Мавзу: оптика. ГЕОМЕТРИК оптика. Фотометрия. Режа

МАВЗУ: ОПТИКА. ГЕОМЕТРИК ОПТИКА. ФОТОМЕТРИЯ.


Режа:

1. 
   Оптика тўғрисида тушунча.
   
2. 
   Геометрик оптика ва унинг қонунлари.
   
3. 
   Ёруғлик тезлиги ва уни тажрибада ўлчаш.
   
4. 
   Фотометрия.
   
5. 
   Ёруғлик оқими. Ёруғлик кучи. Ёритилганлик.
   

Таянч иборалар
Оптика.Ёруғлик.Геометрик оптика.Фотометрия.Ёруғлик оқими. Ёруғлик кучи.Ёритилганлик.Люкс

Ёруғлик ҳодисалари ва қонунлари ёруғликнинг табиати ҳамда унинг модда билан ўзаро таъсири ўрганиладиган физиканинг бир бўлими – оптика деб аталади.

Ёруғлик маълум диапазондаги электромагнит тўлқинлардан иборат. Инсон кўзи бутун нурланиш таркибидан фақат тўлқин узунлиги 3,8∙10^-7 дан 7,7∙10^-7 гача бўлган нурларнигина кўра олади. Тўлқин узунлиги 3,8∙10^-7 дан қисқа бўлган нурлар ультрабинафша 7,7∙10^-7 дан катта бўлган нурлар инфрақизил нурлар деб аталиб, улар кўзга кўринмайди.
Жисмлардан ёруғлик қайтиб кўзимиз тушгандагина биз уларни кўрамиз. Ўзидан ёруғлик чиқарувчи жисмлар – ёруғлик манбалари деб аталади ва улар икки группага бўлинади:

1. 
   Табиий манба.
   
2. 
   Сунъий манба.
   

Табиий манбаларга – Қуёш, юлдузлар, нур организмлар мисол бўлади.
Сунъий манбаларга – чўғланган жисмлар, ток ўтганда нур сочувчи жисмлар мисол бўлади.
Одатда ёруғлик манбалари маълум ўлчами жисмлар бўлади, лекин кўпгина аниқ ҳисоблашларда нуқтавий ёруғлик манбаи тушунчасидан фойдаланиб, бунда манба ўлчами ҳисобга олинмайди.
Ёруғлик турли тўлқин узунликдаги тўлқинлардан иборат бўлиб, бундай ёруғликни мураккаб ёруғлик дейилади. Ҳар қандай ёруғлик манбаидан келадиган ёруғлик мураккаб ёруғлик бўлиб, у турли рангдаги манохроматик ёруғликдан ташкил топгандир. Мўайян тўлқин узунликдаги алоҳида рангдаги ёруғлик – манохраматик ёруғлик дейилади.
Ёруғликнинг тарқалиши ёруғлик тўлқинлари энергиясининг кўчишидан иборатдир. Ёруғлик ҳавода ёруғлик дастасини ҳосил қилиб, яъни ёруғлик шуъласи кўринишида тарқалади. Йўналишлари фазонинг исталган нуқтасида ёруғлик энергиясининг кўчиш йўналиши билан уста-уст тушган геометрик чизиқ – ёруғлик нури дейилади. Ёруғлик нури – геометрик тушунча бўлгани учун, ёруғлик нури ва унинг тарқалиш ҳодисаларини ўрганувчи оптиканинг бир бўлими – геометрик оптика деб юритилади.
Геометрик оптиканинг қуйидаги учта қонуни мавжуд:

1. 
   Ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалиш қонуни.
   
2. 
   Ёруғликнинг қайтиш қонуни.
   
3. 
   Ёруғликнинг синиш қонуни.
   

Ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалиш қонунига асосан, ёруғлик бир жинсли муҳитда тўғри чизиқ бўйлаб тарқалади. Ёруғлик йўлига қўйилган буюмларнинг соя ва ярим соянинг ҳосил бўлиши ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалишини тасдиқлайди. Қуёш ва Ой тутилиши ҳам ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалишидан ҳосил бўлади.

Ёруғлик нури бир жинсли муҳитдан иккинчи муҳитга ўтганда иккинчи муҳит шаффоф бўлмаса ёруғлик иккинчи муҳитдан биринчи муҳитга қайтади, бунда ёруғликнинг қайтиш ҳодисаси содир бўлади. ОО^1-нормал, тушиш нуқтасига ўтказилган перпендикуляр. Ёруғликнинг қайтиш қонунига асосан тушувчи нур, қайтувчи нур ва нормал бир текисликда ётади.

