Сəулелік оптика. Жарықтың шағылу жəне сыну заңдары. Толық ішкі шағылу.

Оптика (гр. optіke – көзбен қабылдау жөніндегі ғылым, optas – көрінетін) – физиканың сәуле (жарық) шығару табиғатын, жарықтың таралуын және оның затпен әсерлесу құбылыстарын зерттейтін бөлімі. Геометриялық (cəулелік) оптика — оптиканың жарықты геом. сызық ретінде қарастыра отырып, жарықтың таралу заңдарын зерттейтін бөлімі. Бойымен жарық энергиясы ағыны таралатын геом. сызық жарық сәулесі деп аталады. Жарық сәулесі түсінігін оптикалық біртекті емес ортада жарық дифракциясы ескерілмеген жағдайда ғана пайдалануға болады. Ал бұл жарық толқынының ұзындығы біртекті емес орта мөлшерінен көп кіші болған жағдайда мүмкін. Жарықтың шағылу заңдары. а)Бетке түскен сəуле, одан шағылған сəуле жəне сол бетке түсу нүктесі арқылы жүргізілген нормаль бір жазықтықта жатады. б) Шағылу бұрышы (β) мен түсу бұрышы(i) өзара тең: i = β (1) Осы айтылған заңдар тек жарық жалтыр тегіс беттен шағылғанда ғана орындалады. Егер жарық түскен бет күңгірт немесе кедір-бұдыр болса, онда жарық барлық жаққа бытырай шағылады, яғни жарық шашырайды. Жарықтың сыну заңдары.

а) Түскен сəуле, сынған сəуле жəне түсу нүктесі арқылы екі ортаның шекара бетіне жүргізілген нормаль бір жазықтықта жатады.

б) Түсу бұрышы (i) синусының сыну бұрышы (r) синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болады: sini/sinr=n21=n2/n1 n21 - 2-ортаның бір ортаға қатысты сыну көрсеткіші деп аталады, ол шекарасынан жарық өтетін орталардың қасиеттеріне тəуелді. i мен r бұрышының үлкен кішілігіне байланысты емес. Жарықтың шағылуы жəне сыну заңдарын Ферма принципі делінетін жалпы қағида салдары деп қарастыруға болады. Жарықтың жазық бетте шағылу жəне сынуы. 1. Жарықтың жазық айнадан шағылуы.Тегістелген жылтыр жазық бет жазық айна деп аталады. Мысалы, S жарқырауық нүктеден шыққан SA жəне SD сəулелері жазық айнадан шағылып, AB жəне DE бағыттары бойынша кетеді, оларды кері бағыттасозсақ, олардың созындысы S//S нүктесінде қиылысады. Осы S / нүктесі S нүктесінің жорамал кескіні. Суретке қарағанда CS / = CS. Сөйтіп нүктенің жазық айнадағы кескіні жорамал, айнаның сырт жағында болады, оның айна бетінен қашықтықтағы нүктенің айнадан қашықтығына тең болады. Осылайнүкте кескіні нүкте болады деп болжап, сызықтық фигураның жазық айнадағы кескіндерін оп-оңай салуға болады.

Жарық тығыздығы кем ортадан тығыздығы артық ортаға өткенде сынған сəуле түсу нүктесінен жүргізілген нормальға жақындайды немесе тығыздығы артық ортадан тығыздығы кем ортаға өткенде нормальдан қашықтайды. r -түсу бұрышы, i - сыну бұрышы болса, онда r үлкейген сайын i да үлкейе береді, түсу бұрышы белгілі бір шамаға (0 r -ге) теңелгенде сыну бұрышы i = π/2 болады да, сынған сəуле ауа мен судың шекаралық бетімен сырғанай таралады. Тəжірибеге қарағанда, егер жарықтың түсу

бұрышы r > r0 болса, онда жарық шекаралық беттен өтпейді, түскен жарық түгел шағылып, кейін серпіледі.

Жарық оптикалық тығыздығы артық ортадан тығыздығы

кем ортаға өткенде байқалатын осы құбылыс толық ішкі

шағылу деп, r0 толық ішкі шағылу бұрышы немесе шекті

бұрыш деп аталады. Шекті бұрыштың мəнін жарық сыну

заңына сүйеніп табуға болады. Бұл заң бойынша:

nsin r0= sin i; (1)i = π/2; sin i = 1; Олай болса, sin r0 = 1/n; (2)

Жарық екі ортаның шекарасында шағылғанда және сынғанда азды-көпті поляризацияланады.Енді жарықтың мөлдір екі диэлектрлік орта шекарасында поляризациялануын қарастырайық.Ол үшін бір SO табиғи жарық сәулесі ZZ′ шағылу жазық пластинка бетіне i′ бұрышпен түсіп, сол нүктеде i′ бұрышпен шағылатын болсын.Шағылған ОС сәулесі D поляроидтан өтіп, экранды жарықтандырады.Поляроидты бұру арқылы экрандағы жарықталынудың күшін өзгертуге болады.Егер экрандағы жарықталынудың интенсивтігі өзгерсе, онда жарық сәулесінің поляризацияланғандығын байқаймыз.Сонымен қатар, шағылған сәуленің поляризациялануы оның түсу бұрышына да байланысты.Егер де бүһұрыштың шамасы 0-90˚ -қа дейін өзгертсек,онда шағылған сәуле поляризациясының шамасы алғашқы кезде өседі де,түсу бұрышының белгілі бір шамасында i өзнің ең максимал мәніне жетіп, толық поляризацияланады да,сосын кеми бастайды.Ағылшын физигі Д.Брюстер (1781-1863) көптеген эксперименттердің нәтижесінен 1811 ж. Мынадай қорытынды жасайды, яғни жарықтың поляризациялану бұрышының тангенсі жарық шағылатын ортаның сыну көрсеткішіне тең болады: tgi = n.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: