39. Geometrik optika elementlari. Optikaning asosiy qonunlari. To'liq aks ettirish.
Optika (yunoncha optike - ingl.) - yorug'lik tabiati va xususiyatlarini, uning nurlanishi va tarqalish jarayonlarini, yorug'likning materiya bilan o'zaro ta'sirini o'rganadigan fizika bo'limi. Optika ultrabinafsha, ko'rinadigan va infraqizil mintaqalarni qamrab oladigan keng elektromagnit to'lqinlarni o'rganadi.
1. 1. Geometrik optika elementlari.
Geometrik optika Bu fizikaning bir sohasidir, unda yorug'lik nurlari tarqaladigan to'g'ri chiziq joylashgan. Geometrik optika qonunlari yorug'lik optik tizimdan o'tganda tasvirlarni qurish uchun ishlatiladi. Bular quyidagi qonunlar:
1. Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi qonuni bir hil shaffof muhitda yorug'lik to'g'ri yo'nalishda tarqalishini taklif qiladi, shundan dalolat beradiki, kichik yorug'lik manbai bilan yoritilgan noaniq tanadan soyalar borligi.
2. Yorug'lik nurlarining mustaqillik qonuni. Boshqalar bilan birlashganda, har bir yorug'lik nurlari boshqa nurlardan mustaqil ravishda harakat qiladi, ya'ni. superpozitsiya printsipi to'g'ri.
Agar yorug'lik nuri ikkita shaffof muhit chegarasiga tushsa, u holda 1-hodisa nurlari aks ettirilgan 2 va singan 3 ga bo'linadi (1.1-rasm). Burchaklar i, i’ va rmos ravishda burilish burchagi, ko'zgu va sinish deyiladi.
3. Yorug'lik aks ettirish qonuni. Hodisa yorug'ligi ikkita vosita chegarasida joylashgan, normal tushish nuqtasiga tortilgan va aks ettirilgan nur bir xil tekislikda joylashgan; tushish burchagi aks ettirish burchagiga teng i = i’ (1.1-rasm).
4. Yorug'likning sinishi qonuni. Ikkala vosita, sinish nurlari va normal holatlar tiklanish joylari orasidagi interfeysda bir nurlanish hodisasi bir tekislikda yotadi; Berilgan ikkita vosita uchun sinish burchagi sinish burchagi sinusiga nisbati doimiydir (Snell qonuni):
qayerda n 21 - ikkinchi muhitning birinchisiga nisbatan nisbiy ko'rsatkichi.
n 21 = n 2 /n 1 ,
qayerda n 2 va n 1 - ikkinchi va birinchi ommaviy axborot vositalarining mutlaq sinishi ko'rsatkichlari.
Mutlaq sinish indeksi vakuumdagi yorug'lik tezligining ma'lum muhitdagi the yorug'lik tezligiga nisbatiga teng bo'lgan n qiymati deyilgan modda: n= v/ υ
. Birinchi muhitda bo'lsin n 1 = v/ υ
1, ikkinchisida n 2 = v/ υ
2 keyin 
. Shunday qilib, nisbiy sinish indeksining fizik ma'nosi shundaki, u bitta muhitda yorug'lik tezligi boshqasidan ko'ra necha marta katta ekanligini ko'rsatadi.
Umumiy ichki aks ettirish fenomeni.
Ichida 
kattaroq absolyut sinishi indeksiga ega bo'lgan material optik jihatdan zichroq deb hisoblanadi. Yorug'lik nuri optik jihatdan zichroq bo'lgan muhitdan optik jihatdan zichroqqa, ya'ni. n 2 < n 1. Bu Snell qonunidan kelib chiqadi i< r. Agar siz burilish burchagini oshirsangiz (1.2-rasm), siz bunday burchakni topishingiz mumkin i pr, bu sinish burchagi r π / 2 ga teng bo'ladi (3-3 nurlari). Bunday burchak i pr chaqirdi chekka. Kasallik burchagida i >
i Yorug'lik nuri endi ikkinchi vositaga o'tmaydi, lekin interfeysdan to'liq aks etadi. Ushbu hodisa deyiladi to'liq ichki aks ettirish. Shunday qilib, to'liq ichki aks ettirish fenomeni faqat zichroqdan zichroq muhitga o'tganda va qachon kuzatiladi i >
i va hokazo, masalan, nur shishadan ( n 1 \u003d 1,5) havoga ( n 2 \u003d 1), cho'kish burchagi ≈ 42º.
Umumiy ichki ko'zgu fenomeni durbinlarda, periskoplarda, optik tolalarda va refraktometrlarda keng qo'llaniladi.
1-sahifa
Umumiy ichki aks ettirish fenomeni optik tolaning markazida joylashgan bo'lib, unda tolalar devorlaridan ko'p marta aks ettirish natijasida tasvir uzatiladi, shu bilan birga yorug'lik intensivligining 99% gacha saqlanib qoladi.
Umumiy ichki aks ettirish fenomeni optik tolaning ostidadir. Yorug'lik atrof-muhitga nisbatan yuqori sinishi indeksiga ega bo'lgan tola bo'ylab tarqaladi va to'liq ichki aks ettirish tufayli u chiqmaydi, bu tolaning bukilishini takrorlaydi (4-bobga qarang).
Umumiy ichki aks ettirish hodisasi yorug'lik nurlari optik zichroq muhitdan past zichlikka ega bo'lgan muhitga o'tganda sodir bo'ladi. Voqea yorug'ligini ichki aks ettirish uchun yoritilgan va singan qismlarga bo'lish sxematik sxemada sekstda ko'rsatilgan. 7.1. Snell qonuniga ko'ra, sinish burchagi 6, burilish burchagi Oi p arcsin 2I tengligi bilan aniqlangan tanqidiy qiymatdan oshib ketganda murakkablashadi, interfeysga parallel ravishda tarqaladigan nur burchakning kritik qiymatiga to'g'ri keladi.
Optik tolalarda yorug'lik tarqalishini boshqaruvchi to'liq ichki ko'zgu hodisasi 19-asrda ma'lum bo'lgan. Qoplamagan birinchi shisha tolalar 1920-yillarda paydo bo'lgan, ammo tolali optikaning rivojlanishi faqat 1950-yillarda, qoplamali qatlamdan foydalanish optik tolalarning xususiyatlarini sezilarli yaxshilanishiga olib kelgan paytdan boshlangan. Keyinchalik optik tolali optika, asosan tasvirni uzatish uchun optik tolali shisha kabellardan foydalanish maqsadida tez rivojlandi. 1967 yilda nashr etilgan "Kapani" kitobida o'sha paytdagi optik tolalar sohasida erishilgan yutuqlar haqida qisqacha ma'lumot berilgan.
Optik tolalarda yorug'lik tarqalishini boshqaruvchi to'liq ichki aks ettirish hodisasi 19-asrda ma'lum bo'lgan. Qoplamagan birinchi shisha tolalar 1920-yillarda paydo bo'lgan, ammo tolali optikaning rivojlanishi faqat 1950-yillarda, qoplamali qatlamdan foydalanish optik tolalarning xususiyatlarini sezilarli yaxshilanishiga olib kelgan paytdan boshlangan. Keyinchalik optik tolali optika, asosan tasvirni uzatish uchun optik tolali shisha kabellardan foydalanish maqsadida tez rivojlandi. 1967 yilda nashr etilgan "Kapani" kitobida o'sha paytdagi optik tolalar sohasida erishilgan yutuqlar haqida qisqacha ma'lumot berilgan.
Umumiy ichki aks ettirish fenomeni amalda keng qo'llaniladi. Ko'plab optik aks etadigan prizmalarning qurilishi uchun asosdir. Xuddi shu hodisa optik o'lchash vositalarining panjaralariga biriktirilgan konturlarning yoritilishi ostida yotadi (rasm).
Umumiy ichki aks ettirish fenomeni yorug'lik oqimlarining intensivligini yo'qotmasdan amalga oshirish zarur bo'lgan holatlarda keng qo'llaniladi. Yadro fizikasida lucit yoki boshqa plastmassalardan olingan optik tolalar ionlashtiruvchi zarra fotomultiperga borganida sintilyatsiya qiluvchi kristall tomonidan chiqarilgan nurni foydali elektr signaliga aylantiriladi. Fotomultiper ko'pincha bo'sh joy etishmasligi yoki o'qilishini buzadigan magnit maydonlar tufayli sintilyatsion kristalldan uzoqroq joyda joylashgan bo'lishi kerak. Agar tolaning ko'ndalang kattaligi to'lqin uzunligiga nisbatan katta bo'lsa, unda tekis chegara uchun yuqoridagi ko'rib chiqish taxminan to'g'ri bo'ladi. Agar dielektrikning ko'ndalang o'lchamlari to'lqin uzunligi tartibida bo'lsa, unda tolaning o'ziga xos geometriyasini hisobga olgan holda alohida e'tibor talab etiladi.
Umumiy ichki aks ettirish hodisasi moslashuvchan optik tolalarda qo'llaniladi. Agar yorug'lik ingichka shisha novda (tola) uchiga yo'naltirilgan bo'lsa, unda novda devorlariga tushadigan nurlar cheklangan burchakdan oshadi.
Umumiy ichki aks ettirish hodisasi sek. Da tasvirlangan ajoyib namoyish tajribasini tushuntiradi. 24.2. Yorug'lik gorizontal parallel nur bilan tomirning yon devoridagi teshikdan erkin oqayotgan suv oqimi bo'ylab sodir bo'ladi.
Umumiy ichki aks ettirish hodisasi sek. Da tasvirlangan ajoyib namoyish tajribasini tushuntiradi. 24.2. Yorug'lik gorizontal parallel nur bilan tomirning yon devoridagi teshikdan erkin oqayotgan suv oqimi bo'ylab sodir bo'ladi. To'liq ichki aks ettirish hodisasi tufayli yorug'lik yon sirtdan chiqa olmaydi va oqim bo'ylab harakatlanadi, bu esa kavisli yorug'lik qo'llanmasiga o'xshaydi.
Umumiy ichki aks ettirish fenomenidan foydalanish sizga kerakli konusning oynalarini ancha sodda usullar bilan yaratishga imkon beradi. Masalan, konusning oynasini namuna uchun silindrsimon teshikka ega bo'lgan konusning prizmasi bilan almashtirish mumkin. Silindrsimon sirtni tekis yuzaga aylantirishni ko'rib chiqing. Tsilindr bo'lagi samolyot bo'lganida, vaziyat doiralar bilan farq qiladi.
To'liq ichki ko'zgu fenomenini, meridial va obli nurlarning ahamiyatini, toladagi birinchi niqobning qiymati va uning kattaligini, tolaning yadro va g'ilof o'rtasidagi o'zaro aloqada singishi va aks etishi tufayli energiya yo'qolishini, shuningdek bir qator boshqa qoidalar, tushunchalar va ta'riflarni ko'rib chiqishga imkon beradi. birinchi yaqinlashganda, optik tolalar orqali yorug'lik nurlarining tarqalishi va yorug'lik energiyasi va tasvirlarni tolalar to'plamlari orqali uzatish haqida tasavvurga ega bo'ling.
To'liq aks ettirish
Faoliyat
Raqamli periskop
Bu erda texnik yangilik.
Mavjud periskoplarning an'anaviy optik kanallari yuqori aniqlikdagi videokameralar va optik tolali aloqa bilan almashtirildi. Tashqi kuzatuv kameralaridan olingan ma'lumotlar real vaqt rejimida markaziy postdagi keng ekranli displeyga uzatiladi.
Sinovlar Los-Anjelesdagi Hampton tipidagi SSN 767 suv osti kemasida amalga oshiriladi. Yangi model o'nlab yillar davomida rivojlanib kelgan periskop bilan ishlash amaliyotini butunlay o'zgartiradi. Endi mas'ul zobit bostirib o'rnatilgan kameralar bilan ishlaydi, joystik va klaviatura yordamida ekranni sozlaydi.
Markaziy postdagi displeyga qo'shimcha ravishda, periskopdan olingan rasm qayiqning har qanday xonasida o'zboshimchalik bilan ko'p sonli displeylarda namoyish etilishi mumkin. Kameralar bir vaqtning o'zida ufqning turli sohalarini kuzatish imkonini beradi, bu esa soatning sirtdagi taktik holatdagi o'zgarishlarga javob tezligini sezilarli darajada oshiradi.
"Toshlar o'yini" ni qanday tushuntirish kerak? Zargarlik buyumlarida toshlarning qirralari tanlanadi, shunda har bir yuzida yorug'likning to'liq aksi bo'ladi.
To'liq ichki hodisa sarob hodisasini tushuntiradi
Zakot atmosferadagi optik hodisadir: yorug'likning havo harorati keskin farq qiladigan qatlamlari orasidagi chegarada aks etishi. Kuzatuvchi uchun bunday aks ettirish uzoq ob'ekt (yoki osmonning bir qismi) bilan birga uning xayoliy qiyofasi ob'ektga nisbatan siljib, ko'rinadigan bo'lishidan iborat.
Rasmlar pastki qismlarga, ob'ekt ostida, yuqori qismlarga, ob'ektlar ustidagi va yon tomonlarga ajratiladi. Yuqori sarob sovuq er yuzasidan, pastki sarob qizigan tekis sirt ustida, ko'pincha cho'l yoki asfalt yo'lda kuzatiladi. Osmonning xayoliy tasviri suv yuzasida xayolot yaratadi. Shunday qilib, uzoqlikka boradigan yo'l issiq yoz kunida ho'l bo'lib ko'rinadi. Yon tomondagi sarob ba'zan juda issiq devorlar yoki qoyalar yonida kuzatiladi.