I bob. Optika fani haqida 5

1.2.1-rasm
Suvga botirilgan tanga biz uchun stol ustida yotganidan kattaroqdek tuyuladi. Bir stakan suvga solingan qalam yoki qoshiq bizga singandek tuyuladi: suvdagi qism ko'tarilgan va biroz kattalashganga o'xshaydi. Bu va boshqa ko'plab optik hodisalar yorug'likning sinishi bilan izohlanadi.
Yorug'likning sinishi bu bilan bog'liq turli muhitlar yorug'lik turli tezliklarda tarqaladi. Muayyan muhitda yorug'likning tarqalish tezligi ma'lum muhitning optik zichligini tavsiflaydi: ma'lum muhitda yorug'lik tezligi qanchalik yuqori bo'lsa, uning optik zichligi shunchalik past bo'ladi. Yorug'likning havodan suvga o'tishi va suvdan havoga o'tishida sinish burchagi qanday o'zgaradi? Tajribalar shuni ko'rsatadiki, havodan suvga o'tganda, sinish burchagi tushish burchagidan kichik bo'lib chiqadi. Va aksincha: suvdan havoga o'tayotganda, sinish burchagi tushish burchagidan kattaroq bo'lib chiqadi. Yorug'likning sinishi bo'yicha o'tkazilgan tajribalardan ikkita fakt ayon bo'ldi: Tushgan nur, singan nur va tushish nuqtasida qayta tiklangan ikki muhit orasidagi interfeysga perpendikulyar bir tekislikda yotadi.
Optik jihatdan zichroq muhitdan optik jihatdan kamroq zichroq muhitga o'tayotganda, sinish burchagi tushish burchagidan kattaroqdir. Optik jihatdan kamroq zichroq muhitdan optik jihatdan zichroq muhitga o'tayotganda, sinish burchagi tushish burchagidan kamroq bo'ladi. Agar yorug'lik optik jihatdan kamroq zich muhitga o'tganda, tushish burchagi asta-sekin oshirilsa, qiziqarli hodisani kuzatish mumkin. Bu holatda sinish burchagi tushish burchagidan kattaroq ekanligi ma'lum va tushish burchagi ortishi bilan sinish burchagi ham ortadi. Ketish burchagining ma'lum bir qiymatida sinish burchagi 90° ga teng bo'ladi.
Yorug'lik optik jihatdan kamroq zich muhitga o'tganda, biz tushish burchagini asta-sekin oshiramiz. Tushish burchagi ortishi bilan sinish burchagi ham ortadi. Sinishi burchagi to'qson gradusga teng bo'lganda, singan nur birinchidan ikkinchi muhitga o'tmaydi, balki bu ikki muhit orasidagi interfeys tekisligida siljiydi. Bu hodisa umumiy ichki aks ettirish deb ataladi va uning paydo bo'lish burchagi umumiy ichki aks ettirishning cheklovchi burchagi hisoblanadi.
To'liq ichki aks ettirish hodisasi texnologiyada keng qo'llaniladi. Moslashuvchan optik tolalardan foydalanish bu hodisaga asoslanadi, bu orqali yorug'lik nurlari o'tadi, devorlardan qayta-qayta aks etadi.
Yorug'lik to'liq ichki aks ettirish tufayli tolani tark etmaydi. Umumiy ichki aks ettirishdan foydalanadigan oddiyroq optik qurilma teskari prizmadir: u tasvirni unga kiradigan nurlarni almashtirish orqali aylantiradi.
Linzalardagi tasvir. Ushbu linzaning sirtini tashkil etuvchi sharlar radiusiga nisbatan qalinligi kichik bo'lgan linzalar ingichka deb ataladi. Keyinchalik, biz faqat nozik linzalarni ko'rib chiqamiz. Optik sxemalarda yupqa linzalar uchlarida strelkalar bo'lgan segmentlar sifatida tasvirlangan. O'qlarning yo'nalishiga qarab, diagrammalar yig'uvchi va tarqaladigan linzalarni ajratib turadi.
Asosiy optik o'qga parallel bo'lgan nurlar dastasi linzadan qanday o'tishini ko'rib chiqing. Ketish yig'uvchi linza, nurlar bir nuqtada yig'iladi. Tarqatuvchi linzadan o'tib, nurlar turli yo'nalishlarda shunday tarqaladiki, ularning barcha kengaytmalari linzalar oldida joylashgan bir nuqtada birlashadi. Birlashtiruvchi linzalarda sinishidan so'ng asosiy optik o'qga parallel nurlar to'planadigan nuqta linzalarning asosiy fokusi-F deb ataladi.
Diffuziv linzalarda uning asosiy optik o'qiga parallel nurlar tarqaladi. Singan nurlarning kengaytmalari yig'iladigan nuqta linzaning oldida yotadi va tarqaladigan linzalarning asosiy fokusi deb ataladi. Tarqaladigan linzaning fokusi nurlarning o'zlari emas, balki ularning kengaytmalari kesishmasida olinadi, shuning uchun fokus haqiqiy bo'lgan konverging linzalaridan farqli o'laroq, u xayoliydir.
Ob'ektiv ikkita asosiy fokusga ega. Ularning ikkalasi ham asosiy optik o'qida linzaning optik markazidan teng masofada yotadi. Ob'ektivning optik markazidan fokusgacha bo'lgan masofa odatda linzalarning fokus uzunligi deb ataladi. Ob'ektiv nurlar yo'nalishini qanchalik o'zgartirsa, uning fokus uzunligi shunchalik qisqa bo'ladi. Shuning uchun linzalarning optik kuchi uning fokus uzunligiga teskari proportsionaldir.
Optik quvvat, qoida tariqasida, "DE" harfi bilan belgilanadi va diopterlarda o'lchanadi. Misol uchun, ko'zoynak uchun retsept yozishda ular o'ng va chap linzalarning optik quvvati qancha diopter bo'lishi kerakligini ko'rsatadi. Diopter (diopter) - fokus uzunligi 1 m bo'lgan linzalarning optik kuchi. Yig'uvchi linzalarning fokuslari haqiqiy va tarqaladiganlari xayoliy bo'lgani uchun biz yig'uvchi linzalarning optik kuchini ijobiy qiymat va sochuvchi linzalarning optik kuchini salbiy deb hisoblashga kelishib oldik.
16-asrda optika eng ilg'or fan edi. Fokuslovchi linza sifatida foydalanilgan suv bilan to'ldirilgan shisha shardan kattalashtiruvchi oyna, undan mikroskop va teleskop paydo bo'ldi. O'sha kunlarda eng yirik dengiz kuchi bo'lgan Gollandiya xavfli qirg'oqni oldindan ko'rib chiqish yoki dushmandan o'z vaqtida qochish uchun yaxshi teleskoplarga muhtoj edi. Optika navigatsiya muvaffaqiyati va ishonchliligini ta'minladi. Shuning uchun Gollandiyada ko'plab olimlar u bilan shug'ullanishgan. O'zini Snellius (1580 - 1626) deb atagan gollandiyalik Villebrord Snell van Royen ko'zguda nozik yorug'lik nurining qanday aks etishini kuzatgan. U shunchaki tushish burchagi va nurning aks etish burchagini o'lchadi va qonunni o'rnatdi: tushish burchagi aks etish burchagiga teng.
Shubhasiz, odam o'zini oqlamaydigan yoki o'zgartirish qiyin bo'lgan hamma narsani juda qadrlaydi. Shu jumladan qimmatbaho metallar va toshlar.
Qadimgi yunonlar olmosni "adamas" deb atashgan - bu toshga o'zlarining alohida munosabatini bildirgan. Albatta, qo'pol toshlarda (olmoslar ham kesilmagan), eng aniq xususiyatlar qattiqlik va yorqinlik edi. Olmoslar yuqori sinishi indeksiga ega; 2,41 - qizil va 2,47 - binafsha rang uchun (taqqoslash uchun suvning sinishi ko'rsatkichi 1,33, shisha esa turiga qarab 1,5 dan 1,75 gacha ekanligini aytish kifoya).
Oq yorug'lik spektrning ranglaridan iborat. Va uning nuri singanida, uni tashkil etuvchi rangli nurlarning har biri kamalak ranglariga bo'lingandek, turli yo'llar bilan buriladi. Shuning uchun olmosda "ranglar o'yini" mavjud. Qadimgi yunonlar, shubhasiz, bundan hayratda edilar. Tosh nafaqat yorqinligi va qattiqligida, balki Platonning "mukammal" jismlaridan birining shakliga ham ega! Optik texnologiyaning qaysi sohalarida ular o'zlarining asosiy qo'llanilishini topdilar? Birinchidan, bu fansiz, har bir insonga ma'lum bo'lgan optik asboblar bo'lmaydi: teleskop, mikroskop, kamera, proyektor va boshqalar. Maxsus tanlangan linzalar yordamida odamlar mikrokosmosni, koinotni, samoviy jismlarni tadqiq qilish, shuningdek, ma’lumotlarni tasvirlar ko’rinishida olish va uzatish imkoniyatiga ega bo‘ldi.