O'qish vaqti: 34 daqiqa

1-bob. Optik hodisalarning asosiy qonunlari.
Optik tadqiqotlarning birinchi davrlarida allaqachon optik hodisalarning quyidagi to'rtta asosiy qonunlari eksperimental ravishda o'rnatildi:
1. Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni.
2. Yorug`lik nurlarining mustaqillik qonuni.
3. Oyna sirtidan aks etish qonuni.
4. Ikki shaffof muhit chegarasida yorug'likning sinishi qonuni.
Bu qonuniyatlarni keyingi tadqiq qilish, birinchidan, ular bir qarashda ko‘rinadiganidan ancha chuqurroq ma’noga ega ekanligini, ikkinchidan, qo‘llanilishi chegaralanganligini va ular faqat taxminiy qonunlar ekanligini ko‘rsatdi. Asosiy optik qonunlarni qo'llash shartlari va chegaralarini belgilash yorug'lik tabiatini o'rganishda muhim yutuqlarni anglatadi.
Bu qonunlarning mohiyati quyidagicha.
Bir hil muhitda yorug'lik to'g'ri chiziqlar bo'ylab tarqaladi.
Bu qonun Evklidga tegishli optika bo'yicha ishlarda uchraydi va ehtimol undan ancha oldin ma'lum va qo'llanilgan.
Ushbu qonunning eksperimental isboti yorug'likning nuqta manbalari tomonidan berilgan o'tkir soyalarni kuzatish yoki kichik teshiklar yordamida tasvirlarni olish orqali xizmat qilishi mumkin. Guruch. 1 kichik diafragma bilan tasvirni tasvirlaydi, tasvirning shakli va o'lchami proyeksiyaning to'g'ri chiziqli nurlar bilan ekanligini ko'rsatadi.
1-rasm yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi: kichik diafragma bilan tasvirlash.
To'g'ri chiziqli tarqalish qonunini tajriba bilan qat'iy belgilangan deb hisoblash mumkin. Bu juda chuqur ma'noga ega, chunki to'g'ri chiziq tushunchasining o'zi optik kuzatishlar natijasida paydo bo'lgan. Ikki nuqta orasidagi eng qisqa masofani ifodalovchi chiziq sifatidagi to'g'ri chiziqning geometrik tushunchasi yorug'lik bir jinsli muhitda tarqaladigan chiziq tushunchasidir.
Ta'riflangan hodisalarni batafsilroq o'rganish shuni ko'rsatadiki, agar biz juda kichik teshiklarga o'tsak, yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni o'z kuchini yo'qotadi.
Shunday qilib, rasmda ko'rsatilgan tajribada. 1, biz teshik o'lchami taxminan 0,5 mm bo'lgan yaxshi tasvirni olamiz. Teshikning keyingi qisqarishi bilan tasvir nomukammal bo'ladi va taxminan 0,5-0,1 mikronli teshik bilan tasvir umuman chiqmaydi va ekran deyarli teng ravishda yoritiladi.
Yorug'lik oqimi alohida yorug'lik nurlariga bo'linishi mumkin, ularni ajratib turadi, masalan, diafragmalar yordamida. Ushbu tanlangan yorug'lik nurlarining harakati mustaqil bo'lib chiqadi, ya'ni. bitta nur tomonidan ishlab chiqarilgan ta'sir boshqa nurlarning bir vaqtning o'zida faol bo'lishi yoki yo'q qilinishiga bog'liq emas.
Tushgan nur, aks ettiruvchi yuzaning normali va aks ettirilgan nur bir tekislikda yotadi (2-rasm) va nurlar bilan normal orasidagi burchaklar bir-biriga teng: tushish burchagi i burchakka teng. aks ettirish i". Bu qonun Evklid asarlarida ham eslatib o'tilgan. Uning o'rnatilishi juda uzoq davrlarda ma'lum bo'lgan sayqallangan metall yuzalardan (oynalardan) foydalanish bilan bog'liq.

Guruch. 2 Ko'zgu qonuni.
Guruch. 3 Sinishi qonuni.
Diafragma - optik tizimlarda (teleskoplarda, masofa o'lchagichlarda, mikroskoplarda, plyonka va kameralarda va boshqalarda) yorug'lik nurlarining kesishishini cheklovchi noaniq to'siq. diafragma rolini ko'pincha linzalar, prizmalar, oynalar va boshqa optik qismlarning ramkalari, ko'z qorachig'i, yoritilgan ob'ektning chegaralari va spektroskoplardagi yoriqlar o'ynaydi.
Har qanday optik tizim - qurolli va qurolsiz ko'z, fotografiya apparati, proyeksiya apparati - oxir-oqibatda tasvirni tekislikda (ekran, fotoplastinka, to'r parda) chizadi; ob'ektlar ko'p hollarda uch o'lchovli bo'ladi. Biroq, hatto ideal optik tizim ham cheklanmagan holda, tekislikdagi uch o'lchamli ob'ektning tasvirini bermaydi. Haqiqatan ham, uch o'lchamli ob'ektning alohida nuqtalari optik tizimdan turli masofalarda joylashgan bo'lib, ular turli konjugat tekisliklariga mos keladi.
Yorqin nuqta O (5-rasm) EE bilan konjugatsiyalangan MM 1 tekisligida O` ning aniq tasvirini beradi. Lekin A va B nuqtalar A` va B` da aniq tasvirlarni beradi va MM tekisligida ular yorug'lik doiralari bilan proyeksiyalanadi, ularning o'lchami nur kengligining cheklanishiga bog'liq. Agar tizim hech narsa bilan cheklanmagan bo'lsa, u holda A va B dan kelgan nurlar MM tekislikni bir xilda yoritadi, u erdan ob'ektning tasviri olinmaydi, faqat uning EE tekisligida yotgan alohida nuqtalarining tasviri olinadi.

Nurlar qanchalik tor bo'lsa, ob'ektning tekislikdagi makonining tasviri shunchalik aniq bo'ladi. Aniqrog'i, bu tekislikda fazoviy ob'ektning o'zi emas, balki MM tasvir tekisligi bilan tizimga nisbatan konjugatsiyalangan ob'ektning qandaydir EE tekisligiga (o'rnatish tekisligiga) proyeksiyasi bo'lgan o'sha tekis rasm tasvirlangan. . Proyeksiya markazi tizimning nuqtalaridan biri (optik asbobning kirish ko'z qorachig'ining markazi).
Diafragmaning o'lchami va joylashuvi yorug'lik va tasvir sifatini, maydon chuqurligini va optik tizimning o'lchamlarini va ko'rish maydonini aniqlaydi.
Yorug'lik nurini eng kuchli cheklovchi diafragma diafragma yoki faol deb ataladi. Uning rolini har qanday linzaning ramkasi yoki maxsus diafragma BB o'ynashi mumkin, agar bu diafragma yorug'lik nurlarini linza ramkalariga qaraganda kuchliroq cheklasa.

Guruch. 6. BB - diafragma diafragma; B 1 B 1 - kirish o'quvchisi; B 2 B 2 - o'quvchidan chiqish.

Portlovchi moddaning diafragma diafragmasi ko'pincha murakkab optik tizimning alohida komponentlari (linzalari) o'rtasida joylashgan (6-rasm), lekin u tizimning oldida yoki undan keyin ham joylashtirilishi mumkin.

Agar BB haqiqiy diafragma bo'lsa (6-rasm), va B 1 B 1 va B 2 B 2 tizimning old va orqa qismlaridagi tasvirlari bo'lsa, u holda BB orqali o'tgan barcha nurlar B 1 dan o'tadi. B 1 va B 2 B 2 va aksincha, ya'ni. BB, B 1 B 1, B 2 B 2 diafragmalarining har biri faol nurlarni cheklaydi.
Kirish o'quvchisi - bu haqiqiy teshiklar yoki ularning tasvirlari, bu kiruvchi nurni eng ko'p cheklaydi, ya'ni. optik o'qning ob'ekt tekisligi bilan kesishgan nuqtasidan eng kichik burchak ostida ko'rinadi.
Chiqish o'quvchisi - bu tizimdan chiqadigan nurni cheklaydigan teshik yoki uning tasviri. Kirish va chiqish o'quvchilari butun tizimga nisbatan birlashtirilgan.
Kirish o'quvchisining rolini u yoki bu teshik yoki uning tasviri (haqiqiy yoki xayoliy) o'ynashi mumkin. Ba'zi muhim hollarda tasvirlangan ob'ekt yoritilgan teshik (masalan, spektrografning tirqishi) bo'lib, yorug'lik to'g'ridan-to'g'ri teshik yaqinida joylashgan yorug'lik manbai yoki yordamchi kondensator yordamida ta'minlanadi. Bunday holda, joylashishiga qarab, kirish o'quvchisining rolini manba chegarasi yoki uning tasviri yoki kondensatorning chegarasi va boshqalar o'ynashi mumkin.
Agar diafragma diafragma tizimning oldida yotsa, u kirish ko'z qorachig'iga to'g'ri keladi va uning ushbu tizimdagi tasviri chiqish ko'z qorachig'i bo'ladi. Agar u tizimning orqasida joylashgan bo'lsa, u holda chiqish ko'z qorachig'iga to'g'ri keladi va uning tizimdagi tasviri kirish ko'z qorachig'i bo'ladi. Agar portlovchi moddaning diafragma diafragmasi tizim ichida joylashgan bo'lsa (6-rasm), u holda tizimning old tomonidagi uning tasviri B 1 B 1 kirish ko'z qorachig'i bo'lib xizmat qiladi va tizimning orqa tomonidagi B 2 B 2 tasviri xizmat qiladi. chiqish o'quvchisi sifatida. O'qning ob'ekt tekisligi bilan kesishgan nuqtasidan kirish ko'z qorachig'ining radiusi ko'rinadigan burchak "diafragma burchagi" deb ataladi va chiqish ko'z qorachig'ining radiusi nuqtadan ko'rinadigan burchak. o'qning tasvir tekisligi bilan kesishishi proyeksiya burchagi yoki chiqish diafragma burchagidir. [ 3 ]