Оптика — это раздел физики, изучающий природу светового излучения, его распространение и взаимодействие с веществом. Световые волны — это электромагнитные волны. Длина волны световых волн заключена в интервале [0,4·10-6 м ÷ 0,76·10-6 м]. Волны такого диапазона воспринимаются человеческим глазом.
Свет распространяется вдоль линий, называемых лучами. В приближении лучевой (или геометрической) оптики пренебрегают конечностью длин волн света, полагая, что λ→0. Геометрическая оптика во многих случаях позволяет достаточно хорошо рассчитать оптическую систему. Простейшей оптической системой является линза.
При изучении интерференции света следует помнить, что интерференция наблюдается только от когерентных источников и что интерференция связана с перераспределением энергии в пространстве. Здесь важно уметь правильно записывать условие максимума и минимума интенсивности света и обратить внимание на такие вопросы, как цвета тонких пленок, полосы равной толщины и равного наклона.
При изучении явления дифракции света необходимо уяснить принцип Гюйгенса-Френеля, метод зон Френеля, понимать, как описать дифракционную картину на одной щели и на дифракционной решетке.
При изучении явления поляризации света нужно понимать, что в основе этого явления лежит поперечность световых волн. Следует обратить внимание на способы получения поляризованного света и на законы Брюстера и Малюса.
Смотрите также основные формулы по физике — колебания и волны
Таблица основных формул по оптике
| Физические законы, формулы, переменные | Формулы оптики |
|---|---|
|
Абсолютный показатель преломления
где с — скорость света в вакууме, с=3·108 м/с, v — скорость распространения света в среде. |
|
|
Относительный показатель преломления
где n2 и n1 — абсолютные показатели преломления второй и первой среды. |
|
|
Закон преломления
где i — угол падения, r — угол преломления. |
|
|
Формула тонкой линзы
где F — фокусное расстояние линзы, d — расстояние от предмета до линзы, f — расстояние от линзы до изображения. |
|
|
Оптическая сила линзы
где R1 и R2 — радиусы кривизны сферических поверхностей линзы. Для выпуклой поверхности R>0. Для вогнутой поверхности R |
|
|
Оптическая длина пути:
где n — показатель преломления среды; r — геометрическая длина пути световой волны. |
|
|
Оптическая разность хода:
L1 и L2 — оптические пути двух световых волн. |
|
|
Условие интерференционного
максимума: минимума: где λ0 — длина световой волны в вакууме; m — порядок интерференционного максимума или минимума. |
|
|
Оптическая разность хода в тонких пленках
в отраженном свете: в проходящем свете: где d — толщина пленки; i — угол падения света; n — показатель преломления. |
|
|
Ширина интерференционных полос в опыте Юнга:
где d — расстояние между когерентными источниками света; L — расстояние от источника до экрана. |
|
|
Условие главных максимумов дифракционной решетки:
где d — постоянная дифракционной решетки; φ — угол дифракции. |
|
|
Разрешающая способность дифракционной решетки:
где Δλ — минимальная разность длин волн двух спектральных линий, разрешаемых решеткой; m — порядок спектра; N — общее число щелей решетки. |
|
|
Закон Малюса:
где I0 — интенсивность плоско-поляризованного света, падающего на анализатор; I — интенсивность света, прошедшего через анализатор; α — угол между плоскостью поляризации падающего света и главной плоскостью анализатора. |
|
|
Связь интенсивности естественного света Iест с интенсивностью света, прошедшего поляризатор (и падающего на анализатор):
где k — относительная потеря интенсивности света в поляризаторе. |
|
| Дисперсия вещества | |
| Средняя дисперсия | |
| Групповая скорость света | |
| Фазовая скорость света |
