Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
используется рассеивающая линза, которая располагается на пути сходящихся
лучей до того, как они достигнут фокуса объектива. С помощью окуляра
образуется мнимое прямое изображение. Конструкцию, изображенную на рис.
15.33, б, часто называют подзорной трубой', в ней используется третья
(полевая) линза, предназначенная для получения прямого изображения.
Объективом и окуляром здесь служат собирающие линзы.
объектив окуляр
Для наблюдения очень близких объектов используют микроскопы. Подобно
телескопу микроскоп имеет и объектив, и окуляр. Рассматриваемый объект
располагают непосредственно перед фокальной плоскостью объектива, как
показано на рис. 15.34. Создаваемое объективом действительное изображение
ВВ' находится далеко от линзы (вблизи фокальной плоскости окуляра) и
увеличено. В свою очередь, это изображение увеличивается окуляром и
превращается в еще большее, но теперь уже мнимое изображение СС,'
наблюдаемое глазом.
Полное увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и
окуляра. Изображение ВВ', создаваемое объективом, в Г0 раз больше самого
объекта. Из рис. 15.34 и формулы (15.13) для увеличения простой линзы
получим
/___?
r°-d =
где / - расстояние между линзами (равное длине тубуса). Окуляр действует,
как простая лупа. Если предположить, что мышцы глаза расслаблены, то
увеличение окуляра Ге равно (см. уравнение (15.15))
524
г Л
1 е р "
1 е
где с/0 - расстояние наилучшего зрения. Так как окуляр увеличивает
создаваемое объективом изображение, то общее увеличение микроскопа
l-F. cL (LI r=rore= d Уе~ р0ре' О5-17)
Формула (15.17) обеспечивает достаточную точность, если фокусные
расстояния F0 и Fe малы по сравнению с /, так что / - Fe"/ и d" F0.
Волновая оптика
Прежде чем приступить к изучению свойств света с волновых позиций,
вспомним один из законов электромагнетизма. В соответствии с законом
электромагнитной индукции, открытым Фарадеем, любое изменение индукции
магнитного поля вызывает появление в окружающем пространстве вихревого
электрического поля. Максвелл предположил, что справедливо и обратное
утверждение: любое изменение напряженности электрического поля
сопровождается возникновением вихревого магнитного поля. Согласно
гипотезе Максвелла, однажды начавшийся в некоторой точке процесс
изменения электромагнитного поля будет непрерывно захватывать все новые
области окружающего пространства. Максвелл показал, что электромагнитное
поле может существовать и при отсутствии источников - зарядов и токов.
При этом переменное электромагнитное поле в среде без источников будет
представлять собой волну (которую называют электромагнитной волной),
распространяющуюся со скоростью
o=_=JL_. (15 18)
V е е0 ц ц о
Совпадение скорости электромагнитных волн в вакууме (е = 1, ц = 1) о = -
р== = 3"108 м/с
че0йо
с измеренной задолго до их открытия скоростью света с = 3108 м/с
послужило отправным пунктом для отождествления света с электромагнитными
волнами и создания электромагнитной теории света.
Поскольку электрическое и магнитное поля имеют энергию, то
электромагнитная волна переносит эту энергию в направлении своего
распространения. Энергия, переносимая волной через единицу площади в
единицу времени, называется интенсивностью волны.
Излучателями оптических волн являются атомы и молекулы. В каждом атоме
процесс излучения длится очень короткое время (порядка 10'8 с), затем
обрывается и начинается вновь с иной интенсивностью и начальной фазой.
Поэтому два независимых источника света возбуждают волны с быстро
изменяющейся разностью фаз. Если свет от таких источников направить на
экран, то в результате наложения этих волн вся поверхность экрана будет
равномерно освещена с некоторой средней интенсивностью.
525
I
Если же одну волну расчленить на две или более, то при наложейии
полученных таким образом волн разные точки экрана будут освещены с разной
интенсивностью. Явление увеличения или уменьшения интенсивности света при
наложении нескольких волн называют интерференцией.
Другим известным явлением, обусловленным волновой природой света,
является дифракция, под которой понимают огибание волнами препятствий и
проникновение в "область тени", т.е. отклонение света от прямолинейного
распространения. В приближении геометрической оптики свет за непрозрачной
преградой с отверстием (или щелью) не должен проникать в область
геометрической тени. Как показывает опыт, в действительности за преградой
свет распространяется по всем направлениям, причем проникновение в
область геометрической тени тем существеннее, чем меньше размеры
отверстий. При диаметре отверстий или ширине щелей, сравнимых с длиной
волны, приближение геометрической оптики оказывается совершенно
неправомерным.
Качественно поведение света за преградой с отверстием может быть
объяснено с помощью принципа Гюйгенса. Принцип Гюйгенса основан на
представлении, что каждая точка, до которой доходит волна, служит центром
вторичных волн, распространяющихся от нее во все стороны, и
