` mundarija kirish I bob. Yorug’lik haqida umumiy tushunchalar

II BOB. Yorug’lik haqida qonunlar
2.1 Geometrik optika qonunlari.Yorug’likning sinishi va qaytishi.
Yorug’likning qaytishi va sinishi. Agar yorug’lik ikkita muhitning chegarasiga tushsa, unda tushuvchi nur ikkita – qaytuvchi va sinuvchi nurlarga ajralib ketadi. Tushuvchi nur (I), qaytgan nur (II), va singan nur (III) deb belgilangan. Yorug’lik nuri deganda, yorug’lik energiyasi tarqaladigan yo’nalish tushuniladi. Tushuvchi va qaytgan nurlar hamda ikki muhit chegarasidagi, nurning tushish nuqtasiga o’tkazilgan perpendikulyar bir tekislikda yotadi. Qaytish burchagi ì1 tushish burchagi i1 ga teng: ì1=i1.

Yorug’likning sinishi. Tushayotgan nur, singan nur hamda ikki muhit chegarasidagi, nurning tushish nuqtasiga o’tkazilgan perpendikulyar bir tekislikda yotadi. Tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati shu ikki muhit uchun o’zgarmas kattalikdir.

Bu yerda n21 – ikkinchi muhitning birinchisiga nisbatan nisbiy sindirish ko’rsatkichi. Burchaklarni belgilashdagi indekslar yorug’lik nuri qaysi muhitda harakatlanayotganligi ko’rsatadi. Ikki muhitning nisbiy sindirish ko’rsatkichi ularning absolut sindirish ko’rsatkichlarining nisbatiga teng.
Geometrik optika - optikaning yorugʻlik nurlari haqidagi tasavvurlar asosida optik nurlanish (yorugʻlik)ning tarqalish qonuniyatlarini oʻrganadigan boʻlimi. G. o. qonunlari manbadan chiqayotgan yorugʻlikning toʻlqin uzunligi atrofdagi narsalarning oʻzlariga xos oʻlchamlaridan koʻplab marta kichik boʻlgan holdagina oʻrinli boʻladi. Bu holda yorugʻlik nuri degan taxminan tushunchani ishlatish mumkin. Yorugʻlik nuri sifatida yorugʻlik energiyasi oqimi tarqalayotgan chiziq tushuniladi. Hyp diafragmalar yordamida hosil qilinadi. Deyarli yoyilmasdan tarqaluvchi yorugʻlik nuriga misol qilib lazer nurini koʻrsatish mumkin.
Mustaqil tarqaluvchi yorugʻlik nurlari haqidagi tasavvur qad. dunyo fani davridayoq vujudga kelgan edi. Yunon olimi Evklid nurning toʻgʻri chiziqli tarqalish va yorugʻlikning koʻzgudan qaytish qonunini kashf qildi. 17-asrda bir qator optik asboblar (kuzatish trubasi, teleskop, mikroskop va b.) kashf qilinishi va ularning keng qoʻllanishi munosabati bilan G. o. juda tez rivojlana boshladi. Shu davrda golland matematigi V. Snell va R. Dekart tomonidan yorugʻlik nurlarining ikki muhit chegarasida sinish qonunlari tajriba asosida kashf qilindi. 17-asr oʻrtalaridayoq fransuz olimi P. Ferma G. o.ning asosiy prinsipini quyidagicha ifodalagan edi: ikki nuqta orqali oʻtuvchi yorugʻlik nuri shu nuktalar oraligʻida eng qisqa vakt ketadigan yoʻl boʻylab yuradi. 18-asrdan boshlab optik sistemalarining hisoblash usullari takomillasha borgan sari G. o. amaliy fan sifatida rivojlana bordi.
G. o.da ozgina tushuncha va qonunlar (yorugʻlik nuri toʻgʻrisida tasavvur, yorugʻlikning qaytishi va sinishi qonunlari)ga asoslanib, koʻpgina muhim amaliy natijalarni olish mumkin.

Geometrik optika. To’lqin optikasi.

Y orug’lik nurining tabiati o’rnatilishidan oldin optikaning quyidagi asosiy qonunlari ma'lum edi:
Yorug’lik nurining optik bir jinsli muhitda to’g’ri chiziqli tarqalish qonuni; yorug’lik nuri dastalarining bir-biriga bog’liq bo’lmaslik qonuni; yorug’likning qaytish va sinish qonunlari.
Yorug’likning to’g’ri chiziqli tarqalish qonuni. Optikaviy bir jinsli muhitda yorug’lik nuri to’g’ri chiziqli tarqaladi, chunki nuqtaviy yorug’lik manbai bilan shaffof bo’lmagan buyumlar yoritilganda, buyumlar shaklida aniq soya hosil bo’ladi. Yorug’lik nurlari to’lqin uzunligiga yaqin bo’lgan o’lchamli buyumlar yoritilganda, bu qonundan chеtlashish kuzatiladi.
Yorug’likning sinishi va qaytish qonunlari.
Yorug’lik nurlari dastalarining bir-biriga bog’liq bo’lmaslik qonuni. Alohida yorug’lik nuri dastasida kuzatiladigan hodisalar boshqa dastalar bir vaqtda mavjud bo’lish yoki bo’lmasligiga bog’liq bo’lmaydi. Yorug’lik oqimini alohida yorug’lik dastalariga ajratib, tanlangan yorug’lik dastasi ta'siri boshqa dastalarga bog’liq emasligini oson isbotlash mumkin.
1-rasm.
Agarda, yorug’lik nuri ikki muhit chеgarasiga tushsa (1 - rasm), I tushuvchi nur II qaytgan va III singan nurlarga ajraladi, ularning tarqalish yo’nalishlari qaytish va sinish qonunlari bilan bеlgilanadi.

Qaytish qonuni: qaytgan nur, tushuvchi nur va tushish chеgarasiga o’tkazilgan pеrpеndikulyar bilan bir tеkislikda yotadi, qaytish burchagi tushish burchagiga tеng bo’ladi:
(1)
Sinish qonuni: tushuvchi nur, singan nur va tushish nuqtasida ikki muhit chеgarasiga o’tkazilgan pеrpеndikulyar bilan bir tеkislikda yotadi, tushish burchagining sinusini sinish burchagi sinusiga nisbati bеrilgan muhitlar uchun o’zgarmas kattalik hisoblanadi:
(2)
bu еrda n₂₁ – ikkinchi muhitning birinchi muhitga nisbatan nisbiy sindirish ko’rsatkichidir. Ikki muhitning nisbiy sindirish ko’rsatkichlari ularning absolyut sindirish ko’rsatkichlarining nisba-tiga tеngdir: (3)
Muhitning absolyut sindirish ko’rsatkichi elеktromagnit to’lqinning vakuumdagi tеzligining muhitdagi fazaviy tеzligiga nisbatiga tеngdir:
(4)
bu еrda га тенг, e ва m – muhitning dielеktrik va magnit singdiruvchanligidir. Sinish qonunini quyidagicha qayta ifodalash mumkin:
(5)
Agarda, yorug’lik katta sindirish ko’rsatkichli n1 muhitdan o’tib kichik sindirish ko’rsatkichli n2 muhitda, misol uchun, shishadan suvga o’tib tarqalsa, u holda

