1 çfarë studion optika. Optika është një degë e fizikës që studion sjelljen dhe vetitë e dritës. Instrumente optike. Ligji i reflektimit nga një sipërfaqe pasqyre

- (Greqisht optike shkenca e perceptimeve vizuale, nga optos e dukshme, e dukshme), një degë e fizikës në të cilën studiohen rrezatimi optik (drita), proceset e përhapjes së tij dhe dukuritë e vëzhguara gjatë ndikimit të dritës dhe në va. Optike rrezatimi përfaqëson... ... Enciklopedia fizike

- (Greqisht optike, nga optomai shoh). Doktrina e dritës dhe efekti i saj në sy. Fjalori i fjalëve të huaja të përfshira në gjuhën ruse. Chudinov A.N., 1910. OPTIKA greqisht. optike, nga optomai, shoh. Shkenca e përhapjes së dritës dhe efekti i saj në sy... ... Fjalori i fjalëve të huaja të gjuhës ruse

optikën- dhe, f. optik f. shkenca optike e vizionit. 1. i vjetëruar Raek (një lloj panorame). Lulëkuqe. 1908. Ose përmes xhamit të optikës shikoj vendet piktoreske të pronave të mia. Derzhavin Evgeniy. Veçoritë e vizionit, perceptimi i diçkaje. Optika e syve të mi është e kufizuar; gjithçka është në errësirë ... Fjalori Historik i Gallicizmit të Gjuhës Ruse

Enciklopedi moderne

Optika- OPTIKA, degë e fizikës që studion proceset e emetimit të dritës, përhapjen e saj në media të ndryshme dhe ndërveprimin e saj me materien. Optika studion pjesën e dukshme të spektrit të valëve elektromagnetike dhe ultravjollcë ngjitur... ... Fjalor Enciklopedik i Ilustruar

OPTIKA, një degë e fizikës që studion dritën dhe vetitë e saj. Aspektet kryesore përfshijnë natyrën fizike të DRITËS, që mbulon valët dhe grimcat (FOTONET), REFLEKTIMIN, PËRTHYRJEN, POLARIZIMIN e dritës dhe transmetimin e saj përmes mediave të ndryshme. Optika...... Fjalor enciklopedik shkencor dhe teknik

OPTIKË, optikë, shumë. jo femer (Greqisht optiko). 1. Departamenti i Fizikës, shkencë që studion dukuritë dhe vetitë e dritës. Optika teorike. Optika e aplikuar. 2. të mbledhura Pajisjet dhe instrumentet, veprimi i të cilave bazohet në ligjet e kësaj shkence (speciale). Inteligjente...... Fjalori shpjegues i Ushakovit

- (nga greqishtja optike, shkenca e perceptimit pamor) një degë e fizikës që studion proceset e emetimit të dritës, shpërndarjen e saj në media të ndryshme dhe ndërveprimin e dritës me lëndën. Optika studion një gamë të gjerë të spektrit elektromagnetik... ... Fjalori i madh enciklopedik

OPTIKA, dhe, gratë. 1. Degë e fizikës që studion proceset e emetimit të dritës, përhapjen e saj dhe ndërveprimin me materien. 2. të mbledhura Pajisjet dhe instrumentet veprimi i të cilave bazohet në ligjet e kësaj shkence. Seksioni i fibrave optike (speciale) i optikës,... ... Fjalori shpjegues i Ozhegov

OPTIKA- (nga vizioni grek opsis), studimi i dritës, pjesë përbërëse e fizikës. O. përfshihet pjesërisht në fushën e gjeofizikës (O. atmosferike, optika e deteve etj.), pjesërisht në fushën e fiziologjisë (fiziologjisë). Në thelb fizik. përmbajtja O. ndahet në fizike... ... Enciklopedia e Madhe Mjekësore

libra

Optika, A.N. Matveev. Miratuar nga Ministria e Arsimit të Lartë dhe të Mesëm të BRSS si një mjet mësimor për studentët e specialiteteve fizike në universitete. Riprodhuar në drejtshkrimin origjinal të autorit të botimit...

- Historia e zhvillimit të optikës.

- Dispozitat themelore të teorisë korpuskulare të Njutonit.

- Dispozitat themelore të teorisë valore të Huygens-it.

- Pikëpamjet mbi natyrën e dritës në XIX – XX shekuj.

- Parimet themelore të optikës.

- Vetitë valore të dritës dhe optikës gjeometrike.

- Syri si një sistem optik.

- Spektroskopi.

- Pajisje matëse optike.

- konkluzioni.

- Lista e literaturës së përdorur.

Historia e zhvillimit të optikës.

Optika është studimi i natyrës së dritës, fenomeneve të dritës dhe ndërveprimit të dritës me lëndën. Dhe pothuajse e gjithë historia e saj është historia e një kërkimi për përgjigjen: çfarë është drita?

Një nga teoritë e para të dritës, teoria e rrezeve vizuale, u parashtrua nga filozofi grek Platoni rreth vitit 400 para Krishtit. e. Kjo teori supozonte se rrezet burojnë nga syri, të cilat, kur takohen me objekte, i ndriçojnë ato dhe krijojnë pamjen e botës përreth. Pikëpamjet e Platonit u mbështetën nga shumë shkencëtarë të lashtë dhe, në veçanti, Euklidi (shek. III para Krishtit), bazuar në teorinë e rrezeve vizuale, themeloi doktrinën e drejtësisë së përhapjes së dritës dhe vendosi ligjin e reflektimit.

Gjatë të njëjtave vite, u zbuluan faktet e mëposhtme:

– drejtësia e përhapjes së dritës;

– dukuria e reflektimit të dritës dhe ligji i reflektimit;

– dukuria e përthyerjes së dritës;

– efekti i fokusimit të një pasqyre konkave.

Grekët e lashtë hodhën themelet për degën e optikës, e cila më vonë u bë e njohur si gjeometrike.

Puna më interesante mbi optikën që na ka ardhur nga Mesjeta është puna e shkencëtarit arab Alhazen. Ai studioi reflektimin e dritës nga pasqyrat, fenomenin e përthyerjes dhe transmetimin e dritës në lente. Algazen ishte i pari që shprehu idenë se drita ka një shpejtësi të kufizuar të përhapjes. Kjo hipotezë ishte e rëndësishme

hap për të kuptuar natyrën e dritës.

Gjatë Rilindjes, u bënë shumë zbulime dhe shpikje të ndryshme; Metoda eksperimentale filloi të vendosej si bazë për studimin dhe kuptimin e botës përreth.

Bazuar në fakte të shumta eksperimentale, në mesin e shekullit të 17-të, u ngritën dy hipoteza për natyrën e fenomeneve të dritës:

– korpuskulare, e cila supozon se drita është një rrymë grimcash të nxjerra me shpejtësi të madhe nga trupat ndriçues;

- vala, e cila argumentoi se drita është lëvizjet gjatësore osciluese të një mediumi të veçantë ndriçues - eterit - të ngacmuar nga dridhjet e grimcave të një trupi të ndritshëm.

I gjithë zhvillimi i mëtejshëm i doktrinës së dritës deri në ditët e sotme është historia e zhvillimit dhe luftës së këtyre hipotezave, autorë të të cilave ishin I. Newton dhe H. Huygens.

Dispozitat kryesore të teorisë korpuskulare të Njutonit:

1) Drita përbëhet nga grimca të vogla lënde të emetuara në të gjitha drejtimet në vija të drejta, ose rreze, nga një trup i ndritshëm, siç është një qiri i ndezur. Nëse këto rreze, të përbëra nga trupa, bien në syrin tonë, atëherë ne shohim burimin e tyre (Fig. 1).

2) Grupet e lehta kanë madhësi të ndryshme. Grimcat më të mëdha, kur hyjnë në sy, japin një ndjesi të ngjyrës së kuqe, më e vogla - vjollcë.

3) Ngjyra e bardhë është një përzierje e të gjitha ngjyrave: e kuqe, portokalli, e verdhë, jeshile, blu, indigo, vjollcë.

4) Reflektimi i dritës nga sipërfaqja ndodh për shkak të reflektimit të korpuskulave nga muri sipas ligjit të ndikimit absolut elastik (Fig. 2).

5) Fenomeni i përthyerjes së dritës shpjegohet me faktin se trupat tërhiqen nga grimcat e mediumit. Sa më i dendur të jetë mediumi, aq më i vogël është këndi i thyerjes këndi i rënies.

6) Fenomeni i shpërndarjes së dritës, i zbuluar nga Njutoni në vitin 1666, ai e shpjegoi si më poshtë. Çdo ngjyrë është tashmë e pranishme në dritën e bardhë. Të gjitha ngjyrat transmetohen përmes hapësirës ndërplanetare dhe atmosferës së bashku dhe prodhojnë efektin e dritës së bardhë. Drita e bardhë - një përzierje e trupave të ndryshëm - i nënshtrohet thyerjes pasi kalon nëpër një prizëm. Nga pikëpamja e teorisë mekanike, thyerja është për shkak të forcave nga grimcat e qelqit që veprojnë në trupat e dritës. Këto forca janë të ndryshme për trupa të ndryshëm. Ato janë më të mëdha për vjollcën dhe më të voglat për të kuqe. Rruga e trupave në prizëm do të përthyhet ndryshe për secilën ngjyrë, kështu që rrezja e bardhë komplekse do të ndahet në rreze përbërëse me ngjyrë.

7) Njutoni përshkroi mënyra për të shpjeguar përthyerjen e dyfishtë, duke hipotezuar se rrezet e dritës kanë "anët e ndryshme" - një veti e veçantë që i bën ato të jenë të ndryshme në përthyerje kur kalojnë nëpër një trup birefringent.

Teoria korpuskulare e Njutonit shpjegoi në mënyrë të kënaqshme shumë dukuri optike të njohura në atë kohë. Autori i saj gëzonte prestigj të jashtëzakonshëm në botën shkencore dhe teoria e Njutonit shpejt fitoi shumë mbështetës në të gjitha vendet.

Parimet themelore të teorisë valore të dritës të Huygens.

1) Drita është përhapja e impulseve periodike elastike në eter. Këto impulse janë gjatësore dhe të ngjashme me impulset e zërit në ajër.

2) Eteri është një medium hipotetik që mbush hapësirën qiellore dhe boshllëqet midis grimcave të trupave. Është pa peshë, nuk i bindet ligjit të gravitetit universal dhe ka elasticitet të madh.

3) Parimi i përhapjes së dridhjeve të eterit është i tillë që secila nga pikat e saj, në të cilat arrin ngacmimi, është qendra e valëve dytësore. Këto valë janë të dobëta dhe efekti vërehet vetëm aty ku kalon mbështjellja e tyre

sipërfaqe – ballë valë (parimi i Huygens) (Fig. 3).

Valët e dritës që vijnë direkt nga burimi shkaktojnë ndjesinë e shikimit.

Një pikë shumë e rëndësishme në teorinë e Huygens ishte supozimi se shpejtësia e përhapjes së dritës është e kufizuar. Duke përdorur parimin e tij, shkencëtari ishte në gjendje të shpjegonte shumë fenomene të optikës gjeometrike:

– dukuria e reflektimit të dritës dhe ligjet e saj;

– dukuria e përthyerjes së dritës dhe ligjet e saj;

– fenomeni i reflektimit total të brendshëm;

– dukuria e përthyerjes së dyfishtë;

– parimi i pavarësisë së rrezeve të dritës.

Teoria e Huygens dha shprehjen e mëposhtme për indeksin e thyerjes së një mjedisi:

Nga formula është e qartë se shpejtësia e dritës duhet të varet në mënyrë të kundërt nga vlera absolute e mediumit. Ky përfundim ishte e kundërta e përfundimit të dalë nga teoria e Njutonit. Niveli i ulët i teknologjisë eksperimentale në shekullin e 17-të e bëri të pamundur të përcaktohet se cila teori ishte e saktë.

Shumë veta dyshuan në teorinë e valëve të Huygens-it, por ndër të paktët mbështetës të pikëpamjeve valore mbi natyrën e dritës ishin M. Lomonosov dhe L. Euler. Me kërkimin e këtyre shkencëtarëve, teoria e Huygens-it filloi të merrte formë si teori e valëve, dhe jo vetëm lëkundjeve aperiodike që përhapeshin në eter.

Pikëpamjet mbi natyrën e dritës në XIX - XX shekuj.

Në 1801, T. Jung kreu një eksperiment që mahniti shkencëtarët në mbarë botën (Fig. 4)

S - burim drite;

E – ekran;

B dhe C janë të çara shumë të ngushta, të vendosura 1-2 mm nga njëra-tjetra.

Sipas teorisë së Njutonit, në ekran duhet të shfaqen dy vija të lehta; në fakt, u shfaqën disa vija të lehta dhe të errëta, dhe një vijë e lehtë P u shfaq drejtpërdrejt përballë hendekut midis çarjeve B dhe C. Përvoja ka treguar se drita është një fenomen valor. Jung zhvilloi teorinë e Huygens-it me ide rreth dridhjeve të grimcave dhe frekuencës së dridhjeve. Ai formuloi parimin e interferencës, në bazë të të cilit shpjegoi fenomenin e difraksionit, interferencës dhe ngjyrës së pllakave të holla.

Fizikani francez Fresnel kombinoi parimin e lëvizjeve valore të Huygens dhe parimin e ndërhyrjes së Young. Mbi këtë bazë, ai zhvilloi një teori rigoroze matematikore të difraksionit. Fresnel ishte në gjendje të shpjegonte të gjitha fenomenet optike të njohura në atë kohë.

Parimet themelore të teorisë së valëve Fresnel.

– Drita – përhapja e dridhjeve në eter me një shpejtësi ku është moduli i elasticitetit të eterit, r– dendësia e eterit;

– Valët e dritës janë tërthore;

– Eteri i lehtë ka vetitë e një trupi elastik-të ngurtë dhe është absolutisht i papërshtatshëm.

Kur lëviz nga një medium në tjetrin, elasticiteti i eterit nuk ndryshon, por densiteti i tij ndryshon. Indeksi relativ i thyerjes së një substance.

Dridhjet tërthore mund të ndodhin njëkohësisht në të gjitha drejtimet pingul me drejtimin e përhapjes së valës.

Puna e Fresnel ka fituar njohjen nga shkencëtarët. Së shpejti u shfaqën një numër veprash eksperimentale dhe teorike që konfirmonin natyrën valore të dritës.

Në mesin e shekullit të 19-të, filluan të zbulohen fakte që tregojnë një lidhje midis dukurive optike dhe elektrike. Në 1846, M. Faraday vëzhgoi rrotullime të planeve të polarizimit të dritës në trupa të vendosur në një fushë magnetike. Faraday prezantoi konceptin e fushave elektrike dhe magnetike si mbivendosje të veçanta në eter. Është shfaqur një "eter elektromagnetik" i ri. Fizikani anglez Maxwell ishte i pari që tërhoqi vëmendjen ndaj këtyre pikëpamjeve. Ai i zhvilloi këto ide dhe ndërtoi një teori fushë elektromagnetike.

Teoria elektromagnetike e dritës nuk e kapërceu teorinë mekanike të Huygens-Young-Fresnel, por e vendosi atë në një nivel të ri. Në vitin 1900, fizikani gjerman Planck parashtroi një hipotezë për natyrën kuantike të rrezatimit. Thelbi i saj ishte si më poshtë:

– emetimi i dritës është i natyrës diskrete;

– përthithja ndodh edhe në pjesë diskrete, kuante.

Energjia e çdo kuantike përfaqësohet nga formula E = h n, Ku hështë konstante e Planck-ut, dhe nështë frekuenca e dritës.

Pesë vjet pas Planck-ut, u botua puna e fizikanit gjerman Ajnshtajni mbi efektin fotoelektrik. Ajnshtajni besonte:

– drita që ende nuk ka ndërvepruar me materien ka strukturë kokrrizore;

– Elementi strukturor i rrezatimit të dritës diskrete është një foton.

Kështu, u shfaq një teori e re kuantike e dritës, e lindur në bazë të teorisë korpuskulare të Njutonit. Një kuant vepron si një trup.

Dispozitat themelore.

– Drita lëshohet, përhapet dhe absorbohet në pjesë diskrete - kuante.

– Kuanti i dritës – një foton mbart energji proporcionale me frekuencën e valës me të cilën përshkruhet nga teoria elektromagnetike E = h n .

– Një foton ka masë (), moment dhe moment këndor ().

– Një foton, si grimcë, ekziston vetëm në lëvizje, shpejtësia e të cilit është shpejtësia e përhapjes së dritës në një mjedis të caktuar.

– Për të gjitha ndërveprimet në të cilat merr pjesë një foton, janë të vlefshme ligjet e përgjithshme të ruajtjes së energjisë dhe momentit.

– Një elektron në një atom mund të jetë vetëm në disa gjendje stacionare diskrete të qëndrueshme. Duke qenë në gjendje të palëvizshme, një atom nuk rrezaton energji.

– Kur kalon nga një gjendje e palëvizshme në tjetrën, një atom lëshon (thith) një foton me një frekuencë (ku E1 Dhe E2– energjitë e gjendjeve fillestare dhe përfundimtare).

Me shfaqjen e teorisë kuantike, u bë e qartë se vetitë korpuskulare dhe valore janë vetëm dy anë, dy manifestime të ndërlidhura të thelbit të dritës. Ato nuk pasqyrojnë unitetin dialektik të diskretitetit dhe vazhdimësisë së materies, të shprehur në shfaqjen e njëkohshme të vetive valore dhe korpuskulare. I njëjti proces rrezatimi mund të përshkruhet si duke përdorur një aparat matematikor për valët që përhapen në hapësirë dhe kohë, ashtu edhe duke përdorur metoda statistikore për parashikimin e paraqitjes së grimcave në një vend dhe në një kohë të caktuar. Të dyja këto modele mund të përdoren njëkohësisht dhe në varësi të kushteve preferohet njëri prej tyre.

Arritjet vitet e fundit në fushën e optikës u bënë të mundura falë zhvillimit si të fizikës kuantike ashtu edhe të optikës valore. Në ditët e sotme, teoria e dritës vazhdon të zhvillohet.

Optika është një degë e fizikës që studion vetitë dhe natyrën fizike të dritës, si dhe ndërveprimin e saj me materien.

Dukuritë më të thjeshta optike, si shfaqja e hijeve dhe prodhimi i imazheve në instrumentet optike, mund të kuptohen në kuadrin e optikës gjeometrike, e cila funksionon me konceptin e rrezeve individuale të dritës që u binden ligjeve të njohura të përthyerjes dhe reflektimit dhe të pavarur nga njëri-tjetri. Për të kuptuar dukuritë më komplekse nevojitet optika fizike, e cila i konsideron këto dukuri në lidhje me natyrën fizike të dritës. Optika fizike bën të mundur nxjerrjen e të gjitha ligjeve të optikës gjeometrike dhe vendosjen e kufijve të zbatueshmërisë së tyre. Pa njohjen e këtyre kufijve, zbatimi formal i ligjeve të optikës gjeometrike, në raste specifike, mund të çojë në rezultate që bien ndesh me dukuritë e vëzhguara. Prandaj, njeriu nuk mund të kufizohet në ndërtimin formal të optikës gjeometrike, por duhet ta shikojë atë si një degë të optikës fizike.

Koncepti i një rreze drite mund të merret duke marrë parasysh një rreze të vërtetë drite në një mjedis homogjen, nga i cili izolohet një rreze e ngushtë paralele duke përdorur një diafragmë. Sa më i vogël të jetë diametri i këtyre vrimave, aq më i ngushtë është rrezja e izoluar dhe në kufi, duke shkuar në vrima aq të vogla sa të dëshirohet, duket se një rreze drite mund të merret si një vijë e drejtë. Por një proces i tillë i izolimit të një rreze (rreze) të ngushtë arbitrarisht është i pamundur për shkak të fenomenit të difraksionit. Zgjerimi i pashmangshëm këndor i një rrezeje të vërtetë drite të kaluar përmes një diafragme me diametër D përcaktohet nga këndi i difraksionit j ~ l / D. Vetëm në rastin ekstrem kur l=0, një zgjerim i tillë nuk do të ndodhte dhe për rrezen mund të flitet si një vijë gjeometrike, drejtimi i së cilës përcakton drejtimin e përhapjes së energjisë së dritës.

Kështu, një rreze drite është një koncept abstrakt matematik, dhe optika gjeometrike është një rast i përafërt kufizues në të cilin optika e valës shkon kur gjatësia e valës së dritës tenton në zero.

Syri si një sistem optik.

Organi i shikimit të njeriut janë sytë, të cilët në shumë aspekte përfaqësojnë një sistem optik shumë të avancuar.

Në përgjithësi, syri i njeriut është një trup sferik me diametër rreth 2,5 cm, i cili quhet zverku i syrit (Fig. 5). Shtresa e jashtme e errët dhe e qëndrueshme e syrit quhet sklera, dhe pjesa e përparme e saj transparente dhe më konveks quhet kornea. Në brendësi, sklera është e mbuluar me një koroid, i përbërë nga enë gjaku që furnizojnë syrin. Përballë kornesë, koroidi kalon në iris, me ngjyrë të ndryshme në njerëz të ndryshëm, i cili ndahet nga kornea nga një dhomë që përmban një masë ujore transparente.

Irisi ka një vrimë të rrumbullakët të quajtur bebëza, diametri i së cilës mund të ndryshojë. Kështu, irisi luan rolin e një diafragme, duke rregulluar aksesin e dritës në sy. Në dritë të ndritshme bebëza bëhet më e vogël, dhe në dritë të ulët zmadhohet. Brenda zverkut të syrit pas irisit ndodhet thjerrëza, e cila është një lente bikonvekse e bërë nga një substancë transparente me një indeks thyerjeje prej rreth 1.4. Lentja është e rrethuar nga një muskul unazor, i cili mund të ndryshojë lakimin e sipërfaqeve të tij, dhe rrjedhimisht fuqinë e tij optike.

Koroidi në brendësi të syrit është i mbuluar me degë të nervit fotosensiv, veçanërisht të dendura përpara bebëzës. Këto degë formojnë retinën, mbi të cilën merret imazhi aktual i objekteve të krijuara nga sistemi optik i syrit. Hapësira midis retinës dhe thjerrëzës është e mbushur me një trup qelqor transparent, i cili ka një strukturë xhelatinoze. Imazhi i objekteve në retinë është i përmbysur. Megjithatë, aktiviteti i trurit, i cili merr sinjale nga nervi fotosensiv, na lejon të shohim të gjitha objektet në pozicione natyrore.

Kur muskuli unazor i syrit është i relaksuar, imazhi i objekteve të largëta merret në retinë. Në përgjithësi, struktura e syrit është e tillë që një person mund të shohë objekte të vendosura jo më afër se 6 metra nga syri pa tendosje. Në këtë rast, imazhi i objekteve më të afërta merret pas retinës. Për të marrë një imazh të qartë të një objekti të tillë, muskuli unazor e ngjesh thjerrëzën gjithnjë e më shumë derisa imazhi i objektit të shfaqet në retinë, dhe më pas e mban thjerrëzën në një gjendje të ngjeshur.

Kështu, "përqendrimi" i syrit të njeriut kryhet duke ndryshuar fuqinë optike të lenteve duke përdorur muskulin unazor. Aftësia e sistemit optik të syrit për të krijuar imazhe të dallueshme të objekteve të vendosura në distanca të ndryshme prej tij quhet akomodim (nga latinishtja "akomodim" - përshtatje). Kur shikoni objekte shumë të largëta, rrezet paralele hyjnë në sy. Në këtë rast, syri thuhet se është i akomoduar në pafundësi.

Akomodimi i syrit nuk është i pafund. Me ndihmën e muskujve unazorë, fuqia optike e syrit mund të rritet me jo më shumë se 12 dioptra. Kur shikon objekte të afërta për një kohë të gjatë, syri lodhet dhe muskuli unazor fillon të relaksohet dhe imazhi i objektit turbullohet.

Sytë e njeriut na lejojnë të shohim qartë objektet jo vetëm në dritën e ditës. Aftësia e syrit për t'u përshtatur në shkallë të ndryshme të acarimit të mbaresave të nervit fotosensiv në retinë, d.m.th. në shkallë të ndryshme të shkëlqimit të objekteve të vëzhguara quhet përshtatje.

Konvergjenca e boshteve pamore të syve në një pikë të caktuar quhet konvergjencë. Kur objektet ndodhen në një distancë të konsiderueshme nga një person, atëherë kur lëvizin sytë nga një objekt në tjetrin, boshtet e syve praktikisht nuk ndryshojnë dhe personi humbet aftësinë për të përcaktuar saktë pozicionin e objektit. Kur objektet janë shumë larg, boshtet e syve janë paralel dhe një person nuk mund as të përcaktojë nëse objekti që shikon është duke lëvizur apo jo. Një rol të caktuar në përcaktimin e pozicionit të trupave luan edhe forca e muskulit unazor, i cili ngjesh thjerrëzën kur shikon objektet e vendosura afër personit. dele

Gama oskop.

Një spektroskop përdoret për të vëzhguar spektrat.

Spektroskopi prizmatik më i zakonshëm përbëhet nga dy tuba, ndërmjet të cilëve vendoset një prizëm trekëndor (Fig. 7).

Në tubin A, i quajtur kolimator, ka një çarje të ngushtë, gjerësia e së cilës mund të rregullohet duke rrotulluar një vidë. Para të çarës vendoset një burim drite, spektri i të cilit duhet të ekzaminohet. Çarja ndodhet në rrafshin e kolimatorit dhe për këtë arsye rrezet e dritës nga kolimatori dalin në formën e një rreze paralele. Pas kalimit nëpër prizëm, rrezet e dritës drejtohen në tubin B, përmes të cilit vëzhgohet spektri. Nëse një spektroskop është menduar për matje, atëherë një imazh i një shkalle me ndarje mbivendoset në imazhin e spektrit duke përdorur një pajisje të veçantë, e cila ju lejon të përcaktoni me saktësi pozicionin e linjave të ngjyrave në spektër.

Një pajisje matëse optike është një instrument matës në të cilin vështrimi (radhitja e kufijve të një objekti të kontrolluar me një vijë flokësh, kryqëzim, etj.) ose përcaktimi i madhësisë kryhet duke përdorur një pajisje me një parim funksionimi optik. Ekzistojnë tre grupe të instrumenteve matëse optike: pajisjet me parimin e shikimit optik dhe një metodë mekanike për raportimin e lëvizjes; pajisje me shikim optik dhe raportim të lëvizjes; pajisje që kanë kontakt mekanik me pajisjen matëse, me metodë optike për përcaktimin e lëvizjes së pikave të kontaktit.

Pajisjet e para që u përhapën ishin projektorët për matjen dhe monitorimin e pjesëve me konture komplekse dhe madhësi të vogla.

Pajisja e dytë më e zakonshme është një mikroskop matës universal, në të cilin pjesa që matet lëviz në një karrocë gjatësore dhe mikroskopi i kokës lëviz në një karrocë tërthore.

Pajisjet e grupit të tretë përdoren për të krahasuar madhësitë lineare të matura me masat ose shkallët. Ato zakonisht kombinohen nën emrin e përgjithshëm krahasues. Ky grup i pajisjeve përfshin një optimetër (optikator, makinë matëse, interferometër kontakti, gjetësi optik i diapazonit, etj.).

Instrumentet matëse optike janë të përhapura edhe në gjeodezi (niveli, teodoliti etj.).

Teodoliti është instrument gjeodezik për përcaktimin e drejtimeve dhe matjen e këndeve horizontale dhe vertikale gjatë punës gjeodezike, topografike dhe gjeodezike, në ndërtim etj.

Niveli - instrument gjeodezik për matjen e lartësive të pikave në sipërfaqen e tokës - nivelim, si dhe për vendosjen e drejtimeve horizontale gjatë instalimit etj. punon.

Në lundrim, një sekstant përdoret gjerësisht - një instrument goniometrik reflektues i pasqyrës për matjen e lartësive të trupave qiellorë mbi horizont ose këndeve midis objekteve të dukshme për të përcaktuar koordinatat e vendit të vëzhguesit. Tipari më i rëndësishëm i sekstantit është aftësia për të kombinuar njëkohësisht dy objekte në fushën e shikimit të vëzhguesit, midis të cilave matet këndi, gjë që lejon që sekstanti të përdoret në një aeroplan ose në një anije pa një rënie të dukshme të saktësisë. edhe gjatë pitching.

Një drejtim premtues në zhvillimin e llojeve të reja të instrumenteve matëse optike është pajisja e tyre me pajisje elektronike të leximit që bëjnë të mundur thjeshtimin e leximit dhe shikimit, etj.

konkluzioni.

Rëndësia praktike e optikës dhe ndikimi i saj në degët e tjera të dijes janë jashtëzakonisht të mëdha. Shpikja e teleskopit dhe spektroskopit i hapi njeriut një botë më të mahnitshme dhe të pasur fenomenesh që ndodhin në Universin e gjerë. Shpikja e mikroskopit revolucionarizoi biologjinë. Fotografia ka ndihmuar dhe vazhdon të ndihmojë pothuajse të gjitha degët e shkencës. Një nga elementët më të rëndësishëm të pajisjeve shkencore është lentet. Pa të nuk do të kishte mikroskop, teleskop, spektroskop, kamera, kinema, televizion etj. nuk do të kishte syze dhe shumë njerëz mbi 50 vjeç nuk do të ishin në gjendje të lexonin dhe të bënin shumë punë që kërkojnë shikim.

Gama e fenomeneve të studiuara nga optika fizike është shumë e gjerë. Dukuritë optike janë të lidhura ngushtë me fenomenet e studiuara në degë të tjera të fizikës dhe metodat e kërkimit optik janë ndër më delikatet dhe më të saktat. Prandaj, nuk është për t'u habitur që optika për një kohë të gjatë luajti një rol udhëheqës në shumë studime themelore dhe zhvillimin e pamjeve themelore fizike. Mjafton të thuhet se të dyja teoritë kryesore fizike të shekullit të kaluar - teoria e relativitetit dhe teoria kuantike - lindën dhe u zhvilluan në një masë të madhe në bazë të kërkimeve optike. Shpikja e lazerit ka hapur mundësi të reja të mëdha jo vetëm në optikë, por edhe në aplikimet e saj në degë të ndryshme të shkencës dhe teknologjisë.

Komiteti i Arsimit i Moskës

Bota O R T

Kolegji Teknologjik i Moskës

Departamenti i Shkencave të Natyrës

Puna përfundimtare në fizikë

Në temë :

Interpretuar nga studenti i grupit 14: Ryazantseva Oksana

Mësuesja: Gruzdeva L.N.

- Artsybyshev S.A. Fizikë - M.: Medgiz, 1950.

- Zhdanov L.S. Zhdanov G.L. Fizikë për institucionet arsimore të mesme - M.: Nauka, 1981.

- Landsberg G.S. Optika - M.: Nauka, 1976.

- Landsberg G.S. Libër mësimi i fizikës fillore. - M.: Nauka, 1986.

- Prokhorov A.M. Enciklopedia e Madhe Sovjetike. - M.: Enciklopedia Sovjetike, 1974.

- Sivukhin D.V. Lëndë e përgjithshme në fizikë: Optika - M.: Nauka, 1980.

Optika gjeometrike është një rast jashtëzakonisht i thjeshtë i optikës. Në thelb, ky është një version i thjeshtuar i optikës valore që nuk merr parasysh ose thjesht nuk supozon fenomene të tilla si ndërhyrja dhe difraksioni. Gjithçka këtu është thjeshtuar në ekstrem. Dhe kjo është e mirë.

Konceptet Bazë

Optika gjeometrike– një degë e optikës që shqyrton ligjet e përhapjes së dritës në media transparente, ligjet e reflektimit të dritës nga sipërfaqet e pasqyrës dhe parimet e ndërtimit të imazheve kur drita kalon nëpër sisteme optike.

E rëndësishme! Të gjitha këto procese konsiderohen pa marrë parasysh vetitë valore të dritës!

Në jetë, optika gjeometrike, duke qenë një model jashtëzakonisht i thjeshtuar, megjithatë gjen zbatim të gjerë. Është si mekanika klasike dhe relativiteti. Shpesh është shumë më e lehtë për të bërë llogaritjen e nevojshme brenda kornizës së mekanikës klasike.

Koncepti themelor i optikës gjeometrike është rreze drite.

Vini re se një rreze e vërtetë drite nuk përhapet përgjatë një linje, por ka një shpërndarje këndore të fundme, e cila varet nga madhësia tërthore e rrezes. Optika gjeometrike neglizhon dimensionet tërthore të rrezes.

Ligji i përhapjes drejtvizore të dritës

Ky ligj na tregon se në një mjedis homogjen, drita udhëton në një vijë të drejtë. Me fjalë të tjera, nga pika A në pikën B, drita lëviz përgjatë rrugës që kërkon kohë minimale për t'u kapërcyer.

Ligji i pavarësisë së rrezeve të dritës

Përhapja e rrezeve të dritës ndodh në mënyrë të pavarur nga njëra-tjetra. Çfarë do të thotë? Kjo do të thotë se optika gjeometrike supozon se rrezet nuk ndikojnë njëra-tjetrën. Dhe përhapeshin sikur nuk kishte fare rreze të tjera.

Ligji i reflektimit të dritës

Kur drita ndeshet me një sipërfaqe pasqyre (reflektuese), ndodh reflektimi, domethënë një ndryshim në drejtimin e përhapjes së rrezes së dritës. Pra, ligji i reflektimit thotë se rrezja rënëse dhe e reflektuar shtrihen në të njëjtin rrafsh së bashku me normalen e tërhequr deri në pikën e incidencës. Për më tepër, këndi i rënies është i barabartë me këndin e reflektimit, d.m.th. normalja e ndan këndin ndërmjet rrezeve në dy pjesë të barabarta.

Ligji i thyerjes (Snell's)

Në ndërfaqen ndërmjet mediave, së bashku me reflektimin, ndodh edhe përthyerja, d.m.th. rrezja ndahet në të reflektuar dhe të përthyer.

Meqe ra fjala! Tani ka një zbritje për të gjithë lexuesit tanë 10% në çdo lloj pune.

Raporti i sinuseve të këndeve të incidencës dhe thyerjes është një vlerë konstante dhe është e barabartë me raportin e indekseve të thyerjes së këtyre mediave. Kjo sasi quhet edhe indeksi i thyerjes së mediumit të dytë në raport me të parin.

Këtu vlen të shqyrtohet veçmas rasti i reflektimit total të brendshëm. Kur drita përhapet nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, këndi i thyerjes është më i madh se këndi i rënies. Prandaj, me rritjen e këndit të rënies, këndi i thyerjes gjithashtu do të rritet. Në një kënd të caktuar kufizues të incidencës, këndi i thyerjes do të bëhet i barabartë me 90 gradë. Me një rritje të mëtejshme në këndin e incidencës, drita nuk do të përthyhet në mjedisin e dytë dhe intensiteti i rrezeve të përplasjes dhe të reflektuara do të jetë i barabartë. Ky quhet reflektim total i brendshëm.

Ligji i kthyeshmërisë së rrezeve të dritës

Le të imagjinojmë se një rreze, që përhapet në një drejtim të caktuar, ka pësuar një sërë ndryshimesh dhe thyerjesh. Ligji i kthyeshmërisë së rrezeve të dritës thotë se nëse një rreze tjetër dërgohet drejt kësaj rreze, ajo do të ndjekë të njëjtën rrugë si e para, por në drejtim të kundërt.

Ne do të vazhdojmë të studiojmë bazat e optikës gjeometrike, dhe në të ardhmen do të shohim patjetër shembuj të zgjidhjes së problemeve duke përdorur ligje të ndryshme. Epo, nëse keni ndonjë pyetje tani, mirëpritni tek ekspertët për përgjigjet e duhura shërbimi studentor. Ne do të ndihmojmë në zgjidhjen e çdo problemi!

Prezantimi................................................. .......................................................... .......................................... 2

Kapitulli 1. Ligjet themelore të dukurive optike.......................................... .......... 4

1.1 Ligji i përhapjes drejtvizore të dritës.......................................... ......... .......... 4

1.2 Ligji i pavarësisë së rrezeve të dritës.......................................... ...................................... 5

1.3 Ligji i reflektimit të dritës...................................................... .......................................................... ............. 5

1.4 Ligji i përthyerjes së dritës................................................ .......................................................... ..... 5

Kapitulli 2. Sistemet optike ideale.............................................. ........ ......... 7

Kapitulli 3. Përbërësit e sistemeve optike.......................................... ......... .. 9

3.1 Diafragmat dhe roli i tyre në sistemet optike.......................................... .......... ................. 9

3.2 Nxënësit e hyrjes dhe daljes................................................ .......................................................... 10

Kapitulli 4. Sistemet moderne optike................................................ ......... 12

4.1 Sistemi optik...................................................... .................................................... .......... 12

4.2 Aparatet fotografike...................................................... .... ................................................ 13

4.3 Syri si një sistem optik...................................... ................................................ 13

Kapitulli 5. Sistemet optike që ndihmojnë syrin................................... 16

5.1 Xhami zmadhues...................................................... .................................................... .......................................... 17

5.2 Mikroskopi ................................................ ................................................... ...................................... 18

5.3 Fushat e zbulimit................................................ ................................................................ .......................................... 20

5.4 Pajisjet e projektimit................................................ ................................................................ ................. 21

5.5 Pajisjet spektrale................................................ .......................................................... ........... 22

5.6 Instrument matës optik................................................ ................................... 23

konkluzioni................................................ ................................................ ................................... 28

Bibliografia...................................................... ................................................ ..... ..... 29

Prezantimi.

Optika është një degë e fizikës që studion natyrën e rrezatimit optik (dritës), përhapjen e tij dhe dukuritë e vëzhguara gjatë bashkëveprimit të dritës dhe materies. Rrezatimi optik është valë elektromagnetike, dhe për këtë arsye optika është pjesë e studimit të përgjithshëm të fushës elektromagnetike.

Optika është studimi i fenomeneve fizike që lidhen me përhapjen e valëve të shkurtra elektromagnetike, gjatësia e të cilave është afërsisht 10 -5 -10 -7 m. Rëndësia e këtij rajoni të veçantë të spektrit të valëve elektromagnetike është për faktin se brenda ai, në një gamë të ngushtë gjatësi vale nga 400-760 nm shtrihet zona e dritës së dukshme që perceptohet drejtpërdrejt nga syri i njeriut. Kufizohet nga njëra anë nga rrezet X, dhe nga ana tjetër nga diapazoni i mikrovalëve të emetimit të radios. Nga pikëpamja e fizikës së proceseve që ndodhin, izolimi i një spektri kaq të ngushtë të valëve elektromagnetike (drita e dukshme) nuk ka shumë kuptim, prandaj koncepti i "gamës optike" zakonisht përfshin gjithashtu rrezatim infra të kuqe dhe ultravjollcë.

Kufizimi i diapazonit optik është i kushtëzuar dhe përcaktohet kryesisht nga përgjithësia mjete teknike dhe metodat për studimin e dukurive në intervalin e caktuar. Këto mjete dhe metoda karakterizohen nga formimi i imazheve të objekteve optike bazuar në vetitë valore të rrezatimit duke përdorur pajisje, dimensionet lineare të të cilave janë shumë më të mëdha se gjatësia λ e rrezatimit, si dhe përdorimi i marrësve të dritës, veprimi i të cilave është bazuar në vetitë e tij kuantike.

Sipas traditës, optika zakonisht ndahet në gjeometrike, fizike dhe fiziologjike. Optika gjeometrike lë çështjen e natyrës së dritës, rrjedh nga ligjet empirike të përhapjes së saj dhe përdor idenë e rrezeve të dritës të përthyera dhe të reflektuara në kufijtë e mediave me veti të ndryshme optike dhe drejtvizore në një mjedis optikisht homogjen. Detyra e tij është të studiojë matematikisht rrugën e rrezeve të dritës në një mjedis me një varësi të njohur të indeksit të thyerjes n nga koordinatat ose, përkundrazi, të gjejë vetitë optike dhe formën e mediave transparente dhe reflektuese në të cilat rrezet ndodhin përgjatë një rrugën e dhënë. Optika gjeometrike është e një rëndësie më të madhe për llogaritjen dhe projektimin e instrumenteve optike - nga thjerrëzat e syzeve deri te thjerrëzat komplekse dhe instrumentet e mëdha astronomike.

Optika fizike shqyrton problemet që lidhen me natyrën e dritës dhe fenomeneve të dritës. Deklarata se drita është valë elektromagnetike tërthore bazohet në rezultatet e një numri të madh studimesh eksperimentale të difraksionit të dritës, ndërhyrjes, polarizimit të dritës dhe përhapjes në media anizotropike.

Një nga problemet më të rëndësishme tradicionale të optikës - marrja e imazheve që korrespondojnë me origjinalet si në formën gjeometrike ashtu edhe në shpërndarjen e shkëlqimit - zgjidhet kryesisht nga optika gjeometrike me përfshirjen e optikës fizike. Optika gjeometrike i përgjigjet pyetjes se si duhet të ndërtohet një sistem optik në mënyrë që çdo pikë e një objekti të përshkruhet gjithashtu si një pikë duke ruajtur ngjashmërinë gjeometrike të imazhit me objektin. Ai tregon burimet e shtrembërimit të imazhit dhe nivelin e tij në sistemet reale optike. Për të ndërtuar sisteme optike, është thelbësore teknologjia e prodhimit të materialeve optike me vetitë e kërkuara, si dhe teknologjia e përpunimit të elementeve optike. Për arsye teknologjike, lentet dhe pasqyrat me sipërfaqe sferike përdoren më shpesh, por për të thjeshtuar sistemet optike dhe për të përmirësuar cilësinë e imazhit në raporte të larta hapjeje, përdoren elementë optikë.

Kapitulli 1. Ligjet themelore të dukurive optike.

Tashmë në periudhat e para të kërkimit optik, u krijuan eksperimentalisht katër ligjet themelore të mëposhtme të fenomeneve optike:

1. Ligji i përhapjes drejtvizore të dritës.

2. Ligji i pavarësisë së rrezeve të dritës.

3. Ligji i reflektimit nga një sipërfaqe pasqyre.

4. Ligji i përthyerjes së dritës në kufirin e dy mediave transparente.

Studimi i mëtejshëm i këtyre ligjeve tregoi, së pari, se ato kanë një kuptim shumë më të thellë nga sa mund të duket në shikim të parë, dhe së dyti, se zbatimi i tyre është i kufizuar dhe janë vetëm ligje të përafërta. Vendosja e kushteve dhe kufijve të zbatueshmërisë së ligjeve bazë optike nënkuptonte përparim të rëndësishëm në studimin e natyrës së dritës.

Thelbi i këtyre ligjeve zbret në sa vijon.

Në një mjedis homogjen, drita udhëton në vija të drejta.

Ky ligj gjendet në punimet mbi optikën që i atribuohen Euklidit dhe ndoshta është njohur dhe zbatuar shumë më herët.

Prova eksperimentale e këtij ligji mund të merret nga vëzhgimet e hijeve të mprehta të dhëna nga burime pikash dritë, ose marrjen e imazheve duke përdorur vrima të vogla. Oriz. 1 ilustron marrjen e imazhit duke përdorur një hapje të vogël, forma dhe madhësia e imazhit që tregon se projeksioni ndodh duke përdorur rrezet e drejta.

Fig. 1 Përhapja drejtvizore e dritës: marrja e imazhit duke përdorur një hapje të vogël.

Ligji i përhapjes drejtvizore mund të konsiderohet i vendosur fort nga përvoja. Ka një kuptim shumë të thellë, sepse vetë koncepti i një vije të drejtë me sa duket lindi nga vëzhgimet optike. Koncepti gjeometrik i një vije të drejtë, si një vijë që përfaqëson distancën më të shkurtër midis dy pikave, është koncepti i një vije përgjatë së cilës drita përhapet në një mjedis homogjen.

Një studim më i detajuar i fenomeneve të përshkruara tregon se ligji i përhapjes drejtvizore të dritës humbet forcën e tij nëse kalojmë në vrima shumë të vogla.

Pra, në eksperimentin e paraqitur në Fig. 1, do të marrim një imazh të mirë me një madhësi vrime prej rreth 0.5 mm. Me një reduktim të mëvonshëm të vrimës, imazhi do të jetë i papërsosur, dhe me një vrimë prej rreth 0,5-0,1 mikron, imazhi nuk do të funksionojë fare dhe ekrani do të ndriçohet pothuajse në mënyrë të barabartë.

Fluksi i dritës mund të ndahet në rreze të veçanta të dritës, duke i theksuar ato, për shembull, duke përdorur diafragma. Veprimi i këtyre rrezeve të zgjedhura të dritës rezulton të jetë i pavarur, d.m.th. efekti i prodhuar nga një rreze e vetme nuk varet nga fakti nëse trarët e tjerë veprojnë njëkohësisht ose eliminohen.

Rrezja rënëse, normalja me sipërfaqen reflektuese dhe rrezja e reflektuar shtrihen në të njëjtin rrafsh (Fig. 2), dhe këndet ndërmjet rrezeve dhe normales janë të barabarta me njëri-tjetrin: këndi i rënies i është i barabartë me këndin i reflektimit i." Ky ligj përmendet edhe në veprat e Euklidit. Krijimi i tij lidhet me përdorimin e sipërfaqeve metalike të lëmuara (pasqyrat), të njohura tashmë në një epokë shumë të largët.

Oriz. 2 Ligji i reflektimit.

Oriz. 3 Ligji i thyerjes.

Diafragma është një pengesë e errët që kufizon seksionin kryq të rrezeve të dritës në sistemet optike (në teleskopë, distancues, mikroskopë, kamera filmike dhe fotografike, etj.). Roli i diafragmave shpesh luhet nga kornizat e lenteve, prizmave, pasqyrave dhe pjesëve të tjera optike, bebëza e syrit, kufijtë e një objekti të ndriçuar dhe në spektroskop - çarjet.

Çdo sistem optik - sy të armatosur dhe pa ndihmë, aparat fotografik, aparat projeksioni - përfundimisht vizaton një imazh në një aeroplan (ekran, pllakë fotografike, retinë); objektet janë në shumicën e rasteve tredimensionale. Megjithatë, edhe një sistem optik ideal, pa u kufizuar, nuk do të siguronte imazhe të një objekti tredimensional në një aeroplan. Në të vërtetë, pikat individuale të një objekti tredimensional janë në distanca të ndryshme nga sistemi optik dhe ato korrespondojnë me plane të ndryshme të konjuguara.

Pika ndriçuese O (Fig. 5) jep një imazh të mprehtë të O` në planin MM 1 të konjuguar me EE. Por pikat A dhe B japin imazhe të mprehta në A` dhe B`, dhe në rrafshin MM ato projektohen si rrathë të lehta, madhësia e të cilave varet nga kufizimi i gjerësisë së trarëve. Nëse sistemi nuk do të ishte i pakufizuar, atëherë rrezet nga A dhe B do të ndriçonin rrafshin MM në mënyrë të barabartë, që do të thotë se nuk do të fitohej asnjë imazh i objektit, por vetëm një imazh i pikave të tij individuale që shtrihen në rrafshin EE.

Sa më të ngushta të jenë trarët, aq më i qartë është imazhi i hapësirës së objektit në aeroplan. Më saktësisht, nuk është vetë objekti hapësinor ai që përshkruhet në aeroplan, por ajo fotografi e sheshtë, e cila është një projeksion i objektit në një plan të caktuar EE (plani i instalimit), i konjuguar në lidhje me sistemin me rrafshin e imazhit MM. Qendra e projeksionit është një nga pikat e sistemit (qendra e pupilës së hyrjes së instrumentit optik).

Madhësia dhe pozicioni i hapjes përcaktojnë ndriçimin dhe cilësinë e imazhit, thellësinë e fushës dhe rezolucionin e sistemit optik dhe fushën e shikimit.

Diafragma që kufizon më fort rrezen e dritës quhet hapje ose efektive. Roli i saj mund të luhet nga korniza e një lente ose një diafragme speciale shpërthyese, nëse kjo diafragmë kufizon rrezet e dritës më fort se sa kornizat e lenteve.

Oriz. 6. BB – diafragma e hapjes; B 1 B 1 – nxënës hyrës; B 2 B 2 – nxënës dalës.

Diafragma e hapjes shpërthyese shpesh është e vendosur midis përbërësve individualë (thjerrëzave) të një sistemi optik kompleks (Fig. 6), por mund të vendoset përpara ose pas sistemit.

Nëse BB është një diafragmë e vërtetë e hapjes (Fig. 6), dhe B 1 B 1 dhe B 2 B 2 janë imazhet e saj në pjesët e përparme dhe të pasme të sistemit, atëherë të gjitha rrezet që kalojnë nëpër BB do të kalojnë përmes B 1 B 1 dhe B 2 B 2 dhe anasjelltas, d.m.th. ndonjë nga diafragmat ВВ, В 1 В 1, В 2 В 2 kufizon rrezet aktive.

Pupilja e hyrjes është ajo e vrimave aktuale ose imazheve të tyre që kufizon më fort rrezen hyrëse, d.m.th. e dukshme në këndin më të vogël nga pika e prerjes së boshtit optik me rrafshin e objektit.

Pupilja e daljes është vrima ose imazhi i saj që kufizon rrezen që del nga sistemi. Nxënësit e hyrjes dhe daljes janë të lidhura në lidhje me të gjithë sistemin.

Roli i nxënësit të hyrjes mund të luhet nga një ose një vrimë tjetër ose imazhi i saj (real ose imagjinar). Në disa raste të rëndësishme, objekti i imazhit është një vrimë e ndriçuar (për shembull, çarja e një spektrografi), dhe ndriçimi sigurohet drejtpërdrejt nga një burim drite i vendosur afër vrimës, ose me anë të një kondensuesi ndihmës. Në këtë rast, në varësi të vendndodhjes, rolin e nxënësit të hyrjes mund ta luajë kufiri i burimit ose imazhi i tij, ose kufiri i kondensatorit, etj.

Nëse diafragma e hapjes shtrihet përpara sistemit, atëherë ajo përkon me nxënësin e hyrjes dhe bebëza e daljes do të jetë imazhi i saj në këtë sistem. Nëse shtrihet pas sistemit, atëherë përkon me nxënësin dalës dhe nxënësi i hyrjes do të jetë imazhi i tij në sistem. Nëse diafragma e hapjes së eksplozivit ndodhet brenda sistemit (Fig. 6), atëherë imazhi i tij B 1 B 1 në pjesën e përparme të sistemit shërben si bebëz hyrëse dhe imazhi B 2 B 2 në pjesën e pasme të sistemit. shërben si nxënës dalës. Këndi në të cilin rrezja e nxënësit të hyrjes është e dukshme nga pika e kryqëzimit të boshtit me rrafshin e objektit quhet "këndi i hapjes", dhe këndi në të cilin rrezja e bebëzës së daljes është e dukshme nga pika. i prerjes së boshtit me rrafshin e imazhit është këndi i projeksionit ose këndi i hapjes së daljes. [3]

Kapitulli 4. Sistemet moderne optike.

Një lente e hollë përfaqëson sistemin më të thjeshtë optik. Lentet e thjeshta të holla përdoren kryesisht në formën e syzeve për syze. Përveç kësaj, përdorimi i një lente si një xham zmadhues është i njohur mirë.

Veprimi i shumë instrumenteve optike - një llambë projeksioni, një aparat fotografik dhe pajisje të tjera - mund të krahasohet skematikisht me veprimin e lenteve të holla. Sidoqoftë, një lente e hollë jep një imazh të mirë vetëm në rastin relativisht të rrallë kur dikush mund të kufizohet në një rreze të ngushtë me një ngjyrë që vjen nga burimi përgjatë boshtit kryesor optik ose në një kënd të madh me të. Në shumicën e problemeve praktike, ku këto kushte nuk plotësohen, imazhi i prodhuar nga një lente e hollë është mjaft i papërsosur. Prandaj, në shumicën e rasteve, ata përdorin ndërtimin e sistemeve optike më komplekse që kanë një numër të madh sipërfaqesh refraktive dhe nuk kufizohen nga kërkesa e afërsisë së këtyre sipërfaqeve (kërkesë që plotësohet nga një lente e hollë). [4]

Në përgjithësi, syri i njeriut është një trup sferik me diametër rreth 2,5 cm, i cili quhet zverku i syrit (Fig. 10). Shtresa e jashtme e errët dhe e qëndrueshme e syrit quhet sklera, dhe pjesa e përparme e saj transparente dhe më konveks quhet kornea. Në brendësi, sklera është e mbuluar me një koroid, i përbërë nga enë gjaku që furnizojnë syrin. Përballë kornesë, koroidi kalon në iris, me ngjyrë të ndryshme në njerëz të ndryshëm, i cili ndahet nga kornea nga një dhomë që përmban një masë ujore transparente.

Ka një vrimë të rrumbullakët në iris,

quhet bebëza, diametri i së cilës mund të ndryshojë. Kështu, irisi luan rolin e një diafragme, duke rregulluar aksesin e dritës në sy. Në dritë të ndritshme bebëza bëhet më e vogël, dhe në dritë të ulët zmadhohet. Brenda zverkut të syrit pas irisit ndodhet thjerrëza, e cila është një lente bikonvekse e bërë nga një substancë transparente me një indeks thyerjeje prej rreth 1.4. Lentja është e rrethuar nga një muskul unazor, i cili mund të ndryshojë lakimin e sipërfaqeve të tij, dhe rrjedhimisht fuqinë e tij optike.

Kur muskuli unazor i syrit është i relaksuar, imazhi i objekteve të largëta merret në retinë. Në përgjithësi, struktura e syrit është e tillë që një person mund të shohë objekte të vendosura jo më afër se 6 m nga syri pa tendosje. Në këtë rast, imazhi i objekteve më të afërta merret pas retinës. Për të marrë një imazh të qartë të një objekti të tillë, muskuli unazor e ngjesh thjerrëzën gjithnjë e më shumë derisa imazhi i objektit të shfaqet në retinë, dhe më pas e mban thjerrëzën në një gjendje të ngjeshur.

Kapitulli 5. Sistemet optike që armatosin syrin.

Edhe pse syri nuk është një lente e hollë, ju mund të gjeni një pikë në të, përmes së cilës rrezet kalojnë praktikisht pa thyerje, d.m.th. një pikë që luan rolin e një qendre optike. Qendra optike e syrit ndodhet brenda thjerrëzës afër sipërfaqes së saj të pasme. Distanca h nga qendra optike në retinë, e quajtur thellësia e syrit, është 15 mm për një sy normal.

Duke ditur pozicionin e qendrës optike, lehtë mund të ndërtoni një imazh të një objekti në retinën e syrit. Imazhi është gjithmonë real, i reduktuar dhe i kundërt (Fig. 11, a). Këndi φ në të cilin objekti S 1 S 2 është i dukshëm nga qendra optike O quhet kënd vizual.

Retina ka një strukturë komplekse dhe përbëhet nga elementë individualë të ndjeshëm ndaj dritës. Prandaj, dy pika të një objekti të vendosura aq afër njëra-tjetrës sa imazhi i tyre në retinë bie në të njëjtin element perceptohen nga syri si një pikë. Këndi minimal vizual në të cilin dy pika të ndritshme ose dy pika të zeza në një sfond të bardhë ende perceptohen veçmas nga syri është afërsisht një minutë. Syri i njeh dobët detajet e një objekti që e sheh në një kënd më të vogël se 1". Ky është këndi në të cilin shihet një segment, gjatësia e të cilit është 1 cm në një distancë prej 34 cm nga syri. ndriçim i dobët (në muzg), këndi minimal i rezolucionit rritet dhe mund të arrijë 1º .

Duke e afruar një objekt me syrin, ne rrisim këndin e shikimit dhe, për rrjedhojë, marrim

aftësia për të dalluar më mirë detajet e vogla. Megjithatë, ne nuk mund ta afrojmë atë shumë pranë syrit, pasi aftësia e syrit për t'u përshtatur është e kufizuar. Për një sy normal, distanca më e favorshme për shikimin e një objekti është rreth 25 cm, në të cilën syri mund të dallojë detajet mjaft mirë pa lodhje të tepërt. Kjo distancë quhet distanca e shikimit më të mirë. për një sy miop kjo distancë është disi më e vogël. prandaj personat miop, duke e vendosur objektin në fjalë më afër syrit se sa personat me shikim normal apo largpamësit, e shohin atë nga një kënd më i madh shikimi dhe mund të dallojnë më mirë detajet e vogla.

Një rritje e konsiderueshme në këndin e shikimit arrihet duke përdorur instrumente optike. Sipas qëllimit të tyre, instrumentet optike që armatosin syrin mund të ndahen në grupet e mëposhtme të mëdha.

1. Pajisjet që përdoren për ekzaminimin e objekteve shumë të vogla (lupë, mikroskop). Këto pajisje duket se "zmadhojnë" objektet në fjalë.

2. Instrumente të projektuara për shikimin e objekteve të largëta (skopi i pikave, dylbi, teleskopi etj.). këto pajisje duket se i “afrojnë” objektet në fjalë.

Duke rritur këndin e shikimit kur përdorni një pajisje optike, madhësia e imazhit të një objekti në retinë rritet në krahasim me imazhin me sy të lirë dhe, për rrjedhojë, rritet aftësia për të njohur detajet. Raporti i gjatësisë b në retinë në rastin e syrit të armatosur b" me gjatësinë e imazhit për syrin e lirë b (Fig. 11, b) quhet zmadhimi i pajisjes optike.

Duke përdorur Fig. 11b është e lehtë të shihet se rritja në N është gjithashtu e barabartë me raportin e këndit vizual φ" kur shikoni një objekt përmes një instrumenti me këndin vizual φ për syrin e lirë, sepse φ" dhe φ janë të vogla. [2,3] Pra,

N = b" / b = φ" / φ,

ku N është zmadhimi i objektit;

b" është gjatësia e imazhit në retinë për syrin e armatosur;

b është gjatësia e imazhit në retinë për syrin e lirë;

φ" - këndi i shikimit gjatë shikimit të një objekti përmes një instrumenti optik;

φ – këndi i shikimit kur shikoni një objekt me sy të lirë.

Një nga instrumentet më të thjeshta optike është një xham zmadhues - një lente konvergjente e krijuar për të parë imazhe të zmadhuara të objekteve të vogla. Lentja afrohet me vetë syrin dhe objekti vendoset midis thjerrëzës dhe fokusit kryesor. Syri do të shohë një imazh virtual dhe të zmadhuar të objektit. Është më e përshtatshme për të ekzaminuar një objekt përmes një xham zmadhues me një sy plotësisht të relaksuar, të rregulluar në pafundësi. Për ta bërë këtë, objekti vendoset në rrafshin kryesor fokal të thjerrëzës në mënyrë që rrezet që dalin nga çdo pikë e objektit të formojnë rreze paralele pas thjerrëzës. Në Fig. Figura 12 tregon dy trarë të tillë që vijnë nga skajet e objektit. Duke hyrë në syrin e akomoduar në pafundësi, rrezet e rrezeve paralele fokusohen në retinë dhe japin një imazh të qartë të objektit këtu.

Zmadhimi këndor. Syri është shumë afër thjerrëzës, kështu që këndi i shikimit mund të merret si këndi 2γ i formuar nga rrezet që vijnë nga skajet e objektit përmes qendrës optike të thjerrëzës. Nëse nuk do të kishte xham zmadhues, do të duhej ta vendosnim objektin në distancën e shikimit më të mirë (25 cm) nga syri dhe këndi i shikimit do të ishte i barabartë me 2β. Duke marrë parasysh trekëndëshat kënddrejtë me brinjë 25 cm dhe F cm dhe që tregojnë gjysmën e objektit Z, mund të shkruajmë:

ku 2γ është këndi vizual kur vëzhgohet nga një xham zmadhues;

2β - këndi vizual, kur vërehet me sy të lirë;

F – distanca nga objekti në xham zmadhues;

Z është gjysma e gjatësisë së objektit në fjalë.

Duke marrë parasysh se detajet e vogla zakonisht shqyrtohen përmes një xham zmadhues dhe për këtë arsye këndet γ dhe β janë të vogla, tangjentet mund të zëvendësohen me kënde. Kjo jep shprehjen e mëposhtme për zmadhimin e xhamit zmadhues = = .

Prandaj, zmadhimi i një xham zmadhues është proporcional me 1/F, domethënë fuqinë e tij optike.

Një pajisje që ju lejon të merrni zmadhim të lartë kur shikoni objekte të vogla quhet mikroskop.

Mikroskopi më i thjeshtë përbëhet nga dy lente grumbulluese. Një lente me fokus shumë të shkurtër L 1 jep një imazh real shumë të zmadhuar të objektit P"Q" (Fig. 13), i cili shihet nga okulari si një xham zmadhues.

Le të shënojmë zmadhimin linear të dhënë nga thjerrëza me n 1, dhe nga okulari me n 2, kjo do të thotë se = n 1 dhe = n 2,

ku P"Q" është një imazh real i zmadhuar i një objekti;

PQ - madhësia e artikullit;

Duke shumëzuar këto shprehje, marrim = n 1 n 2,

ku PQ është madhësia e objektit;

P""Q"" - imazhi virtual i zmadhuar i një objekti;

n 1 - zmadhimi linear i lenteve;

n 2 – zmadhimi linear i okularit.

Kjo tregon se zmadhimi i mikroskopit është i barabartë me produktin e zmadhimeve të dhëna nga objektivi dhe okulari veçmas. Prandaj është e mundur të ndërtohen instrumente që japin zmadhime shumë të larta - deri në 1000 dhe madje edhe më shumë. Në mikroskopët e mirë, thjerrëzat dhe okulari janë komplekse.

Okuli zakonisht përbëhet nga dy lente, por thjerrëza është shumë më komplekse. Dëshira për të marrë zmadhime të larta detyron përdorimin e lenteve me fokus të shkurtër me fuqi optike shumë të lartë. Objekti në fjalë vendoset shumë afër thjerrëzës dhe prodhon një rreze të gjerë rrezesh që mbush të gjithë sipërfaqen e thjerrëzës së parë. Kjo krijon kushte shumë të pafavorshme për marrjen e një imazhi të mprehtë: lente të trasha dhe rreze jashtë qendrës. Prandaj, për të korrigjuar të gjitha llojet e mangësive, duhet të drejtoheni në kombinime të shumë lenteve të llojeve të ndryshme të qelqit.

Në mikroskopët modernë, kufiri teorik pothuajse është arritur. Ju mund të shihni objekte shumë të vogla përmes një mikroskopi, por imazhet e tyre shfaqen në formën e pikave të vogla që nuk kanë ngjashmëri me objektin.

Gjatë ekzaminimit të grimcave të tilla të vogla, ata përdorin të ashtuquajturin ultramikroskop, i cili është një mikroskop i rregullt me një kondensator që bën të mundur ndriçimin intensiv të objektit në fjalë nga ana, pingul me boshtin e mikroskopit.

Duke përdorur një ultramikroskop, është e mundur të zbulohen grimcat, madhësia e të cilave nuk i kalon milimikronët.

Shtrirja më e thjeshtë e diktimit përbëhet nga dy lente konverguese. Njëra lente përballë objektit që shikohet quhet objektiv, dhe tjetra përballë syrit të vëzhguesit quhet okular.

Lentja L 1 jep një imazh real të anasjelltë dhe shumë të reduktuar të objektit P 1 Q 1 që ndodhet pranë fokusit kryesor të thjerrëzës. Okuli është vendosur në mënyrë që imazhi i objektit të jetë në fokusin e tij kryesor. Në këtë pozicion, okulari luan rolin e një xham zmadhues, me ndihmën e të cilit shihet imazhi aktual i objektit.

Efekti i një tubi, si një xham zmadhues, është të rrisë këndin e shikimit. Duke përdorur një tub, objektet zakonisht ekzaminohen në distanca shumë herë më të mëdha se gjatësia e tij. Prandaj, këndi i shikimit në të cilin një objekt është i dukshëm pa një tub mund të merret si këndi 2β i formuar nga rrezet që vijnë nga skajet e objektit përmes qendrës optike të thjerrëzës.

Imazhi është i dukshëm në një kënd prej 2γ dhe shtrihet pothuajse në fokusin F të thjerrëzës dhe në fokusin F 1 të okularit.

Duke marrë parasysh dy trekëndësha kënddrejtë me një këmbë të përbashkët Z", mund të shkruajmë:

F - fokusi i lenteve;

F 1 - fokusi i okularit;

Z" është gjysma e gjatësisë së objektit në fjalë.

