Լույսի բեկման օրենքը

1. Լուսային ճառագայթի անկման անկյունը 44° է, իսկ բեկման անկյունը՝ 30°

Որոշեք լույսի տարածման արագությունը երկրորդ միջավայրում, եթե, առաջին միջավայրում այն 3×108          մ/վ է:

Հաշվի առեք, որ sin ֆունկցիայի աղյուսակային արժեքները այդ անկյունների դեպքում համապատասխանաբար հավասար են՝ sin44°= 0.695 և sin30°= 0.5

Պատասխանը գրեք հարյուրերորդականի ճշտությամբ

sina/sinB=1.39

c=3*10^8

sina/sinB=c/v

v=3*10^8/1.39=215827338,12 m/s

2. Ի՞նչ ճանապարհ կանցնի լուսային ճառագայթը 4· 10−8 վայրկյանում` մի հեղուկում, որի բեկման ցուցիչը 1.42 է:

Լույսի արագությունը վակումում հավասար է 3⋅108 մ/վ:

Պատասխանը գրել տասնորդական թվի ճշտությամբ:

v=c : sina/sinB= 3*10^8/1.42

S=vt = 4/10^8 * 3*10^8/1.42 = 12/1.42 = 8.45 m

3. Որոշեք սառույցի մեջ լուսային ճառագայթի տարածման արագությունը, եթե սառույցի բեկման ցուցիչը 1.31 է, իսկ վակումում լույսի տարածման արագությունը՝ c=3⋅108 մ/վ:

Պատասխանը գրեք հարյուրերորդականի ճշտությամբ:

v=c : sina/sinB = 3*10^8/1.31 = 229007633.58 m/s

4. Երկու միջավայրերի բաժանման սահմանին 53° անկյան տակ ընկնող ճառագայթը մասամբ անդրադառնում է:

Գտեք լույսի բեկման անկյունը, եթե բեկված ճառագայթը անդրադարձած ճառագայթի հետ կազմում է 114° անկյուն:

180°-(114°+53°)=B
B = 13°

5. Լուսային ճառագայթը բեկվում է անցնելով երկու միջավայրի բաժանման սահմանով: Ճառագայթի անկման անկյունը 30° է, իսկ բեկման անկյունը՝ 45°:

Որոշեք առաջին միջավայրի բեկման ցուցիչը, եթե երկրորդ միջավայրի բեկման ցուցիչը 1.4 է:

Խնդիրը լուծելիս 2–√-ը ընդունեք հավասար 1.4-ի, իսկ 3–√-ը՝ 1.7 -ի:

Պատասխանը գրեք հարյուրերորդական թվի ճշտությամբ:

v2 = c : sina/sinB = 3*10^8/1.4

sin30/sin45=1/√2

sin30/sin45 = v1/v2
v1/v2=1/√2
v1=3*10^8/1.4*1.4

c/v1 = բեկման ցուցիչ = 3*10^8 : 3*10^8/1.4^2 = 1.4^2

9-րդ դասարան Առաջադրանք 14.03-24.03

1.Որոշեք ցրող ոսպնյակի օպտիկական ուժը, եթե նրա կեղծ կիզակետը գտնվում է ոսպնյակից 200 սմ հեռավորության վրա:  

D=1/F

1/200=1/2=0,5

2. Ոսպնյակի օպտիկական ուժը 2 դպտր է: Ինչպիսի՞ ոսպնյակ է այն՝ հավաքող, թե՞ ցրող: Որքա՞ն է նրա կիզակետային հեռավորությունը:

Պատ.՝ հավաքող

Կիզակետային հեռավորությունը= F=1×D=2

3.Ինչպիսի՞ն է ապակե երկգոգավոր ոսպնյակը:

 ցրող

իրական

կեղծ

հավաքող

4.Ինչպե՞ս է կոչվում այն կետը, որում ոսպնյակում բեկվելուց հետո հավաքվում են հավաքող ոսպնյակի գլխավոր օպտիկական առանցքին զուգահեռ ճառագայթները: 