bo’lib, singan nur normaldan uzoqlashadi va i₂ sinish burchagi i₁ tushish burchagidan katta bo’ladi (2 – rasm).
2-rasm. 3-rasm.
Tushish burchagi oshishi bilan sinish burchagi asta-sеkin osha boradi va qandaydir chеgaraviy tushish burchagi qiymatida (i₁ - i_чег. chеgaraviy burchakda) sinish burchagi га tеnglashadi.
i₁ = i_чег. holatda tushayotgan nur to’liq qaytadi (3 - rasm).
Dеmak, tushish burchagining i_чег. qiymatlarida to’la qaytish hodisasi kuzatiladi. Chеgaraviy tushish burchagi shartdan topiladi.
, (6)
To’la qaytish hodisasi, yorug’lik optikaviy zich muhitdan zich bo’lmagan muhitga o’tganda kuzatiladi.
Aristotel, yorug‘lik nuri bir nuqtadan ikkinchi nuqtaga bir zumda boradi, deb hisoblagan edi. Yorug‘lik tezligini tajribada aniqlashga Galiley uringan. Bir-biridan bir necha kilometr uzoqlikda joylashtirilgan ikkita odamning biriga fonus berilgan. Fonusni bir minutga berkitib ochgan odam vaqtni belgilagan. Ikkinchi kuzatuvchi ko‘rgan vaqtini belgilagan. Lekin tajriba muvaffaqiyatsiz tugallangan. Yorug‘lik tezligini birinchi bor 1676-yilda daniyalik astronom Olaf Ryomer o‘lchashga muvaffaq bo‘ldi. Shundan so‘ng boshqa olimlar ham yorug‘lik tezligini turlicha usulda o‘lchadilar. Yorug‘lik tezligi juda katta bo‘lib, vakuumda υ = 300000 km/s ga teng.
Tabiatdagi boshqa hech qanday jism yoki zarra bunday tezlikka erisha olmaydi. Yorug‘lik bir muhitdan ikkinchisiga o‘tganda tezligi o‘zgaradi. Masalan, suvda uning tezligi 225000 km/s bo‘lsa, shishada 200000 km/s ga teng. Shunday katta tezlik bilan harakatlangan Quyosh nuri Yerga taxminan 8,3 minutda yetib keladi.
Yorug‘likning qaytishi. Siz ba’zi filmda qafas ichiga qo‘yilgan ko‘zgu oldiga borib qolgan maymun yoki boshqa hayvonlarning qanday ahvolga tushib qolganligini bir eslab ko‘ring. Ular ko‘zgu ichiga kirib sirli qiyofadoshini ushlamoqchi bo‘ladilar. Suv ichgani kelgan yovvoyi odamlar ham suvda o‘z akslarini ko‘rib hayratga tushadilar.
Bu hodisalarning sababi yorug‘likning turli jismlar – ko‘zgu, suv yuzasi, deraza oynasi, silliqlangan metall yuzalari va boshqa buyumlardan qaytishidir. Yorug‘lik havodan suvga tushganda uning bir qismi qaytadi, bir qismi suv ichiga o‘tadi. Yorug‘likning qaytishini o‘rganish uchun quyidagi qurilmadan foydalaniladi (99-rasm). Optik disk o‘rtasiga yassi ko‘zgu qo‘yib, unga «nurli ko‘rsatkich» (lazer) nurini yuboraylik. Shunda ko‘zgudan nur qaytganini ko‘ramiz. Nurning tushish burchagini o‘zgartirib ko‘rsak, qaytish burchagi ham unga mos ravishda o‘zgarar ekan.
Tushish burchagi deb, tushgan nur bilan, nur tushgan nuqtaga o‘tkazilgan perpendikular orasidagi burchak (α) ga aytiladi. Qaytish burchagi sifatida qaytgan nur bilan, shu nuqtaga o‘tkazilgan perpendikular orasidagi bur chak (γ) olinadi. Tajribalar ko‘rsatadiki, qaytish burchagi har doim tushish burchagiga teng:
α =γ.
Bunga yorug‘likning qaytish qonuni deyiladi.

Agar buyumning yuzasi mutloq silliq bo‘lganda edi, nur undan faqat bir tomonga qaytgan va biz uni o‘sha tomondan qa rasakkina, ko‘rgan bo‘lar edik. Aslida buyumlarning yuzasida g‘adir-budurliklar bo‘lganligi tufayli undan yorug‘lik sochilib ketadi. Sochilgan nur ko‘zni charchatmaydi. Shu sababli xonani yorituvchi manbalar yorug‘likni sochib yuboradigan qilinadi.
Yorug‘likning sinishi. Yorug‘likning sinishini o‘rganish uchun optik diskda yassi ko‘zgu o‘rniga yarim doira shaklidagi shishani o‘rnatamiz (100-rasm). Shishaga nurli ko‘rsatkichdan nur yuborilganda, undan bir qism nur qaytganligini (1) va bir qismi sinib, shisha ichiga o‘tganligini (2) ko‘rish mumkin. Singan nur bilan sinish nuqtasiga o‘tkazilgan perpendikular orasidagi burchak sinish burchagi (β) deyiladi.Tajribalar ko‘rsatadiki, sinish burchagi tushish burchagidan kichik bo‘ladi. Demak, yorug‘lik nuri bir muhitdan ikkinchisiga o‘tganda o‘z yo‘nalishini o‘zgartirar ekan.
Stakanga solib qo‘yilgan naycha singandek bo‘lib ko‘rinishi, hovuzdagi suvga qaralganda chuqurmasdek bo‘lib ko‘rinishi yorug‘likning suvga tushishi va chiqishida sinishi tufaylidir (101-rasm). Yorug‘likning bir muhitdan ikkinchisiga o‘tganda sinishiga sabab, yorug‘likning tarqalish tezligi o‘zgarishidir. Yorug‘lik shishadan havoga yoki suvdan havoga o‘tganda sinish burchagi tushish burcha gidan katta bo‘ladi. Shunga ko‘ra, suvda yashovchilar uchun tashqi dunyo butunlay boshqacha bo‘lib ko‘rinadi.