өте жақын, сондықтан көру бұрышын объектінің шеттерінен линзаның оптикалық орталығы арқылы түсетін сәулелерден пайда болған 2γ бұрышы деп алуға болады. Егер үлкейткіш әйнек болмаса, объектіні көзден жақсы көретін қашықтықта (25 см) орналастыру керек еді және көру бұрышы 2β-ге тең болар еді. Қабырғалары 25 см және F см болатын және Z нысанының жартысын белгілейтін тікбұрышты үшбұрыштарды қарастырып, мынаны жаза аламыз:

мұндағы 2γ - үлкейткіш әйнек арқылы бақыланатын көру бұрышы;

2β – көру бұрышы, жай көзбен бақылағанда;

F – объектіден лупаға дейінгі қашықтық;

Z - қарастырылып отырған нысанның жарты ұзындығы.

Ұсақ бөлшектер әдетте үлкейткіш әйнек арқылы зерттелетінін және сондықтан γ және β бұрыштары кішкентай болатынын ескере отырып, жанамаларды бұрыштармен ауыстыруға болады. Бұл үлкейткіш әйнекті = = ұлғайту үшін келесі өрнекті береді.

Сондықтан үлкейткіш әйнек 1/F-ке пропорционал, яғни оның оптикалық қуаты.

Кішкентай заттарды қарау кезінде жоғары үлкейтуге мүмкіндік беретін құрылғы микроскоп деп аталады.

Ең қарапайым микроскоп екі жинаушы линзадан тұрады. Өте қысқа фокусты линза L 1 Р"Q" объектісінің жоғары үлкейтілген нақты бейнесін береді (13-сурет), оны окуляр үлкейткіш әйнек сияқты көреді.

Линзаның сызықтық үлкейтуін n 1, ал окуляр арқылы n 2 деп белгілейік, бұл = n 1 және = n 2,

мұндағы P"Q" - объектінің үлкейтілген нақты бейнесі;

PQ – объект өлшемі;

Осы өрнектерді көбейтіп, біз = n 1 n 2 аламыз,

мұндағы PQ – объектінің өлшемі;

P""Q"" - объектінің үлкейтілген виртуалды бейнесі;

n 1 – линзаның сызықтық үлкейтуі;

n 2 – окулярды сызықтық үлкейту.

Бұл микроскоптың үлкейтуі объектив пен окуляр бөлек берген үлкейтулердің көбейтіндісіне тең екенін көрсетеді. Сондықтан 1000-ға дейін және одан да жоғары үлкейтулерді беретін аспаптарды жасауға болады. Жақсы микроскоптарда линза мен окуляр күрделі болады.

Окуляр әдетте екі линзадан тұрады, бірақ линза әлдеқайда күрделі. Жоғары ұлғайтуларды алуға ұмтылу өте жоғары оптикалық қуаты бар қысқа фокусты линзаларды қолдануға мәжбүр етеді. Қарастырылып отырған объект линзаға өте жақын орналасады және бірінші линзаның бүкіл бетін толтыратын кең сәулелер шығарады. Бұл анық кескінді алу үшін өте қолайсыз жағдайлар жасайды: қалың линзалар және орталықтан тыс сәулелер. Сондықтан, барлық кемшіліктерді түзету үшін әртүрлі әйнектің көптеген линзаларының комбинацияларына жүгіну керек.

Қазіргі микроскоптарда теориялық шекке дерлік жетті. Микроскоп арқылы өте кішкентай заттарды көруге болады, бірақ олардың кескіндері нысанға ешбір ұқсастығы жоқ ұсақ дақтар түрінде көрінеді.

Мұндай ұсақ бөлшектерді зерттеген кезде олар микроскоп осіне перпендикуляр жағынан қаралып жатқан объектіні қарқынды жарықтандыруға мүмкіндік беретін конденсаторы бар кәдімгі микроскоп болып табылатын ультрамикроскопты пайдаланады.

Ультрамикроскоптың көмегімен өлшемі миллимикроннан аспайтын бөлшектерді анықтауға болады.

Қарапайым нүктелік диапазон екі жинақтаушы линзадан тұрады. Қарап тұрған объектіге қараған бір линзаны объектив деп атайды, ал екіншісін бақылаушы көзіне қарататын линзаны окуляр деп атайды.

L 1 объективі объективтің негізгі фокусының жанында жатқан P 1 Q 1 объектісінің нақты кері және айтарлықтай кішірейтілген бейнесін береді. Окуляр нысанның бейнесі негізгі фокуста болатындай етіп орналастырылған. Бұл позицияда окуляр үлкейткіш әйнек рөлін атқарады, оның көмегімен объектінің нақты бейнесі қаралады.

Құбырдың әсері үлкейткіш әйнек сияқты көру бұрышын арттыру болып табылады. Түтіктің көмегімен объектілер әдетте ұзындығынан бірнеше есе үлкен қашықтықта зерттеледі. Демек, объектінің түтіксіз көрінетін көру бұрышын объектінің шеттерінен линзаның оптикалық центрі арқылы түсетін сәулелерден пайда болған 2β бұрышы ретінде алуға болады.

Кескін 2γ бұрышта көрінеді және линзаның F фокусында және окулярдың F 1 фокусында дерлік жатыр.

Ортақ катеттері Z бар екі тікбұрышты үшбұрышты қарастыра отырып, мынаны жаза аламыз:

F - линзаның фокусы;

F 1 - окуляр фокусы;

Z» - қарастырылып отырған нысанның жарты ұзындығы.

β және γ бұрыштары үлкен емес, сондықтан жеткілікті жуықтау арқылы tanβ және tgγ бұрыштарымен алмастыруға болады, содан кейін құбырдың ұлғаюы = ,

мұндағы 2γ - объектінің кескіні көрінетін бұрыш;

2β - объектінің жай көзге көрінетін көру бұрышы;

F - линзаның фокусы;

F 1 - окуляр фокусы.

Түтіктің бұрыштық ұлғаюы линзаның фокус аралығының окулярдың фокустық аралығына қатынасымен анықталады. Жоғары ұлғайту үшін ұзын фокусты линзаны және қысқа фокусты окулярды алу керек. [ 1 ]

Экранда сызбалардың, фотосуреттердің немесе сызбалардың үлкейтілген кескіндерін көрермендерге көрсету үшін проекциялық аппарат қолданылады. Шыныдағы немесе мөлдір пленкадағы сурет слайд деп аталады, ал мұндай сызбаларды көрсетуге арналған құрылғының өзі диаскоп болып табылады. Егер құрылғы мөлдір емес картиналар мен сызбаларды көрсетуге арналған болса, онда ол эпископ деп аталады. Екі жағдайға арналған құрылғы эпидиаскоп деп аталады.

Алдындағы заттың бейнесін жасайтын объектив линза деп аталады. Әдетте, линза - жеке линзаларға тән ең маңызды кемшіліктерді жойған оптикалық жүйе. Объектінің бейнесі көрермендерге анық көрінуі үшін объектінің өзі жарқыраған жарық болуы керек.

Проекциялық аппараттың конструкциялық схемасы 16-суретте көрсетілген.

Жарық көзі S ойыс айнаның (рефлектордың) ортасына орналастырылған R. S көзінен тікелей түсетін және шағылыстырғыштан шағылысқан жарық. R,екі жазық-дөңес линзалардан тұратын конденсатор К-ға түседі. Конденсатор бұл жарық сәулелерін жинайды

Коллиматор деп аталатын А құбырында енін бұранданы бұрау арқылы реттеуге болатын тар саңылау бар. Жарықтың алдына жарық көзі қойылады, оның спектрі зерттелуі керек. Саңылау коллиматордың фокустық жазықтығында орналасқан, сондықтан жарық сәулелері коллиматордан параллель сәуле түрінде шығады. Призмадан өткеннен кейін жарық сәулелері В түтікке бағытталады, ол арқылы спектр бақыланады. Егер спектроскоп өлшеуге арналған болса, онда спектрдегі түс сызықтарының орнын дәл анықтауға мүмкіндік беретін арнайы құрылғының көмегімен спектрдің кескініне бөлінулері бар шкаланың кескіні қойылады.