Պատ.՝ Գլխավոր կիզակետ

5. Առարկայի բարձրությունը 70 սմ է, իսկ նրա պատկերի բարձրությունը 52 սմ:
Որքա՞ն է ոսպնյակի գծային խոշորացումը:

Г=H/h=70/52=1,3

6.Որքա՞ն է 0.8 մետր բարձրությամբ առարկայի պատկերի բարձրությունը, եթե ոսպնյակի գծային խոշորացումը 2.5 է: Պատասխանը գրել տասնորդականի ճշտությամբ:

H=Г*h=0,8*2,5=2

9-րդ Ոսպնյակներ: Ոսպնյակի բնութագրերը: Օպտիկական ուժ 13.03- 17.03 2023

Լույսի անդրադարձման և բեկման երևույթները օգտագործվում են լուսային ճառագայթների տարածման ուղղությունը փոխելու նպատակով՝ տարբեր օպտիկական սարքերում, ինչպիսիք են մանրադիտակը, աստղադիտակը, խոշորացույցը, լուսանկարչական ապարատը և այլն: 

 Այդ բոլոր սարքերում լուսափնջի կառավարումը իրականացվում է նրանց կառուցվածքի ամենակարևոր մասի՝ ոսպնյակի միջոցով:  

Ոսպնյակ է կոչվում թափանցիկ, սովորաբար ապակե մարմինը, որը երկու կողմից սահմանափակված է գնդային մակերևույթներով: 

Ինչպես երևում է նկարից, ոսպնյակը սահմանափակված է R1, R2 շառավիղներով և C1, C2 կենտրոններով գնդային մակերևույթներով: Ըստ իրենց ձևի՝ ոսպնյակները լինում են ուռուցիկ և գոգավոր:Ուռուցիկ են այն ոսպնյակները, որոնց միջին մասն ավելի հաստ է, քան եզրերը:Լինում են երկուռուցիկ (ա), հարթուռուցիկ (բ), գոգավոր-ուռուցիկ (գ) ոսպնյակներ: 

Գոգավոր են այն ոսպնյակները, որոնց միջին մասն ավերի բարակ է, քան եզրերը:Նրանք նույնպես լինում են 3 տեսակի. երկգոգավոր (ա),հարթ-գոգավոր (բ), գոգավոր-ուռուցիկ (գ): 

 Ըստ իրենց չափերի՝ ոսպնյակները լինում են բարակ և ոչ բարակ:Բարակ են այն ոսպնյակները, որոնց միջին մասը (հաստությունը) զգալիորեն փոքր է նրանց սահմանափակող գնդային մակերևույթների շառավիղներից՝ d≪R1,R2Այստեղ d-ն ոսպնյակի հաստությունն է, R1,R2-ը՝ գնդոլորտների շառավիղները: Բարակ ոսպնյակների պայմանական նշաններն են՝ 

 Կառուցման խնդիրներում հիմնականում ոսպնյակները ներկայացվում են այս պայմանական նշաններով: Ոսպնյակի բնութագրերն են.1. Գլխավոր օպտիկական առանցքըՈսպնյակը պարփակող գնդային մակերևույթների C1,C2 կենտրոնները միացնող ուղիղը կոչվում է գլխավոր օպտիկական առանցք:Այդ առանցքով ուղղված լուսային ճառագայթները ոսպնյակով անցնելիս չեն բեկվում և իրենց ուղղությունը չեն փոխում: 2. Օպտիկական կենտրոնըԲարակ ոսպնյակի և գլխավոր օպտիկական առանցքի հատման Օ կետը կոչվում է ոսպնյակի օպտիկական կենտրոն:Ոսպնյակի օպտիկական կենտրոնով անցնող ճառագայթը իր ուղղությունը չի փոխում: 

3. Օպտիկական առանցքըՈսպնյակի Օ օպտիկական կենտրոնով անցնող ցանկացած ուղիղ կոչվում է ոսպնյակի օպտիկական առանցք:Ոսպնյակն ունի 1 գլխավոր և բազմաթիվ երկրորդային օպտիկական առանցքներ: Եթե ուռուցիկ ոսպնյակի նյութի բեկման ցուցիչն ավելի մեծ է միջավայրի բեկման ցուցիչից, օրինակ եթե միջավայրն օդն է, իսկ ոսպնյակը ապակի, ապա ուռուցիկ ոսպնյակը հավաքող է:Ոսպնյակը հավաքող է, եթե նրա վրա ընկնող ճառագայթների փունջը ոսպնյակով անցնելուց հետո հավաքվում է մեկ կետում:

 Նույն պայմանի դեպքում գոգավոր ոսպնյակը ցրող է:Ոսպնյակը ցրող է, եթե նրա վրա ընկնող ճառագայթների փունջը ոսպնյակով անցնելուց հետո ցրվում է բոլոր ուղղություններով:

4. Գլխավոր կիզակետը  Ոսպնյակի կարևոր բնութագրերից է նրա կիզակետը:Fկետը, որում, ոսպնյակում բեկվելուց հետո, հավաքվում են գլխավոր օպտիկական առանցքին զուգահեռ ճառագայթները, եթե ոսպնյակը հավաքող է, կամ ճառագայթների մտովի շարունակությունները, եթե ոսպնյակը ցրող է, կոչվում է ոսպնյակի գլխավոր կիզակետ:

 Ցանկացած ոսպնյակ ունի երկու գլխավոր կիզակետ. ամեն կողմից մեկական, ոսպնյակի գլխավոր օպտիկական առանցքի վրա: ՈւշադրությունՀավաքող ոսպնյակի կիզակետերը իրական են, իսկ ցրողներինը՝ կեղծ:

 5. Կիզակետային հեռավորությունՈսպնյակի օպտիկական կենտրոնից` Oմինչև գլխավոր կիզակետ` F ընկած հեռավորությունը կոչվում է ոսպնյակի կիզակետային հեռավորություն:Կիզակետային հեռավորությունը նշանակվում է OF կամ F, և չափվում է մետրով: 

6. Կիզակետային հարթություն

Ոսպնյակի գլխավոր կիզակետով անցնող, գլխավոր օպտիկական առանցքին ուղղահայաց հարթությունը կոչվում է կիզակետային հարթություն, իսկ ուղղահայաց ուղիղը՝ կիզակետային ուղիղ:Եթե ոսպնյակը հավաքող է, ապա ճառագայթների կամայական զուգահեռ փունջ ոսպնյակով անցնելուց հետո հավաքվում է այդ ճառագայթներին զուգահեռ օպտիկական առանցքի և կիզակետային ուղղի հատման կետում: Եթե ոսպնյակը ցրող է, ապա նրանում բեկվելուց հետո, ճառագայթներին զուգահեռ օպտիկական առանցքի և կիզակետային ուղղի հատման կետում կհավաքվեն այդ ճառագայթների շարունակությունները: 

7. Օպտիկական ուժ

Կիզակետային հեռավորության հակադարձ մեծությունը կոչվում է ոսպնյակի օպտիկական ուժ և նշանակվում է Dտառով: D=1/F Ինչքան փոքր է ոսպնյակի կիզակետային հեռավորությունը, այնքան ավելի մեծ է նրա օպտիկական ուժը, այսինքն ՝ այնքան ավելի ուժեղ է այն բեկում ճառագայթները:Հավաքող ոսպնյակի օպտիկական ուժը դրական է՝ D≻0, իսկ ցրող ոսպնյակի օպտիկական ուժը բացասական է՝D≺0:Օպտիկական ուժի չափման միավորը 1 դիօպտրիան է: 1դպտր=1մ⁻¹

1 դպտր-ն1մ կիզակետային հեռավորությամբ ոսպնյակի օպտիկական ուժն է:Օպտիկական բազմաթիվ սարքեր կազմված են մի քանի ոսպնյակից:Իրար հպված մի քանի ոսպնյակներով համակարգի օպտիկական ուժը հավասար է այդ համակարգի ոսպնյակների օպտիկական ուժերի գումարին:

D=D1+D2, որտեղ D-ն համակարգի օպտիկական ուժն է, իսկ D₁-ը և D₂-ը առանձին ոսպնյակների օպտիկական ուժերն են: 