1-расм. Икки муҳит чегарасида ёруғликни синиши ва қайтиши

Ёруғликнинг тушиш бурчаги қайтиш бурчагига ҳар доим тенг бўлади: (1)

Ёруғлик бир жинсли муҳитдан иккинчи муҳитга тушганда, иккинчи муҳит шаффоф бўлса, бунда ёруғлик иккинчи муҳитга синиб ўтиб, иккинчи муҳитда тарқалиш йўналишини давом эттиради. Бунда ёруғликнинг синиш ҳодисаси рўй беради. - тушиш бурчаги. - синиш бурчаги.

2 - расм. Ҳар хил синдириш кўрсаткичли муҳитлар чегарасида синиш ходисаси

Ёруғликнинг синиши қуйидаги қонунга бўйсунади:

1. 
   Тушувчи нур, нормал қайси текисликда ётса синган нур ҳам шу текисликда ётади.
   
2. 
   Тушиш бурчаги синусининг синиш бурчаги синусига нисбати берилган икки муҳит учун ўзгармас катталик бўлиб, иккинчи муҳитнинг биринчи муҳитга нисбатан нисбий синдириш кўрсаткичи дейилади.
   

(2)
n_2,1 – нисбий синдириш кўрсаткичидир.
Бирор муҳитнинг вакуумга нисбатан синдириш кўрсаткичи шу муҳитнинг абсалют синдириш кўрсаткичи дейилади.
(3)
n₁ – абсолют синдириш кўрсаткичи биринчи муҳитнинг
n₂ – иккинчи муҳитнинг абсолют синдириш кўрсаткичи.
Абсолют синдириш кўрсаткичи ёруғликнинг вакуумдаги тезлиги – с, муҳитда тарқалиш тезлиги – дан неча марта катта эканлигини кўрсатади.
(4)
(4) ва (2) ифодадан:
(5)
ҳосил бўлади.
Синдириш кўрсатгичи кичик бўлган муҳитни оптик зичлиги кичикроқ, синдириш кўрсатгичи катта бўлганнини оптик зичлиги каттароқ муҳит дейилади.
(i₁ - i_чег. чегаравий бурчакда) синиш бурчаги га тенглашади.
i₁ = i_чег. ҳолатда тушаётган нур тўлиқ қайтади (3 - расм).

3 – расм.
Демак, тушиш бурчагининг i_чег. дан га қийматларида тўла қайтиш ҳодисаси кузатилади. Чегаравий тушиш бурчаги шартдан топилади.
, (6)
Тўла қайтиш ходисаси, ёруғлик оптикавий зич муҳитдан зич бўлмаган муҳитга ўтганда, кузатилади.
Ёруғлик нури электромагнит тўлқиндан иборат бўлганлиги ҳамда бу тўлқиннинг тарқалиш тезлиги жуда катта бўлгани учун ёруғлик тезлигини тажрибада ўлчаш анча қийиндир. Ёруғлик тезлигини биринчи бўлиб, 1676 йилда даниялик астраном Рёмер Юпитер планетаси ой йўлдошини тутилиши устида ўтказган тажрибаси асосида аниқлади.
Кейинчалик америка олими Майкельсон 1926-29 йилларда тажриба йўли билан ёруғлик тезлигини ўлчаб, аниқроқ натижалар олди. Бу тажрибадан ёруғликнинг ҳаводаги тезлиги 299-711 км/с га, вакуумдаги тезлиги 299796 км/с га тенг эканлиги аниқланган. Шуннинг учун ёруғликнинг вакуумдаги тезлиги С=300.000 км/с га тенг деб олинади. Ҳар хил муҳитда ёруғлик тезлиги ҳар хил бўлиб, у вакуумдаги ёруғлик тезлигидан ҳар доим кичикдир.
Муҳитнинг ёруғлик тезлигини вакуумдаги ёруғлик тезлигига нисбатан камайтиришини характерлайдиган катталик шу муҳитнинг оптик зичлиги дейилади.
Ёруғлик нури ёруғлик манбаидан атрофдаги фазога энергия элтади. Оптиканинг ёруғлик энергиясини ўлчаш усулларини ўргатувчи бўлими “Фотометрия” деб аталади. Ёруғлик энергиясини фотометрия қуйидаги катталиклар билан характерланади:
энергетик катталиклар – оптик нурланишнинг энергетик параметрларини тавсифлайдилар;
 ёруғлик катталиклари – ёруғликнинг физиологик таъсирини тавсифлайдилар ва уларнинг кўзга таъсири билан ёки нурланишни қабул қилгич қурилмалар орқали ўлчанади.