Këndet β dhe γ nuk janë të mëdhenj, kështu që është e mundur, me përafrim të mjaftueshëm, të zëvendësohen tanβ dhe tgγ me kënde dhe më pas rritja e tubit = ,

ku 2γ është këndi në të cilin imazhi i objektit është i dukshëm;

2β - këndi i shikimit në të cilin një objekt është i dukshëm me sy të lirë;

F - fokusi i lenteve;

F 1 - fokusi i okularit.

Zmadhimi këndor i tubit përcaktohet nga raporti i gjatësisë fokale të thjerrëzës me gjatësinë fokale të okularit. Për të marrë zmadhim të lartë, duhet të merrni një lente me fokus të gjatë dhe një okular me fokus të shkurtër. [1]

Një aparat projeksioni përdoret për t'u shfaqur shikuesve imazhe të zmadhuara të vizatimeve, fotografive ose vizatimeve në ekran. Një vizatim në xhami ose në një film transparent quhet një rrëshqitje, dhe vetë pajisja, e krijuar për të shfaqur vizatime të tilla, është një diaskop. Nëse pajisja është krijuar për të shfaqur piktura dhe vizatime të errëta, atëherë quhet episkop. Një pajisje e krijuar për të dyja rastet quhet epidiaskop.

Një lente që krijon një imazh të një objekti përpara saj quhet lente. Në mënyrë tipike, një lente është një sistem optik që ka eliminuar të metat më të rëndësishme të natyrshme në thjerrëzat individuale. Në mënyrë që imazhi i një objekti të jetë qartë i dukshëm për shikuesit, vetë objekti duhet të ndriçohet me shkëlqim.

Diagrami i projektimit të aparatit të projektimit është paraqitur në Fig. 16.

Burimi i dritës S vendoset në qendër të një pasqyre konkave (reflektori) R. drita që vjen direkt nga burimi S dhe reflektohet nga reflektori R, bie mbi kondensatorin K, i cili përbëhet nga dy thjerrëza plano-konvekse. Kondensuesi mbledh këto rreze drite në

Në tubin A, i quajtur kolimator, ka një çarje të ngushtë, gjerësia e së cilës mund të rregullohet duke rrotulluar një vidë. Para të çarës vendoset një burim drite, spektri i të cilit duhet të ekzaminohet. Çarja ndodhet në rrafshin fokal të kolimatorit, dhe për këtë arsye rrezet e dritës dalin nga kolimatori në formën e një rrezeje paralele. Pas kalimit nëpër prizëm, rrezet e dritës drejtohen në tubin B, përmes të cilit vëzhgohet spektri. Nëse një spektroskop është menduar për matje, atëherë një imazh i një shkalle me ndarje mbivendoset në imazhin e spektrit duke përdorur një pajisje të veçantë, e cila ju lejon të përcaktoni me saktësi pozicionin e linjave të ngjyrave në spektër.

Kur ekzaminoni një spektër, shpesh është më mirë ta fotografoni dhe më pas ta studioni duke përdorur një mikroskop.

Një pajisje për fotografimin e spektrit quhet spektrograf.

Diagrami spektrograf është paraqitur në Fig. 18.

Spektri i rrezatimit fokusohet duke përdorur thjerrëzën L 2 në xhamin e ngrirë AB, i cili zëvendësohet me një pllakë fotografike kur fotografohet. [2]

Pajisjet e para që u përhapën ishin projektorët për matjen dhe monitorimin e pjesëve me konture komplekse dhe madhësi të vogla.

Pajisja e dytë më e zakonshme është një mikroskop matës universal, në të cilin pjesa që matet lëviz në një karrocë gjatësore dhe mikroskopi i kokës lëviz në një karrocë tërthore.

Instrumentet matëse optike janë të përhapura edhe në gjeodezi (niveli, teodoliti etj.).

Teodoliti është instrument gjeodezik për përcaktimin e drejtimeve dhe matjen e këndeve horizontale dhe vertikale gjatë punës gjeodezike, topografike dhe gjeodezike, në ndërtim etj.

Niveli - instrument gjeodezik për matjen e lartësive të pikave në sipërfaqen e tokës - nivelim, si dhe për vendosjen e drejtimeve horizontale gjatë instalimit etj. punon.

Kapitulli 6. Zbatimi i sistemeve optike në shkencë dhe teknologji.

Aplikimi dhe roli i sistemeve optike në shkencë dhe teknologji është shumë i madh. Pa studimin e fenomeneve optike dhe zhvillimin e instrumenteve optike, njerëzimi nuk do të ishte në një nivel kaq të lartë të zhvillimit teknologjik.

Pothuajse të gjitha instrumentet optike moderne janë të dizajnuara për vëzhgim të drejtpërdrejtë vizual të fenomeneve optike.

Ligjet e ndërtimit të imazhit shërbejnë si bazë për ndërtimin e instrumenteve të ndryshme optike. Pjesa kryesore e çdo pajisjeje optike është një lloj sistemi optik. Në disa pajisje optike, imazhi merret në një ekran, ndërsa pajisjet e tjera janë krijuar për të punuar me syrin. në rastin e fundit, pajisja dhe syri përfaqësojnë një sistem të vetëm optik, dhe imazhi merret në retinën e syrit.

Duke studiuar disa Vetitë kimike substancave, shkencëtarët shpikën një mënyrë për të rregulluar imazhet në sipërfaqe të ngurta dhe për të projektuar imazhe në këtë sipërfaqe ata filluan të përdorin sisteme optike të përbëra nga lente. Kështu, bota mori kamera fotografike dhe filmike, dhe me zhvillimin e mëvonshëm të elektronikës, u shfaqën kamerat video dhe dixhitale.

Për të studiuar objekte të vogla që janë pothuajse të padukshme për syrin, përdoret një xham zmadhues dhe nëse zmadhimi i tij nuk mjafton, atëherë përdoren mikroskopët. Mikroskopët optikë modernë ju lejojnë të zmadhoni imazhet deri në 1000 herë, dhe mikroskopët elektronikë dhjetëra mijëra herë. Kjo bën të mundur studimin e objekteve në nivel molekular.

Hulumtimi modern astronomik nuk do të ishte i mundur pa "borinë e Galileos" dhe "borinë e Keplerit". Tubi Galilean, i përdorur shpesh në dylbi të zakonshme të teatrit, jep një imazh të drejtpërdrejtë të objektit, ndërsa tubi i Keplerit jep një imazh të përmbysur. Si rezultat, nëse tubi Kepler do të përdoret për vëzhgime tokësore, atëherë ai është i pajisur me një sistem mbështjellës (një lente shtesë ose një sistem prizmash), si rezultat i të cilit imazhi bëhet i drejtpërdrejtë. Një shembull i një pajisjeje të tillë janë dylbi prizëm.

Avantazhi i tubit Kepler është se ka një imazh shtesë të ndërmjetëm, në rrafshin e të cilit mund të vendoset një shkallë matës, një pllakë fotografike për të bërë fotografi etj. Si rezultat, në astronomi dhe në të gjitha rastet që lidhen me matjet, përdoret tubi Kepler.

Së bashku me teleskopët e ndërtuar si një teleskop - refraktorët, teleskopët pasqyrë (reflektues) ose reflektorët, janë shumë të rëndësishëm në astronomi.

Aftësitë e vëzhgimit që ofron çdo teleskop përcaktohen nga diametri i hapjes së tij. Prandaj, që në kohët e lashta, mendimi shkencor dhe teknik ka pasur për qëllim gjetjen

metodat për të bërë pasqyra dhe lente të mëdha.

Me ndërtimin e çdo teleskopi të ri, rrezja e Universit që vëzhgojmë zgjerohet.

Perceptimi vizual i hapësirës së jashtme është një veprim kompleks në të cilin një rrethanë thelbësore është që në kushte normale përdorim dy sy. Falë lëvizshmërisë së madhe të syve, ne rregullojmë shpejt një pikë të një objekti pas tjetrës; në të njëjtën kohë, ne mund të vlerësojmë distancën me objektet në fjalë, si dhe t'i krahasojmë këto distanca me njëra-tjetrën. Ky vlerësim jep një ide për thellësinë e hapësirës, shpërndarjen vëllimore të detajeve të një objekti dhe bën të mundur vizionin stereoskopik.

Imazhet stereoskopike 1 dhe 2 shikohen duke përdorur thjerrëzat L 1 dhe L 2, secila të vendosur para njërit sy. Fotografitë janë të vendosura në rrafshet fokale të lenteve, dhe për këtë arsye imazhet e tyre qëndrojnë në pafundësi. Të dy sytë janë të akomoduar në pafundësi. Imazhet e të dy fotografive perceptohen si një objekt reliev i shtrirë në rrafshin S.

Stereoskopi aktualisht përdoret gjerësisht për të studiuar imazhet e terrenit. Me fotografimin e zonës nga dy pika fitohen dy fotografi, duke parë të cilat përmes një stereoskopi shihet qartë terreni. Mprehtësia më e madhe e shikimit stereoskopik bën të mundur përdorimin e një stereoskopi për të zbuluar dokumente të falsifikuara, para, etj.

Në instrumentet optike ushtarake të destinuara për vëzhgim (dylbi, stereo), distancat midis qendrave të lenteve janë gjithmonë shumë më të mëdha se distanca midis syve dhe objektet e largëta duken shumë më të dukshme sesa kur vëzhgohen pa pajisje.

Studimi i vetive të dritës që udhëton në trupa me një indeks të lartë thyerjeje çoi në zbulimin e reflektimit total të brendshëm. Kjo veti përdoret gjerësisht në prodhimin dhe përdorimin e fibrave optike. Fibra optike lejon që çdo rrezatim optik të transmetohet pa humbje. Përdorimi i fibrës optike në sistemet e komunikimit ka bërë të mundur marrjen e kanaleve me shpejtësi të lartë për marrjen dhe dërgimin e informacionit.

Reflektimi total i brendshëm lejon përdorimin e prizmave në vend të pasqyrave. Dylbi dhe periskopi prizmatik janë ndërtuar mbi këtë parim.

Përdorimi i lazerëve dhe i sistemeve të fokusimit bën të mundur fokusimin e rrezatimit lazer në një pikë, i cili përdoret në prerjen e substancave të ndryshme, në pajisjet për leximin dhe shkrimin e CD-ve dhe në matësat lazer.

Sistemet optike përdoren gjerësisht në gjeodezi për matjen e këndeve dhe lartësive (nivele, teodolite, sekstante, etj.).

Përdorimi i prizmave për të ndarë dritën e bardhë në spektra çoi në krijimin e spektrografëve dhe spektroskopëve. Ato ju lejojnë të vëzhgoni spektrat e përthithjes dhe emetimit të ngurta dhe gazet. Analiza spektrale ju lejon të zbuloni përbërje kimike substancave.

Përdorimi i sistemeve optike më të thjeshta - thjerrëzat e holla, lejoi që shumë njerëz me defekte në sistemin vizual të shohin normalisht (syze, thjerrëza, etj.).

Falë sistemeve optike janë bërë shumë zbulime dhe arritje shkencore.

Sistemet optike përdoren në të gjitha fushat e veprimtarisë shkencore, nga biologjia në fizikë. Prandaj, mund të themi se fusha e aplikimit të sistemeve optike në shkencë dhe teknologji është e pakufishme. [4.6]

konkluzioni.

Bibliografi.

1. Artsybyshev S.A. Fizikë - M.: Medgiz, 1950. - 511 f.

2. Zhdanov L.S. Zhdanov G.L. Fizikë për institucionet arsimore të mesme - M.: Nauka, 1981. - 560 f.

3. Landsberg G.S. Optika - M.: Nauka, 1976. - 928 f.

4. Landsberg G.S. Libër mësimi i fizikës fillore. - M.: Nauka, 1986. - T.3. - Vitet 656.

5. Prokhorov A.M. Enciklopedia e Madhe Sovjetike. - M.: Enciklopedia Sovjetike, 1974. - T.18. - 632s.

6. Sivukhin D.V. Lëndë e përgjithshme në fizikë: Optika - M.: Nauka, 1980. - 751 f.

Një nga degët e lashta dhe voluminoze të fizikës është optika. Arritjet e tij përdoren në shumë shkenca dhe fusha të veprimtarisë: inxhinieri elektrike, industri, mjekësi dhe të tjera. Nga artikulli mund të zbuloni se çfarë studion kjo shkencë, historinë e zhvillimit të ideve rreth saj, arritjet më të rëndësishme dhe cilat sisteme dhe instrumente optike ekzistojnë.

Çfarë studion optika?

Emri i kësaj disipline është me origjinë greke dhe përkthehet si "shkenca e perceptimit vizual". Optika është një degë e fizikës që studion natyrën e dritës, vetitë e saj dhe ligjet që lidhen me përhapjen e saj. Kjo shkencë studion natyrën e dritës së dukshme, rrezatimit infra të kuqe dhe ultravjollcë. Meqenëse është falë dritës që njerëzit janë në gjendje të shohin botën përreth tyre, kjo degë e fizikës është gjithashtu një disiplinë e lidhur me perceptimin vizual të rrezatimit. Dhe nuk është çudi: syri është një sistem kompleks optik.

Historia e formimit të shkencës

Optika filloi në kohët e lashta, kur njerëzit u përpoqën të kuptonin natyrën e dritës dhe të kuptonin se si mund të shihnin objektet në botën përreth.

Filozofët e lashtë e konsideronin dritën e dukshme ose si rreze që dalin nga sytë e një personi, ose një rrjedhë grimcash të vogla që shpërndahen nga objektet dhe hyjnë në sy.

Më pas, natyra e dritës u studiua nga shumë shkencëtarë të shquar. Isak Njutoni formuloi një teori rreth trupave - grimcave të vogla të dritës. Një tjetër shkencëtar, Huygens, parashtroi teorinë e valës.

Natyra e dritës vazhdoi të eksplorohej nga fizikanët e shekullit të 20-të: Maxwell, Planck, Einstein.

Aktualisht, hipotezat e Njutonit dhe Huygens janë të bashkuara në konceptin e dualitetit valë-grimcë, sipas të cilit drita ka vetitë e grimcave dhe valëve.

Seksionet

Lënda e hulumtimit të optikës nuk është vetëm drita dhe natyra e saj, por edhe instrumentet për këtë hulumtim, ligjet dhe vetitë e këtij fenomeni dhe shumë më tepër. Prandaj, shkenca ka disa seksione kushtuar aspekteve individuale të kërkimit.

optikë gjeometrike;
valë;
kuantike.

Çdo seksion do të diskutohet në detaje më poshtë.

Optika gjeometrike

Në këtë seksion ekzistojnë ligjet e mëposhtme të optikës:

Ligji për drejtësinë e përhapjes së dritës që kalon nëpër një mjedis homogjen. Një rreze drite konsiderohet si një vijë e drejtë përgjatë së cilës kalojnë grimcat e dritës.

Ligji i reflektimit:

Rrezet rënëse dhe të reflektuara, si dhe pingulja me ndërfaqen midis dy mediave, të rindërtuara në pikën e rënies së rrezes, shtrihen në të njëjtin rrafsh ( rrafshi i incidencës). Këndi i reflektimit γ është i barabartë me këndin e rënies α.

Ligji i thyerjes:

Rrezet rënëse dhe ato të përthyera, si dhe pingulja me ndërfaqen ndërmjet dy mediave, të rindërtuara në pikën e rënies së rrezes, shtrihen në të njëjtin rrafsh. Raporti i sinusit të këndit të rënies α me sinusin e këndit të thyerjes β është një vlerë konstante për dy media të dhëna.

Lentet janë një mjet për të studiuar vetitë e dritës në optikën gjeometrike.

Thjerrëza është një trup transparent, i aftë për të transmetuar dhe modifikuar.Ato ndahen në konveks dhe konkavë, si dhe në grumbullim dhe shpërndarje. Lente është përbërësi kryesor i të gjitha instrumenteve optike. Kur trashësia e tij është e vogël në krahasim me rrezet e sipërfaqeve, quhet e hollë. Në optikë, formula për një lente të hollë duket si kjo:

1/d + 1/f = D, ku

d është distanca nga objekti në thjerrëza; f është distanca nga imazhi nga lentet; D është fuqia optike e thjerrëzës (e matur në dioptra).

Optika valore dhe konceptet e saj

Meqenëse dihet se drita ka të gjitha vetitë e një valë elektromagnetike, një degë e veçantë e fizikës studion manifestimet e këtyre vetive. Ajo quhet optikë valore.

Konceptet bazë të kësaj dege të optikës janë dispersioni, interferenca, difraksioni dhe polarizimi.

Fenomeni i dispersionit u zbulua nga Njutoni falë eksperimenteve të tij me prizmat. Ky zbulim është një hap i rëndësishëm drejt kuptimit të natyrës së dritës. Ai zbuloi se përthyerja e rrezeve të dritës varet nga ngjyra e tyre. Ky fenomen u quajt dispersion ose shpërndarje e dritës. Tani dihet se ngjyra varet nga gjatësia e valës. Për më tepër, ishte Njutoni ai që propozoi konceptin e spektrit për të treguar shiritin e ylberit të marrë nga dispersioni përmes prizmave.

Konfirmimi i natyrës valore të dritës është ndërhyrja e valëve të saj, e zbuluar nga Jung. Ky është emri që i jepet mbivendosjes së dy ose më shumë valëve njëra mbi tjetrën. Si rezultat, mund të shihet fenomeni i forcimit dhe dobësimit të dridhjeve të dritës në pika të ndryshme të hapësirës. Manifestimet e bukura dhe të njohura të ndërhyrjes për të gjithë janë flluskat e sapunit dhe filmi me ngjyrë ylberi i benzinës së derdhur.

Të gjithë përjetojnë fenomenin e difraksionit. Ky term është përkthyer nga latinishtja si "i thyer". Difraksioni në optikë është përkulja e valëve të dritës rreth skajeve të pengesave. Për shembull, nëse vendosni një top në shtegun e një rreze drite, unazat e alternuara do të shfaqen në ekranin pas tij - të lehta dhe të errëta. Ky quhet model difraksioni. Jung dhe Fresnel studiuan fenomenin.

Koncepti i fundit kyç në optikën valore është polarizimi. Drita quhet e polarizuar nëse drejtimi i lëkundjeve të saj valore është i renditur. Meqenëse drita është një valë gjatësore dhe jo tërthore, dridhjet ndodhin ekskluzivisht në drejtim tërthor.

Optika kuantike

Drita nuk është vetëm një valë, por edhe një rrjedhë grimcash. Në bazë të këtij komponenti të tij, u ngrit një degë e tillë e shkencës si optika kuantike. Pamja e saj lidhet me emrin e Max Planck.

Një kuant është çdo pjesë e diçkaje. Dhe në këtë rast po flasim për kuanta të rrezatimit, domethënë pjesë të dritës të emetuara gjatë tij. Fjala fotone përdoret për të treguar grimcat (nga greqishtja φωτός - "dritë"). Ky koncept u propozua nga Albert Einstein. Në këtë seksion të optikës, formula e Ajnshtajnit E=mc 2 përdoret gjithashtu për të studiuar vetitë e dritës.

Objektivi kryesor i këtij seksioni është studimi dhe karakterizimi i ndërveprimit të dritës me lëndën dhe studimi i përhapjes së saj në kushte atipike.

Vetitë e dritës si një rrjedhë grimcash shfaqen në kushtet e mëposhtme:

rrezatimi termik;
efekt fotoelektrik;
proceset fotokimike;
emetimi i stimuluar etj.

Në optikën kuantike ekziston koncepti i dritës jo klasike. Fakti është se karakteristikat kuantike të rrezatimit të dritës nuk mund të përshkruhen brenda kornizës së optikës klasike. Drita jo-klasike, për shembull, me dy foton, e ngjeshur, përdoret në fusha të ndryshme: për kalibrimin e fotodetektorëve, për matje të sakta, etj. Një aplikim tjetër është kriptografia kuantike - një metodë sekrete e transmetimit të informacionit duke përdorur kode binare, ku një drejtim vertikalisht Fotonit i është caktuar 0, dhe një i drejtuar horizontalisht - 1.

Rëndësia e optikës dhe instrumenteve optike

Në cilat fusha ka gjetur aplikimin kryesor teknologjia optike?

Së pari, pa këtë shkencë nuk do të kishte instrumente optike të njohura për çdo person: teleskop, mikroskop, kamera, projektor dhe të tjerët. Me ndihmën e lenteve të zgjedhura posaçërisht, njerëzit ishin në gjendje të eksploronin mikrokozmosin, universin, objektet qiellore, si dhe kapnin dhe transmetonin informacione në formën e imazheve.

Përveç kësaj, falë optikës, u zbuluan një sërë zbulimesh të rëndësishme në fushën e natyrës së dritës, vetitë e saj, fenomenet e ndërhyrjes, polarizimit dhe të tjera.

Së fundi, optika u përdor gjerësisht në mjekësi, për shembull, në studimin e rrezatimit me rreze X, në bazë të të cilit u krijua një pajisje që shpëtoi shumë jetë. Falë kësaj shkence u shpik edhe lazeri, i cili përdoret gjerësisht në ndërhyrjet kirurgjikale.

Optika dhe vizioni

Syri është një sistem optik. Falë vetive të dritës dhe aftësive të organeve të vizionit, ju mund të shihni botën përreth jush. Fatkeqësisht, pak njerëz mund të mburren me vizion të përsosur. Me ndihmën e kësaj disipline është bërë e mundur rikthimi i aftësisë së njerëzve për të parë më mirë me ndihmën e syzeve dhe lenteve të kontaktit. Prandaj, institucionet mjekësore të përfshira në përzgjedhjen e produkteve të korrigjimit të shikimit morën gjithashtu emrin përkatës - optikë.

Mund ta përmbledhim. Pra, optika është shkenca e vetive të dritës, që prek shumë fusha të jetës dhe ka një aplikim të gjerë në shkencë dhe në jetën e përditshme.