8. Խոշորացում Ոսպնյակի միջոցով ստացվող առարկայի պատկերը կարող է առարկայից ավելի մեծ կամ փոքր չափեր ունենալ: 

Ոսպնյակի խոշորացումը ցույց է տալիս, թե առարկայի պատկերի գծային չափերը առարկայի  չափերի որ մասն են կազմում:Խոշորացումը նշանակում են Гտառով:Առարկայի պատկերի և առարկայի գծային չափերի հարաբերությունը կոչվում է ոսպնյակի խոշորացում:

Γ=H/h, որտեղ H-ը առարկայի պատկերի բարձրությունն է, իսկ h-ը՝ առարկայինը:

Տնային առաջադրանք՝ Էջ 109 (1-8 հարցերին)

Նախագիծ՝ օպտիկական երևույթներ

Կարճատեսություն և հեռատեսություն

Կարճատեսությունը տեսողական արատ է, որի դեպքում մարդը լավ է տեսնում մոտիկից, բայց վատ է տեսնում հեռվից։ Այս թերությունը կայանում է նրանում, որ բեկման անոմալիայի պատճառով պատկերը կենտրոնանում է ոչ թե ցանցաթաղանթի վրա, այլ դրա դիմաց։ Կարճատեսությունը ամետրոպիայի տեսակ է։ Այս խնդիրը լուծելու համար օգտագործվում են ակնոցներ կամ կոնտակտային ոսպնյակներ բացասական օպտիկական հզորության արժեքներով:

Քանի որ կարճատեսությունը բեկման խախտում է, դրա ֆիզիկական պատճառը համեմատելի է ցանկացած ապակենտրոնացված օպտիկական համակարգի հետ:

Ամենատարածված պատճառը ակնագնդի մեծացումն է, որի հետևանքով ցանցաթաղանթը գտնվում է կիզակետային հարթության հետևում։ Ավելի հազվագյուտ տարբերակ է, երբ աչքի ռեֆրակցիոն համակարգը (եղջերաթաղանթ և ոսպնյակ) ճառագայթները կենտրոնացնում է ավելի ուժեղ, քան անհրաժեշտ է, և արդյունքում դրանք նույնպես զուգակցվում են ոչ թե ցանցաթաղանթի վրա, այլ դրա դիմաց: Տարբերակներից որևէ մեկում, հեռավոր առարկաներ դիտելիս, ցանցաթաղանթի վրա հայտնվում մշուշոտ պատկեր: Միևնույն ժամանակ, սերտ հեռավորության վրա գտնվող առարկաներից շեղվող ճառագայթները կենտրոնացած են ցանցաթաղանթի վրա։

Նաև կարճատեսություն կարող է առաջանալ թարթիչավոր մկանների սպազմով (երիտասարդ տարիքում), վնասվածքի ժամանակ ոսպնյակի տեղաշարժով (ենթաբլյուքսացիա): Նորմալ տեսողություն ունեցող աչքերին (աչքի գնդաձև ձև) մոտ առարկաներ դիտարկելիս անհրաժեշտ է թարթիչավոր մկանի լարվածություն, ինչը հանգեցնում է առաձգական հատկությունների ոսպնյակի ձեռքբերման ավելի ուռուցիկ ձևի, ինչը հանգեցնում է ամբողջի բեկման ուժի ավելացմանը:

Հեռատեսությունը (հիպերմետրոպիան) տեսողական արատ է, որի դեպքում հեռավոր առարկաները ավելի լավ են երևում, իսկ մոտ գտնվող առարկաները՝ վատ:

Մոտակայքում գտնվող առարկաների տեսանելիության խնդիրը լուծելու համար կարող եք օգտագործել ակնոցներ կամ կոնտակտային ոսպնյակներ՝ դրական օպտիկական հզորության արժեքներով:

Հեռատեսության պատճառներից մեկը կարող է լինել ակնագնդի փոքրացած չափը առաջի-հետևի առանցքի վրա։ Գրեթե բոլոր նորածինները հեռատես են։ Սակայն տարիքի հետ մեծամասնության համար այս թերությունն անհետանում է ակնագնդի աճի պատճառով:

Տարիքային (ծհեռատեսության պատճառը ոսպնյակի կորությունը փոխելու ունակության նվազումն է։ Այս գործընթացը սկսվում է մոտ 25 տարեկանում, սակայն միայն 40-50 տարեկանում կարող է հանգեցնել տեսողության սրության նվազմանը աչքերից նորմալ հեռավորության վրա (25-30 սմ) կարդալիս: Մոտավորապես 65 տարեկանում աչքը գրեթե ամբողջությամբ կորցրել է հարմարվելու ունակությունը:

Լույսի բեկման և անդրադարձման օրենքները

Լույսի բեկման օրենք

Եթե միջավայրը անհամասեռ է, ապա լույսը տարածվում է ոչ ուղղագիծ:
Երկու  միջավայրերի բաժանման սահմանին լուսային ճառագայթի էներգիան կարող է մասամբ կլանվել, մասամբ անդրադառնալ, իսկ եթե երկրորդ միջավայրը թափանցիկ է, նաև մասամբ անցնել այդ միջավայր՝ փոխելով տարածման ուղղությունը:
Լույսի ճառագայթի ուղղության փոփոխությունը մի միջավայրից մյուսին անցնելիս, կոչվում է լույսի բեկում:
Ընկնող ճառագայթի՝ AO և անկման կետում երկրորդ միջավայրի (ապակու) մակերևույթին տարված MNնորմալի միջև կազմած անկյունը՝ ∠MOA-ն կոչվում է անկման անկյուն և նշանակվում α տառով:
Բեկված ճառագայթի և նույն MNնորմալի միջև կազմած անկյունը ∠NOE-ն կոչվում է բեկման անկյուն և նշանակվում է β տառով:
Մակերևույթին ուղղահայաց ընկնող ճառագայթը չի բեկվում:
Միջավայրի բեկման ցուցիչ, կամ բացարձակ բեկման ցուցիչ կոչվում է վակումում և տվյալ միջավայրում լույսի տարածման արագությունների հարաբերությունը

Լույսի անդրադարձման օրենքը

Լույսը ընկնելով մարդու աչքի մեջ առաջացնում է տեսողական զգացողություն, որի հետևանքով մենք տեսնում ենք լույսի աղբյուրը և բոլոր այն մարմիններն ու մակերևույթները, որոնք անդրադարձնում են իրենց վրա ընկնող լուսային ճառագայթները: Լավ անդրադարձնող մակերևույթ է հայելին:  

Այն կարող է անդրադարձնել լուսային էներգիայի մոտ 90%-ը:
Լույսի անդրադարձումը ենթարկվում է որոշակի օրենքի, որը հայտնագործել է Հին Հունաստանի գիտնական Էվկլիդեսը:
 Այս օրենքը սահմանելու համար հարմար է օգտվել օպտիկական սկավառակ կոչվող սարքից: 

Օպտիկական սկավառակում լույսի աղբյուր է ծառայում փոքրիկ լամպը, որը գտնվում է շարժական լուսարարի ներսում:

Լուսարարից դուրս եկող լույսի նեղ փունջը՝ AO լույսի ճառագայթը, տարածվում է սկավառակի մակերևույթին և նրա մասնիկների կողմից ցրվելով դառնում է տեսանելի: 

 

Ընկնող ճառագայթի և անդրադարձնող մակերևույթին տարված ուղղահայացի միջև կազմած անկյունը կոչվում է անկման անկյուն՝    α (ալֆա): 

Անդրադարձած ճառագայթի և անդրադարձնող մակերևույթին տարված ուղղահայացի միջև կազմած անկյունը կոչվում է անդրադարձման անկյուն՝  ՝γ (գամմա): 

Անդրադարձած ճառագայթն ընկած է անկման հարթության վրա, ընդ որում անկման անկյունը հավասար է անդրադարձման անկյանը՝ α=γ :  

Փորձնական տվյալների վրա հիմնված այս օրենքը կոչվում է անդրադարձման օրենք: