Свет как электромагнитные волны



страница1/9
Дата13.04.2018
Размер0.49 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9

Геометрическая оптика. общие свойства лучей


В рамках электромагнитной теории света его распространение представляет собой волновой процесс. С помощью волновой теории мы можем решать задачи о распространении света, как в однородной среде, так и через любую оптическую систему, т. е. совокупность различных сред, ограниченных теми или иными поверхностями или диафрагмами. Однако в очень многих областях, имеющих важное практическое значение, в частности, при решении вопросов формирования световых пучков (светотехника), образования изображения (оптотехника), решение можно получить гораздо более простым путем, с помощью представлений геометрической оптики. Интуитивно ясный и применяемый обычно без дополнительных объяснений метод геометрической оптики оперирует понятием отдельных световых лучей, поведение которых в окружающих средах было установлено экспериментально, как уже известно из исторического введения. Построения с помощью световых лучей достаточно формальны, удобны в использованиии и в большом числе случаев вполне адекватно описывают формирование даже самых сложных оптических изображений.

Понятие светового луча можно получить из рассмотрения реального светового пучка в однородной среде, из которого при помощи одной или нескольких диафрагм с отверстиями выделяется узкий параллельный пучок. Чем меньше диаметр этих отверстий, тем уже выделяемый пучок, и в пределе, переходя к отверстиям сколь угодно малым, можно, казалось бы, получить световой луч как прямую линию. Однако подобный процесс выделения сколь угодно узкого пучка (луча) невозможен вследствие явления дифракции. Неизбежное угловое расширение реального светового пучка с длиной волны , пропущенного через диафрагму диаметра D, определяется углом дифракции     D (см. Оптика ч. 2, раздел Дифракция на круглой апертуре”). Таким образом, световой луч есть абстрактное математическое понятие, а не физический образ, и приближение геометрической оптики на самом деле требует некоторого обоснования и определения границ его применимости.

Только в предельном случае, когда   0, подобное расширение не имело бы места, и можно было бы говорить о луче как о геометрической линии, направление которой определяет направление распространения световой энергии. Таким образом, световой луч есть абстрактное математическое понятие, а не физический образ, и геометрическая оптика есть лишь предельный случай волновой оптики, соответствующий исчезающе малой длине световой волны.

Соотношение     D показывает, что угловое отклонение, нарушающее прямолинейность распространения света в однородной среде, может быть весьма мало, если размеры отверстия или экрана велики по сравнению с длиной волны . Поэтому в реальной оптике, где   конечная величина, отступления от законов геометрической оптики должны быть тем меньше, чем больше размеры диафрагмы.

Таким образом, при пользовании законами геометрической (лучевой) оптики нельзя забывать, что они  лишь первое приближение к действительности и что без дифракционных явлений не обходится ни один случай распространения света. Необходимо, следовательно, понимать волновой (дифракционный) смысл этих геометрических построений. Из этого ясно, что законы геометрической оптики имеют ограниченное применение, и надо уметь ориентироваться, при каких условиях применение этих законов допустимо и будет находиться в достаточном соответствии с экспериментом. Оказывается, что даже в практической оптике наиболее тонкие вопросы (например, вопрос о разрешающей силе оптических инструментов) решаются только в рамках теории дифракции.


Каталог: images
images -> Психология больных с разными соматическими заболеваниями
images -> Методология психологической науки
images -> Контрольные вопросы к экзамену кандидатского минимума
images -> Гендерная психология
images -> Эссе «Социальные проблемы молодежи в современном обществе»
images -> В ходе исследования опрошено 96 родителей, имеющих детей 3-5 лет
images -> Сетевое обучение проектированию онтологий на примере онтологии компьютерных вирусов
images -> В. Од. 10 Деловые коммуникации


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница