ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

Пупков Павел Анатольевич

Научный руководитель – Гурочкина С.А.

Бюджетное образовательное учреждение Орловской области

среднего профессионального образования

«Орловский техникум агробизнеса и сервиса г.Мценска

Цель – дать научное объяснение природным

явлениям с помощью законов отражения и

преломления света.

Задачи – научиться строить изображения в

сферических зеркалах; определять действительные

и мнимые, увеличенные и уменьшенные

изображения.

Актуальность темы – применение законов

отражения и преломления света в различных

сферах нашей деятельности.

Геометрическая оптика

- это раздел оптики, в котором изучаются законы

распространения света на основе представлений о световых

лучах. Под световым лучом понимают линию, вдоль

которой распространяется поток световой энергии.

Основу геометрической оптики образуют :

• 1) закон прямолинейного распространения света;

• 2) закон отражения света;

• 3) закон преломления света.

В формулировке самого Ферма принцип

гласит, что свет распространяется по такому

пути, для прохождения которого ему требуется

минимальное время.

ЗАКОН ПРЯМОЛИНЕЙНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ СВЕТА

Прямолинейное распространение света — факт,

установленный ещѐ в глубокой древности. Об этом

писал основатель геометрии Евклид (300 лет до

нашей эры). В однородной прозрачной среде свет

распространяется прямолинейно.

Образование тени

Образование полутени

Солнечное затмение

ЗАКОН ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА.

Впервые закон отражения

упоминается в «Катоптрике»

Евклида, датируемой примерно 200 лет

до н. э. Закон отражения, как любой

закон природы, был получен на

основании наблюдений и опытов.

1. Падающий луч, отраженный луч и

перпендикуляр, восставленный в точку

падения к отражающей поверхности, лежат в

одной плоскости

2. Угол отражения равен углу падения.

http://peterlife.rusbears.org/illusion/illusion01/img/shar1.jpg

Преломление света

воздух

вода

Преломление –изменение направления распространения света при прохождении из одной среды в другую.

ЗАКОН ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА.

1 . На границе раздела двух сред различной

оптической плотности луч света при

переходе из одной среды в другую меняет своѐ

направление.

2. При переходе луча света в среду с большей

оптической плотностью угол преломления

меньше угла падения; при переходе луча света

из оптически более плотной среды в среду

менее плотную угол преломления больше угла

падения.

Причины преломления света

• Изменение скорости света при перехода света из

среды оптически менее плотной в оптически более

плотную среду или наоборот

воздух

стекло

v1

v2

стекло

воздух v1

v2

Наблюдения

Схема образования радуги1)сферическая капля,

2) внутреннее

отражение, 3) первичная

радуга,

4) преломление,

5) вторичная радуга,

6) входящий луч света,

7) ход лучей при

формировании первичной

радуги,

8) ход лучей при

формировании вторичной

радуги,

9) наблюдатель,

10) область формирования

первичной радуги,

11) область формирования

вторичной радуги,

12) облако капелек.

РАДУГА

Для того, что бы быстрее можно было запомнить расположение цветов в

радуге, есть специальные скороговорки /мнемонические фразы/. Вот

некоторые из них:

Как Однажды Жак-Звонарь Головой Сломал Фонарь

Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан

Крот Овце, Жирафу, Зайке Голубые Сшил Фуфайки

• Вот так выглядит солнечное Гало в Антарктиде

(из-за особеннстей преломления ...

Самый же космос бывает там, где нас нет. Вот так выглядит солнечное Гало в Антарктиде (из-за особенностей преломления света происходит многократное отражение солнца. Интересно было бы взглянуть на людей, которые бы на небе увидели пять солнц.

Так что же такое Гало?

Это природное явление обычно появляется вокруг Луны или

Солнца. Реже вокруг других сильных источников света в виде уличных

огней. Наблюдают множество типов гало, но их происхождение связано

преимущественно с ледяными кристаллами, которые образуются в

перистых облаках на больших высотах около десяти километров и в

верхних слоях тропосферы. Их вид зависит от формы кристаллов и их

расположения . Свет часто разлагается в спектр, и это делает гало

очень похожим на радугу, но гало при малой освещѐнности имеет

малую цветность. Это связано с особенностями сумеречного зрения.

В старину разнообразным гало, как правило, приписывались

мистические значения знамений.

Так, в древнерусской поэме "Слово о полку Игореве"

говорится, что перед пленением Игоря и наступлением половцев "4

солнца засияли над русской землей". Это было воспринято как знак

большой надвигающейся беды.

В чрезвычайно холодную погоду, когда вместе сходятся несколько погодных факторов, можно

увидеть столбы света вонзающиеся в бездонное зимнее небо. Такое явление происходит, за

счѐт отражения света в кристалликах рассеянного в воздухе льда

зеркала

1.Плоские.

2.Сферические:

вогнутые и выпуклые

Для построения изображения точки в плоском зеркале, достаточно

выбрать два произвольных луча и продолжить отраженные лучи до

их пересечения. Глаз видит изображение светящейся точки в том

месте, где пересекаются лучи, попавшие в поле зрения.

Мнимое изображение предмета располагается

симметрично относительно зеркальной поверхности.

Построение изображения в

вогнутом зеркале

В зависимости от расстояния от предмета до зеркала

изображение предмета может быть действительным

или мнимым, увеличенным или уменьшенным.

уменьшенное увеличенное увеличенное

перевернутое перевернутое прямое

действительное действительное мнимое

В выпуклом зеркале изображение всегда

мнимое, прямое, уменьшенное.

Изображения предметов в выпуклом зеркале всегда

уменьшенные. Например, на правом рисунке отчетливо видно, что

размеры изображений чашек значительно меньше размеров самих

чашек. При помощи вогнутого зеркала легко получить увеличенные

изображения предметов. Взгляните на левый рисунок. Размеры всех

изображений больше размеров самих предметов. На среднем рисунке

изображено обычное плоское зеркало.

Зеркала в нашей жизни

Различные геометрические конфигурации

поверхностей зеркал по-разному изменяют

отраженный образ и позволяют добиваться

различных полезных эффектов.

кривые зеркала в комнате смеха позволяют от

души повеселиться, разглядывая причудливо

искаженные отражения самих себя

Крупнейшие телескопы оснащаются зеркалами

КОНСТРУКЦИЯ МОЗАИЧНОГО

ЗЕРКАЛА, примененного в телескопе Кек I.

дворец махараджи Джайпура (Индия). Одним из шедевров

является зал, отделанный зеркалами. говорят, что его можно

осветить при помощи всего одной свечи...

Линии света разделяют площадь бутика, отражаясь и преломляясь в

зеркалах...

с помощью системы из двух вогнутых зеркал на

ветровое стекло машины можно выводить различные

параметры.

Проекция на лобовое стекло автомобиля

Зеркала наблюдения применяются как недорогая, и достойное

дополнение к системам видеонаблюдения.

Компьютерная игра

С помощью

отражающих зеркал и

преломляющих призм

необходимо разделить или

объединить лазеры

различного цвета для

воздействия ими на

разнообразные предметы.

Стандартные и творческие

уровни, красивая

графика, необыкновенный

пользовательский

интерфейс и масса

вариантов решений для

прохождения каждого из

уровней.

Невероятное количество фокусов построено на двух

основных свойствах света - преломлении и отражении

МиражМираж

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!