39. Геометрийн оптикийн элементүүд. Оптикийн үндсэн хууль. Бүрэн тусгал.
Оптик (грек хэлнээс optike - харааны хувьд) - гэрлийн мөн чанар, шинж чанар, түүний цацраг ба тархалтын үйл явц, гэрлийн материйн харилцан үйлчлэл зэргийг судалдаг физикийн хэсэг. Оптик нь хэт ягаан, харагдахуйц болон хэт улаан туяаны бүс нутгийг хамарсан өргөн хүрээний цахилгаан соронзон долгионыг судалдаг.
1. 1. Геометрийн оптикийн элементүүд.
Геометрийн оптик - Энэ бол гэрлийн туяа тархдаг шулуун шугамаар дүрслэгдсэн физикийн нэг салбар юм. Геометрийн оптикийн хуулиуд нь гэрэл нь оптик системээр дамжих үед зураг бүтээхэд хэрэглэгддэг. Эдгээр нь дараахь хуулиуд юм.
1. Гэрлийн шулуун шулуун тархалтын хууль Нэг төрлийн тунгалаг орчинд гэрэл нь шулуун гэдсээр тархдаг болохыг гэрлийн жижиг эх үүсвэрээр гэрэлтсэн тунгалаг биетэй хурц хил хязгаар бүхий сүүдэр байгааг нотолж байна.
2. Гэрлийн туяанаас хараат бус байх тухай хуульБайна. Бусадтай хослуулах үед гэрлийн туяа бүр бусад цацрагуудаас үл хамааран биеэ авч явдаг. superposition зарчим үнэн юм.
Хэрэв гэрлийн туяа хоёр тунгалаг мэдээллийн хэрэгслийн хил дээр унавал 1-р ослын туяаг тусгасан 2-т хувааж хугарсан 3-т оруулна (Зураг 1.1). Өнцөг би, би’ ба ртус тусын тусгал, тусгал, хугарлын өнцөг гэж нэрлэдэг.
3. Гэрлийн тусгалын тухай хуульБайна. Ослын гэрлийн туяа нь хоёр хэвлэл мэдээллийн хил дээр, хэвийн үзэгдэх цэг рүү чиглэсэн, тусгасан туяа нь ижил хавтгайд хэвтдэг; тархах өнцөг нь тусгах өнцөгтэй тэнцүү байна би = би’ (Зураг 1.1).
4. Гэрлийн хугарлын хууль. Хоёр хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хоорондын туяа, хугарсан туяа, хэвийн газарт сэргээгдсэн цацрагийн осол нь ижил хавтгайд байрладаг; Өгөгдсөн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь өгөгдсөн хоёр мэдээллийн хувьд тогтмол байна (Снеллийн хууль).
хаана n 21 нь эхнийхтэй харьцуулахад хоёрдахь орчны харьцангуй үзүүлэлт юм.
n 21 = n 2 /n 1 ,
хаана n 2 ба n 1 - хоёр дахь болон эхний мэдээллийн хэрэгслийн үнэмлэхүй хугарлын үзүүлэлтүүд.
Туйлын хугарлын индекс вакуум дахь гэрлийн хурдыг тухайн орчин дахь гэрлийн хурдны харьцаатай тэнцүү n-ийн утга гэж нэрлэдэг бодис: n= в/ υ
Байна. Эхний орчинд оруулъя n 1 = в/ υ
1, хоёр дахь нь n 2 = в/ υ
2 тэгээд 
Байна. Тиймээс харьцангуй хугарлын индексийн физик утга нь нэг орчин дахь гэрлийн хурд нөгөөгөөсөө хэдэн дахин их байгааг харуулж байна.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдэл.
Дотроо 
илүү том үнэмлэхүй хугарлын индекс бүхий материалыг оптик нягтралтай гэж үздэг. Гэрлийн туяа нь оптик нягтралтай орчноос оптик бага нягт руу шилжье. n 2 < n 1. Снеллийн хуулиас ийм зүйл гардаг би< рБайна. Хэрэв та тархалтын өнцгийг ихэсгэж чадвал (1.2-р зураг) та ийм өнцгийг олж чадна би pr, хугарлын өнцөг р нь π / 2-тэй тэнцэнэ (цацраг 3-3 '). Ийм өнцөг би pr дуудсан ахиуБайна. Өвчний ирмэг дээр би >
би Гэрлийн цацраг нь хоёрдахь хэсэгт шилжихээ больсон боловч интерфэйсээр бүрэн тусгагдсан байдаг. Энэ үзэгдлийг нэрлэдэг бүрэн дотоод тусгалБайна. Тиймээс нийт дотоод тусгалын үзэгдэл нь илүү нягтрал багатай, бага нягт орчинд шилжих үед л ажиглагддаг би >
би жишээ нь, туяа шилэн хэсгээс дамжвал ( n Агаарт (1 \u003d 1.5) n 2 \u003d 1) бол тархалтын хязгаарын өнцөг ≈ 42º байна.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдлийг дуран, перископ, оптик утас, рефрактометрүүдэд өргөн ашигладаг.
Хуудас 1
Нийт дотоод тусгалын үзэгдэл шилэн кабелийн төвд байрладаг бөгөөд шилэн хананаас олон тусгалын үр дүнд зураг дамждаг бөгөөд тохиолдлын гэрлийн эрчмийн 99 хүртэлх хувь нь хадгалагддаг.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдлийг шилэн кабелийн доор байрладаг. Гэрэл нь хүрээлэн буй орчноос илүү өндөр хугарлын индекс бүхий шилэн дагуу тархдаг бөгөөд нийт дотоод тусгалаас болж энэ нь гардаггүй бөгөөд энэ нь шилэн нугалалтыг давтдаг.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдэл нь гэрлийн туяа нь оптикийн нягтрал багатай, бага нягтралтай орчинд шилжих үед тохиолддог. Дотоод тусгалын хувьд гэрлийн туяаг тусгасан ба хугарсан бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваах схемийг Зураг дээр үзүүлэв. 7.1. Снеллийн хуулийн дагуу Oi p arcsin 2I-ийн тэгшитгэлээр тодорхойлогддог тодорхой эгзэгтэй утгыг давсан тохиолдолд хугарлын өнцөг нь нарийн төвөгтэй болно.
Оптик шилэн дэх гэрлийн тархалтыг хянах нийт дотоод эргэлтийн үзэгдэл 19-р зуунд мэдэгдэж байсан. Бүрээсгүй шилэн шилэн эдлэлийг 1920-иод онд хийсэн боловч шилэн кабелийн хөгжил нь 1950-иад оноос эхэлсэн бөгөөд наалдсан давхаргыг ашиглах нь оптик шилний шинж чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулахад хүргэсэн юм. Шилэн кабель нь дараа нь зураг дамжуулахад шилэн кабелийг ашиглах зорилготойгоор маш хурдан хөгжиж байв. 1967 онд хэвлэгдсэн "Капани" ном нь шилэн кабелийн салбарт тэр үеийн ололт амжилтуудын тоймыг өгдөг.
Оптик шилэн дэх гэрлийн тархалтыг хянах нийт дотоод эргэлтийн үзэгдэл 19-р зуунд мэдэгдэж байсан. Бүрээсгүй шилэн шилэн эдлэлийг 1920-иод онд хийсэн боловч шилэн кабелийн хөгжил нь 1950-иад оноос эхэлсэн бөгөөд наалдсан давхаргыг ашиглах нь оптик шилний шинж чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулахад хүргэсэн юм. Шилэн кабель нь дараа нь зураг дамжуулахад шилэн кабелийг ашиглах зорилготойгоор маш хурдан хөгжиж байв. 1967 онд хэвлэгдсэн "Капани" ном нь шилэн кабелийн салбарт тэр үеийн ололт амжилтуудын тоймыг өгдөг.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдлийг практикт өргөн ашигладаг. Энэ нь олон оптик цацруулагч призмийг бий болгох үндэс суурь юм. Үүнтэй ижил үзэгдэл нь оптик хэмжих хэрэгслийн сүлжээнд хадгалсан цус харвалтыг гэрэлтүүлдэг.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдэл нь гэрлийн урсгалын эрчимийг алдалгүйгээр дамжуулах шаардлагатай тохиолдолд өргөн хэрэглэгддэг. Цөмийн физикийн хувьд лукит эсвэл бусад хуванцар материалаас үүссэн оптик утас нь ионжуулагч бөөмийг фотомультиплерээр дамжуулж гэрэл цахилгаан дамжуулахад ашигладаг бөгөөд энэ гэрэл нь ашигтай цахилгаан дохио болж хувирдаг. Зурган дамжуулагч нь зай багатай, эсвэл түүний уншилтыг гажуудуулж буй соронзон талбараас болж скрининг болороос хол зайд байрладаг. Хэрэв долгионы урттай харьцуулахад эсийн хөндлөн хэмжээ их байвал хавтгай хил хязгаарыг харгалзан үзэх нь ойролцоогоор үнэн юм. Хэрэв диэлектрикийн хөндлөн хэмжигдэхүүнүүд нь долгионы уртын дарааллаар хийгдсэн бол эсийн тодорхой геометрийг харгалзан үзэх шаардлагатай.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдлийг уян хатан шилэн кабельд ашигладаг. Хэрэв гэрэл нь нимгэн шилэн саваа (шилэн) төгсгөл рүү чиглэсэн бол саваа хананд унах өнцөг нь хязгаарын өнцөгөөс давж гарна.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдлийг Зураг дээр дүрсэлсэн гайхалтай үзүүлэлтийн туршлагыг тайлбарлав. 24.2. Гэрэл нь хөлөг онгоцны хажуугийн нүхнээс чөлөөтэй урсаж буй усны урсацын дагуу хөндлөн параллель цацраг хэлбэрээр тохиолддог.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдлийг Зураг дээр дүрсэлсэн гайхалтай үзүүлэлтийн туршлагыг тайлбарлав. 24.2. Гэрэл нь хөлөг онгоцны хажуугийн нүхнээс чөлөөтэй урсаж буй усны урсацын дагуу хөндлөн параллель цацраг хэлбэрээр тохиолддог. Нийт дотоод тусгалын үзэгдлээс үүдэн гэрэл хажуугийн гадаргуугаар дамжин гарч, горхины гэрлийн хөтөчтэй адил урсдаг.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдлийг ашиглах нь илүү хялбар аргаар шаардлагатай конус толь үүсгэх боломжийг олгодог. Жишээлбэл, дугуйланд зориулж толин тусгалыг цилиндр хэлбэртэй нүх бүхий конус призмээр сольж болно. Цилиндр гадаргууг хавтгай болгон хувиргах талаар авч үзье. Цилиндрийн хэсэг нь онгоц байх үед тойрогуудаар нөхцөл байдал өөр байна.
Нийт дотоод тусгалын үзэгдэл, меридианал ба ташуу цацрагийн үүрэг, шилэн дэх анхны бүрээсийн үнэ цэнэ, түүний цар хүрээ, үндсэн ба бүрээсийн хоорондын шингээлт, тусгалаас болж шилэн дэх энергийн алдагдал, бусад олон заалт, ойлголт, тодорхойлолт зэргийг харгалзан үзэх Эхний ойролцоо болоход гэрлийн туяаг оптик фибрээр тархах, гэрлийн энерги, дүрсийг шилэн багцаар дамжуулах талаар ойлголттой болох.
Бүрэн тусгалыг хэрэглэх
Үйл ажиллагаа
Дижитал перископ
Энд техникийн шинэлэг зүйл байна.
Одоо байгаа перископын уламжлалт оптик сувгийг өндөр нарийвчлалтай видео камер, шилэн кабелаар сольсон. Гадна хяналтын камерын мэдээллийг бодит цаг хугацаанд төв шуудангийн өргөн дэлгэцийн дэлгэц рүү дамжуулдаг.
Туршилтууд нь Лос Анжелес хотын Хэмптон төрлийн SSN 767 шумбагч онгоцонд явагдаж байна. Шинэ загвар нь хэдэн арван жилийн турш хөгжиж ирсэн перископтой ажиллах дадлыг бүрэн өөрчилсөн. Одоо хариуцсан алба хаагч самбар дээр суурилуулсан камеруудтай хамтран ажиллаж, joystick болон гар ашиглан дэлгэцийг тохируулж байна.
Төв постон дээрх дэлгэцээс гадна перископоос авсан зургийг завины аль ч өрөөнд дурын тооны олон тооны дэлгэц дээр байрлуулж болно. Камерууд нь давхрааны өөр өөр салбаруудыг нэгэн зэрэг ажиглах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь цаг хугацааны гадаргуу дээрх тактикийн өөрчлөлтөд үзүүлэх хариу урвалыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.
"Чулуун тоглоом" -ыг хэрхэн тайлбарлах вэ? Үнэт эдлэлийн хувьд чулуун фасадыг сонгосон бөгөөд ингэснээр нүүр тус бүрт гэрлийн бүрэн тусгал байдаг.
Бүрэн дотоод үзэгдэл нь гайхамшигт үзэгдлийг тайлбарлаж өгдөг
Шигшээ бол агаар мандлын оптик үзэгдэл: агаарын өөр өөр дулаан давхаргуудын хоорондох зааг дээр гэрлийн тусгал юм. Ажиглагчийн хувьд ийм тусгал нь алслагдсан объект (эсвэл тэнгэрийн хэсэг) -тэй хамт түүний төсөөлөлтэй дүрс нь обьекттой харьцуулахад шилжсэнтэй холбоотой юм.
Сувдуудыг доод хэсгээр нь ялгаж, объектын доор, дээд хэсэгт, объектын дээр, хажуугийн хэсэгт хуваана. Дээд зэргийн гайхамшиг нь хүйтэн хөрсний гадаргуугаас дээш ажиглагддаг, доод тол нь хэт халсан хавтгай гадаргуугаас дээш, ихэвчлэн цөл эсвэл асфальтан зам байдаг. Тэнгэрийн төсөөлөлтэй зураг нь гадаргуу дээрх усны хуурмаг байдлыг бий болгодог. Тиймээс хол зайд ордог зам нь зуны халуун өдөр нойтон юм шиг санагддаг. Хажуугийн туурь нь заримдаа маш халуун хана эсвэл хадны дэргэд ажиглагддаг.