Спектрді зерттеген кезде көбінесе оны суретке түсіріп, содан кейін микроскоптың көмегімен зерттеген дұрыс.

Спектрлерді суретке түсіруге арналған құрылғы спектрограф деп аталады.

Спектрограф диаграммасы суретте көрсетілген. 18.

Сәулелену спектрі L 2 объективінің көмегімен фотосуретке түсіру кезінде фотопластинаға ауыстырылатын аязды AB шынысына бағытталған. [2]

Оптикалық өлшеу құралдары геодезияда да кең тараған (нивелир, теодолит және т.б.).

Оптикалық жүйелерді ғылым мен техникада қолдану 6-тарау.

Оптикалық жүйелердің ғылым мен техникада қолданылуы мен рөлі өте зор. Оптикалық құбылыстарды зерттемей, оптикалық аспаптарды дамытпай адамзат технологиялық дамудың мұндай жоғары деңгейіне жетпес еді.

Қазіргі заманғы оптикалық құралдардың барлығы дерлік оптикалық құбылыстарды тікелей көзбен байқауға арналған.

Кескінді құрастыру заңдылықтары әртүрлі оптикалық аспаптардың құрылысына негіз болады. Кез келген оптикалық құрылғының негізгі бөлігі оптикалық жүйенің қандай да бір түрі болып табылады. Кейбір оптикалық құрылғыларда кескін экранда алынады, ал басқа құрылғылар көзбен жұмыс істеуге арналған. соңғы жағдайда құрылғы мен көз бір оптикалық жүйені білдіреді, ал сурет көздің торлы қабығында алынады.

Біраз оқу Химиялық қасиеттеріҒалымдар қатты беттерге кескіндерді бекіту әдісін ойлап тапты және осы бетке бейнелерді проекциялау үшін линзалардан тұратын оптикалық жүйелерді қолдана бастады. Осылайша, әлем фото және кинокамераларды алды, ал электрониканың кейінгі дамуымен бейне және цифрлық камералар пайда болды.

Көзге көрінбейтін дерлік ұсақ заттарды зерттеу үшін ұлғайтқыш әйнек қолданылады, ал егер оның үлкейтуі жеткіліксіз болса, онда микроскоптар қолданылады. Қазіргі оптикалық микроскоптар кескіндерді 1000 есеге дейін, ал электронды микроскоптар ондаған мың есе үлкейтуге мүмкіндік береді. Бұл объектілерді молекулалық деңгейде зерттеуге мүмкіндік береді.

Қазіргі астрономиялық зерттеулер «Галилей кернейі» мен «Кеплер кернейі» болмаса мүмкін емес еді. Кәдімгі театр бинокльінде жиі қолданылатын Галилея түтігі нысанның тікелей бейнесін береді, ал Кеплер түтігі төңкерілген кескінді береді. Нәтижесінде, егер Кеплер түтігі жердегі бақылаулар үшін пайдаланылса, онда ол орау жүйесімен (қосымша линза немесе призмалар жүйесі) жабдықталған, нәтижесінде кескін тікелей болады. Мұндай құрылғының мысалы ретінде призмалық бинокльді келтіруге болады.

Кеплер түтігінің артықшылығы оның қосымша аралық кескіні бар, оның жазықтығына өлшеуіш шкала, суретке түсіруге арналған фотопластинка және т.б. орналастыруға болады. Нәтижесінде астрономияда және өлшемдерге қатысты барлық жағдайларда Кеплер түтігі қолданылады.

Астрономияда телескоп тәрізді құрастырылған телескоптармен қатар – рефракторлар, айна (шағылыстырғыш) телескоптар немесе шағылыстырғыштар өте маңызды.

Әрбір телескоп қамтамасыз ететін бақылау мүмкіндіктері оның ашылуының диаметрімен анықталады. Сондықтан ежелден ғылыми-техникалық ойлар іздеуге бағытталған

үлкен айналар мен линзаларды жасау тәсілдері.

Әрбір жаңа телескоптың құрылысымен біз бақылайтын Әлемнің радиусы кеңейеді.

Сыртқы кеңістікті визуалды қабылдау - бұл қалыпты жағдайда екі көзді пайдалану маңызды жағдай болатын күрделі әрекет. Көздің үлкен қозғалғыштығы арқасында біз заттың бір нүктесін екіншісінен кейін тез бекітеміз; сонымен бірге біз қарастырылып отырған объектілерге дейінгі қашықтықты бағалай аламыз, сондай-ақ бұл қашықтықтарды бір-бірімен салыстыра аламыз. Бұл бағалау кеңістіктің тереңдігі, объектінің бөлшектерінің көлемдік таралуы туралы түсінік береді және стереоскопиялық көру мүмкіндігін береді.

1 және 2 стереоскопиялық кескіндер әрқайсысы бір көздің алдына қойылған L 1 және L 2 линзаларының көмегімен қаралады. Суреттер линзалардың фокустық жазықтықтарында орналасқан, сондықтан олардың кескіндері шексіздікте жатыр. Екі көз де шексіздікке бейімделген. Екі фотосуреттің де суреттері S жазықтығында жатқан бір рельефтік нысан ретінде қабылданады.

Қазіргі уақытта стереоскоп жер бедерінің суреттерін зерттеу үшін кеңінен қолданылады. Ауданды екі нүктеден суретке түсіру арқылы екі фотосурет алынады, оларды стереоскоп арқылы қарау арқылы жер бедерін анық көруге болады. Стереоскопиялық көрудің үлкен өткірлігі жалған құжаттарды, ақшаны және т.б. анықтау үшін стереоскопты пайдалануға мүмкіндік береді.

Бақылау үшін арналған әскери оптикалық аспаптарда (дүрбі, стереоскоптар) линзалардың орталықтары арасындағы қашықтық әрқашан көздер арасындағы қашықтықтан әлдеқайда үлкен болады, ал алыстағы объектілер құрылғысыз бақыланғаннан гөрі әлдеқайда айқын көрінеді.

Сыну көрсеткіші жоғары денелерде таралатын жарықтың қасиеттерін зерттеу толық ішкі шағылуды ашуға әкелді. Бұл қасиет оптикалық талшықтарды өндіруде және пайдалануда кеңінен қолданылады. Оптикалық талшық кез келген оптикалық сәулеленуді жоғалтпай беруге мүмкіндік береді. Байланыс жүйелерінде оптикалық талшықты қолдану ақпаратты қабылдау және жіберу үшін жоғары жылдамдықты арналарды алуға мүмкіндік берді.

Толық ішкі шағылысу айнаның орнына призмаларды қолдануға мүмкіндік береді. Призмалық бинокльдер мен перископтар осы принципке негізделген.

Лазерлер мен фокустау жүйелерін қолдану әртүрлі заттарды кесуде, компакт-дискілерді оқуға және жазуға арналған құрылғыларда, лазерлік диапазон өлшеуіштерде қолданылатын лазерлік сәулеленуді бір нүктеге фокустауға мүмкіндік береді.

Оптикалық жүйелер геодезияда бұрыштар мен биіктіктерді (нивелирлерді, теодолиттерді, секстанттарды және т.б.) өлшеу үшін кеңінен қолданылады.

Ақ жарықты спектрлерге бөлу үшін призмаларды қолдану спектрографтар мен спектроскоптарды жасауға әкелді. Олар жұтылу және сәуле шығару спектрлерін бақылауға мүмкіндік береді қатты заттаржәне газдар. Спектрлік талдау анықтауға мүмкіндік береді Химиялық құрамызаттар.

Қарапайым оптикалық жүйелерді - жұқа линзаларды пайдалану көру жүйесінде ақаулары бар көптеген адамдарға қалыпты көру мүмкіндігін берді (көзілдірік, көз линзалары және т.б.).

Оптикалық жүйелердің арқасында көптеген ғылыми жаңалықтар мен жетістіктер жасалды.

Оптикалық жүйелер биологиядан бастап физикаға дейін ғылыми қызметтің барлық салаларында қолданылады. Сондықтан оптикалық жүйелерді ғылым мен техникада қолдану аясы шексіз деп айта аламыз. [4.6]

Қорытынды.

Әдебиеттер тізімі.

1. Арцыбышев С.А. Физика – М.: Медгиз, 1950. – 511 б.

2. Жданов Л.С. Жданов Г.Л. Физика орта оқу орындарына – М.: Наука, 1981. – 560 б.

3. Ландсберг Г.С. Оптика – М.: Наука, 1976. – 928 б.

4. Ландсберг Г.С. Бастауыш физика оқулығы. – М.: Наука, 1986. – Т.3. - 656с.

5. Прохоров А.М. Ұлы Совет энциклопедиясы. – М.: Совет энциклопедиясы, 1974. – Т.18. - 632 с.

6. Сивухин Д.В. Физиканың жалпы курсы: Оптика – М.: Наука, 1980. – 751 б.

Физиканың ежелгі және көлемді саласының бірі – оптика. Оның жетістіктері көптеген ғылымдар мен қызмет салаларында қолданылады: электротехника, өнеркәсіп, медицина және т.б. Мақалада сіз бұл ғылымның нені зерттейтінін, ол туралы идеялардың даму тарихын, ең маңызды жетістіктерін және қандай оптикалық жүйелер мен құралдардың бар екенін біле аласыз.

Оптика нені зерттейді?

Бұл пәннің атауы грек тілінен шыққан және «визуалды қабылдау туралы ғылым» деп аударылған. Оптика – жарықтың табиғатын, оның қасиеттерін және оның таралу заңдылықтарын зерттейтін физиканың бөлімі. Бұл ғылым көрінетін жарық, инфрақызыл және ультракүлгін сәулелердің табиғатын зерттейді. Жарықтың арқасында адамдар қоршаған әлемді көре алатындықтан, физиканың бұл саласы да сәулеленуді визуалды қабылдаумен байланысты пән болып табылады. Және таңқаларлық емес: көз - күрделі оптикалық жүйе.

Ғылымның қалыптасу тарихы

Оптика ежелгі дәуірде, адамдар жарықтың табиғатын түсінуге және қоршаған дүниедегі заттарды қалай көруге болатынын анықтауға тырысқан кезде пайда болды.

Ежелгі философтар көзге көрінетін жарықты адамның көзінен шыққан сәулелер немесе заттардан шашырап көзге түсетін ұсақ бөлшектердің ағыны деп есептеді.

Кейіннен жарықтың табиғатын көптеген көрнекті ғалымдар зерттеді. Исаак Ньютон корпускулалар - жарықтың кішкентай бөлшектері туралы теорияны тұжырымдады. Басқа ғалым Гюйгенс толқындық теорияны алға тартты.

Жарықтың табиғатын 20 ғасырдың физиктері: Максвелл, Планк, Эйнштейн зерттеуді жалғастырды.

Қазіргі уақытта Ньютон мен Гюйгенстің гипотезалары толқындық-бөлшектік дуализм концепциясына біріктірілген, оған сәйкес жарық бөлшектердің де, толқындардың да қасиеттеріне ие.

Бөлімдер

Оптиканың зерттеу пәні тек жарық және оның табиғаты ғана емес, сонымен қатар осы зерттеуге арналған құралдар, осы құбылыстың заңдылықтары мен қасиеттері және т.б. Сондықтан ғылымның зерттеудің жеке аспектілеріне арналған бірнеше бөлімдері бар.

геометриялық оптика;
толқын;
кванттық.

Әрбір бөлім төменде егжей-тегжейлі талқыланады.

Геометриялық оптика

Бұл бөлімде оптиканың келесі заңдары бар:

Біртекті орта арқылы өтетін жарықтың таралу түзулігі туралы заң. Жарық шоғы жарық бөлшектері өтетін түзу сызық ретінде қарастырылады.

Рефлексия заңы:

Түскен және шағылған сәулелер, сондай-ақ сәуленің түсу нүктесінде қайта құрылған екі орта арасындағы интерфейске перпендикуляр бір жазықтықта жатады ( пайда болу жазықтығы).γ шағылысу бұрышы α түсу бұрышына тең.

Сыну заңы:

Түскен және сынған сәулелер, сондай-ақ сәуленің түсу нүктесінде қайта құрылған екі орта арасындағы интерфейске перпендикуляр бір жазықтықта жатады. α түсу бұрышының синусының β сыну бұрышының синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болып табылады.

Линзалар геометриялық оптикадағы жарық қасиеттерін зерттеу құралы болып табылады.

Объектив – жіберуге және өзгертуге қабілетті мөлдір дене.Олар дөңес және ойыс, сондай-ақ жинау және шашырау болып бөлінеді. Объектив барлық оптикалық құралдардың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Егер оның қалыңдығы беттердің радиустарымен салыстырғанда аз болса, оны жұқа деп атайды. Оптикада жұқа линзаның формуласы келесідей:

1/d + 1/f = D, мұндағы

d – объектіден линзаға дейінгі қашықтық; f – линзадан кескінге дейінгі қашықтық; D – линзаның оптикалық күші (диоптрмен өлшенген).

Толқындық оптика және оның түсініктері

Жарықтың электромагниттік толқынның барлық қасиеттері бар екені белгілі болғандықтан, физиканың жеке бөлімі бұл қасиеттердің көріністерін зерттейді. Ол толқындық оптика деп аталады.

Оптиканың бұл саласының негізгі ұғымдары дисперсия, интерференция, дифракция және поляризация болып табылады.

Дисперсия құбылысын Ньютон призмалармен жүргізген тәжірибелерінің арқасында ашты. Бұл жаңалық жарықтың табиғатын түсіну жолындағы маңызды қадам болып табылады. Ол жарық сәулелерінің сынуы олардың түсіне байланысты екенін анықтады. Бұл құбылыс жарықтың дисперсиясы немесе шашырауы деп аталды. Түс толқын ұзындығына байланысты екені енді белгілі болды. Сонымен қатар, призмалар арқылы дисперсия арқылы алынған кемпірқосақ жолағын белгілеу үшін спектр тұжырымдамасын ұсынған Ньютон болды.

Жарықтың толқындық табиғатын растау - Юнг ашқан оның толқындарының интерференциясы. Бұл екі немесе одан да көп толқындардың бірінің үстіне бірін қоюына берілген атау. Нәтижесінде кеңістіктің әртүрлі нүктелерінде жарық тербелістерінің күшеюі мен әлсіреу құбылысын көруге болады. Барлығына араласудың әдемі және таныс көріністері - сабын көпіршіктері және төгілген бензиннің кемпірқосақ түсті пленкасы.

Әрбір адам дифракция құбылысын бастан кешіреді. Бұл термин латын тілінен «сынған» деп аударылады. Оптикадағы дифракция – жарық толқындарының кедергілердің шеттерінде иілуі. Мысалы, егер сіз допты жарық сәулесінің жолына қойсаңыз, оның артында экранда ауыспалы сақиналар пайда болады - ашық және қараңғы. Бұл дифракциялық үлгі деп аталады. Юнг пен Френель бұл құбылысты зерттеді.

Толқындық оптикадағы соңғы негізгі ұғым - поляризация. Егер оның толқындық тербеліс бағыты реттелген болса, жарық поляризацияланған деп аталады. Жарық көлденең толқын емес, бойлық болғандықтан, тербеліс тек көлденең бағытта болады.

Кванттық оптика

Жарық толқын ғана емес, сонымен қатар бөлшектер ағыны. Оның осы құрамдас бөлігінің негізінде кванттық оптика сияқты ғылым саласы пайда болды. Оның пайда болуы Макс Планк есімімен байланысты.

Квант - бір нәрсенің кез келген бөлігі. Және бұл жағдайда біз сәулелену кванттары туралы, яғни оның кезінде шығарылатын жарық бөліктері туралы айтып отырмыз. Фотондар сөзі бөлшектерді белгілеу үшін қолданылады (грек тілінен φωτός - «жарық»). Бұл тұжырымдаманы Альберт Эйнштейн ұсынған. Оптиканың бұл бөлімінде жарық қасиеттерін зерттеу үшін Эйнштейннің E=mc 2 формуласы да қолданылады.

Бұл бөлімнің негізгі мақсаты – жарықтың затпен әрекеттесуін зерттеу және сипаттау және оның атипті жағдайларда таралуын зерттеу.

Жарықтың бөлшектер ағыны ретіндегі қасиеттері келесі жағдайларда пайда болады:

термиялық сәулелену;
фотоэффект;
фотохимиялық процестер;
ынталандырылған эмиссия және т.б.

Кванттық оптикада классикалық емес жарық ұғымы бар. Жарық сәулеленуінің кванттық сипаттамаларын классикалық оптика шеңберінде сипаттау мүмкін емес. Классикалық емес жарық, мысалы, екі фотонды, сығылған, әртүрлі салаларда қолданылады: фотодетекторларды калибрлеу үшін, дәл өлшеулер үшін және т.б. Тағы бір қолданбасы кванттық криптография - екілік кодтарды пайдалана отырып ақпаратты берудің құпия әдісі, мұнда тігінен бағытталған. фотонға 0, ал көлденең бағытталғанға - 1 тағайындалады.

Оптика және оптикалық аспаптардың маңызы

Оптика технологиясы қай салаларда өзінің негізгі қолданылуын тапты?

Біріншіден, бұл ғылымсыз әрбір адамға белгілі оптикалық құралдар болмас еді: телескоп, микроскоп, фотоаппарат, проектор және т.б. Арнайы таңдалған линзалардың көмегімен адамдар микроәлемді, ғаламды, аспан нысандарын зерттей алды, сондай-ақ ақпаратты сурет түрінде түсіріп, тарата алды.

Сонымен қатар, оптиканың арқасында жарықтың табиғаты, оның қасиеттері, интерференция құбылыстары, поляризация және басқалары саласында бірқатар маңызды жаңалықтар ашылды.

Ақырында, оптика медицинада кеңінен қолданылды, мысалы, рентгендік сәулеленуді зерттеуде, оның негізінде көптеген адамдардың өмірін сақтап қалған құрылғы жасалды. Осы ғылымның арқасында лазер де ойлап табылды, ол хирургиялық араласуларда кеңінен қолданылады.

Оптика және көру

Көз – оптикалық жүйе. Жарықтың қасиеттері мен көру мүшелерінің мүмкіндіктерінің арқасында сіз айналаңыздағы әлемді көре аласыз. Өкінішке орай, аз адамдар тамаша көзқараспен мақтана алады. Бұл пәннің көмегімен көзілдірік пен контакт линзаларының көмегімен адамдардың жақсы көру қабілетін қалпына келтіру мүмкін болды. Сондықтан көруді түзету өнімдерін таңдаумен айналысатын медициналық мекемелер де сәйкес атауды алды - оптика.

Біз оны қорытындылай аламыз. Сонымен, оптика - өмірдің көптеген салаларына әсер ететін және ғылымда және күнделікті өмірде кеңінен қолданылатын жарық қасиеттері туралы ғылым.