Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
Картину, получаемую при разложения света на составляющие, соответствующие
различным длинам волн, называют спектром. Поэтому дифракционную решетку
часто называют спектральным прибором. Дифракционные решетки служат для
измерения длин волн света и используются в приборах (спектроскопах) для
разделения цветов или для наблюдения спектров.
Одно из наиболее интересных практических применений дифракции света -
голография. При рассмотрении объемных голографических фотографий
(голограмм) предмета зрительное ощущение такое, каким оно было бы при
рассмотрении самого предмета (можно, например, заглянуть за предмет). При
этом голограммы обладают удивительным свойством: изображение предмета
можно получить по любой, достаточно небольшой части голограммы.
Рекомендации по решению задач
Прежде чем приступить к решению задач по геометрической оптике,
необходимо запастись карандашом и линейкой, поскольку решение практически
всех задач, в том числе и расчетного характера, нужно начинать с
построения хода лучей или изображений предметов. Ниже под предметом будем
понимать прямолинейный отрезок.
Задачи геометрической оптики разделим иа две группы: задачи на законы
отражения и задачи иа законы преломления.
В первой группе задач можно отдельно выделить задачи на плоские и
сферические зеркала. Бели по условию задачи требуется выполнить только
графическое построение изображения предмета в зеркале, то достаточно
воспользоваться законом отражения и построить изображение двух его
крайних точек (поскольку мы рассматриваем только такие зеркала, в которых
изображение всякой прямой линии также будет прямой линией). Для
построения изображения произвольной точки достаточно иайти точку
пересечения двух произвольных лучей (или их продолжений), отраженных от
зеркала.
В плоском зеркале предмет и его изображение располагаются симметрично
относительно зеркала и высота изображения равна высоте предмета. Для
построения изображения
533
Рис. 15.44
произвольной точки используют два луча: первый луч падает
перпендикулярноповерхности зеркала и отражается по тому же направлению,
второй выбирают произвольно. Далее, построив нормаль к поверхности
зеркала в точке падения этого луча и отраженный луч, находят точку
пересечения его продолжения с продолжением первого луча. Если между
предметом н зеркалом находится непрозрачный экран, то используют два
произвольных луча, падающих на зеркало, минуя экран.
Если зеркало сферическое, то для построения изображения произвольной
точки предмета удобно использовать два из трех лучей (см. рис. 15.11,
15.13, 15.14, 15.16):
- луч 7, параллельный главной оптической оси, после отражения в
зеркале пройдет через фокус перед зеркалом, если зеркало вогнутое, или
будет отклоняться от главной оптической осн так, как будто он выходит из
фокуса за зеркалом, если зеркало выпуклое;
- луч 2 в случае вогнутого зеркала идет через фокус, расположенный со
стороны падения луча, н после отражения идет параллельно главной
оптической осн; если зеркало выпуклое, то луч 2 распространяется в
направления фокуса, расположенного за зеркалом, и после отражения также
становится параллельным главной оптической оси;
- луч 3, идущий в направлении центра кривизны зеркала, отражается в
том же направлении.
Если отраженные от зеркала лучн пересекаются в некоторой точке, то
изображение будет действительным, если же пересекаются их продолжения, то
изображение будет мнимым. Действительное изображение предмета может дать
только вогнутое сферическое зеркало, если предмет расположен за фокусом;
при этом предмет н его изображение будут находиться с одной стороны от
поверхности зеркала. Если же предмет расположен между фокусом и зеркалом
или зеркало выпуклое, то его изображение будет мнимым: предмет и его
изображение будут находиться с разных сторон от поверхности зеркала. При
этом действительное изображение будет всегда перевернутым, а мнимое -
прямым. Следует отметить, что это справедливо лишь для действительного
предмета. Если предмет мнимый, то для определения, каким будет
изображение (мнимым или действительным), необходимо провести численные
расчеты.
Если точка, изображение которой следует построить, находится на главной
оптической оси зеркала, то рассмотренные лучи 1, 2 и 3 сольются в один.
Поэтому здесь обычно используются два луча. Первый из лучей идет вдоль
осн зеркала и отражается по тому же направлению. Второй луч выбирают
произвольно. Ход этого луча после отражения определяют так: проводят
прямую из центра кривизны зеркала в точку падения луча (она совпадает с
нормалью к поверхности зеркала) и, построив отраженный луч, находят точку
его пересечения с первым лучом.
Задачи, связанные с построением изображений в системе зеркал,
принципиально не отличаются от задач с одним зеркалом. Здесь следует
иметь в виду, что изображение, полученное в одном зеркале, является
предметом для другого. В таких задачах достаточно часто изображение
