Основные явления, связанные со светом

Преломление -изменение направления распространения луча света, когда он переходит из одной среды в другую, например, из вакуума или воздуха в стекло или воду. Количественной характеристикой степени преломления является показатель преломления:

n=sing/sin a, (3.1)

где sing синус угла падения на поверхность призмы луча света; sin a - синус угла выхода луча света из призмы. Показатель преломления - это

константа, не связанная с величиной угла падения светового луча. указывающая на показатель преломления преломляющей среды по сравнению со средой, из которой исходит луч.
Дисперсия – явление рассеивания света при поступлении его в ту или иную среду. Причиной дисперсии является то, что показатель преломления среды зависит от длины волны светового луча, проходящего через среду. (рис.3.2.). Иногда это явление называют также цветовой дисперсией.
Человеческий глаз в состоянии чувствовать монохроматические световые волны в диапазоне от 400 мм (пурпурные) до 700 мм (красные). В этом диапазоне разница в показателе преломления между двумя различными длинами волн называется частичной дисперсией.

Дисперсия света в призме

Рис.2.2.

Отражение. Отражение отличается от преломления тем, что представляет собой явление, ведущее к тому, что часть света, падающего на стекло или на другую среду, отделяется и идет в совершенно новом направлении (рис.3.3.). Направление движения одинаково, независимо от длины волны. Когда свет попадает в линзу, не имеющую противоотражательного покрытия, и выходит из нее, то приблизительно 5% света отражается на границу между стеклом и воздухом. Количество отраженного света зависит от показателя преломления стеклянного материала.

Отражение света

Рис.2.3.

Дифра́кция све́та

Дифракция света — явление наблюдаемое при распространении света в среде с резкими неоднородностями. Свет отклоняется от прямолинейного распространения при прохождении его через малое отверстие или узкие щели (0,1—1,0 мм). В этом случае лучи света распространяются не только прямо, но и в стороны, отчего вокруг светлого кружка или светлой полосы появляется цветная кайма — дифракционные кольца или полосы (рис.3.4.). Первые легко наблюдать, если смотреть сквозь малое отверстие на стоящий недалеко источник света. Чем меньше отверстие, тем больше диаметр первого кольца дифракции. С увеличением отверстия его диаметр уменьшается. Дифракция ухудшает резкость изображения при очень сильном диафрагмировании объектива. Вследствие дифракции при освещении непрозрачных экранов на границе тени, где, согласно законам геометрической оптики должен был бы происходить скачкообразный переход от тени к свету, наблюдается ряд светлых и тёмных дифракционных полос.

Дифракционные явления были хорошо известны ещё во времена Ньютона, но объяснить их на основе господствовавшей в то время корпускулярной теории света оказалось невозможным. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом. Независимо от него французский ученый О. Френель развил количественную теорию дифракционных явлений (1818 г.). Подтверждение теории Френеля на опыте явились одним из основных доказательств волновой природы света. В настоящее время это теория носит название принцип Гюйгенса–Френеля и в ряде практически важных случаев решение дифракционных задач на основе этого принципа даёт достаточно хороший результат.

 

 

Дифракция света

Рис.2.4.

Оптическая ось -прямая, связывающая центральные точки сферических поверхностей по обе стороны линзы. Другими словами, оптическая ось это гипотетическая центральная линия, связывающая центр кривизны на каждой поверхности линзы. В объективах, состоящих из нескольких линз, крайне важно, чтобы оптическая ось каждой линзы идеально совпадала с оптическими осями всех других линз. В особенности это относится к Зум-объективам, построенным из нескольких групп линз, которые движутся сложным образом. Для поддержания надлежащей оптической соосности необходима исключительно точная конструкция тубуса объектива.

Параксиальный луч -световой луч, проходящий вблизи оптической оси и наклоненный под очень небольшим углом к оптической оси (рис.3.5.). Точка, в которой сходятся параксиальные лучи, называется параксиальной фокальной точкой. Поскольку изображение, формируемое монохроматическим параксиальным лучом, в принципе свободно от аберрации, параксиальный луч играет большую роль в понимании основ действия систем линз.

 

.

Рис.2.5.