А.В. Быков, И.В. Митин, А.М. Салецкий - Оптика. Методика решения задач

Гл. 1. Геометрическая оптика и простые оптические системыА.В. Быков, И.В. Митин, А.М. СалецкийОПТИКА.МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧДопущено УМО по классическому университетскому образованию РФв качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,обучающихся по направлению 010700.62 «Физика»и по специальности 010701.65 «Физика»МоскваФизический факультет МГУ им. М.В.

Ломоносова20101Гл. 1. Геометрическая оптика и простые оптические системы3К читателям серии пособий«УНИВЕРСИТЕТСКИЙ КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ»На кафедре общей физики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова создан и готовится к изданию «Университетский курс общейфизики», предназначенный для студентов физических специальностейвузов.Курс охватывает четыре раздела: «Механика», «Молекулярная физика», «Электромагнетизм» и «Оптика».

Отличительной особенностьюданного курса является то, что в нем в методическом отношении осуществлено единство основных форм обучения физике: лекции, лабораторныеработы и семинары. В системе университетского образования теоретический материал излагается в основном в лекционных курсах, а умение решать задачи отрабатывается на семинарских занятиях. Развитие навыковэксперимента и анализа его результатов происходит в процессе занятий вобщем физическом практикуме. В связи с этим, каждый раздел курса состоит из четырех пособий: «Лекции», «Лекционный эксперимент», «Лабораторный практикум» и «Методика решения задач».Каждая глава пособия «Лекции» содержит материал базового уровня, соответствующего программе курса, и отражает современные тенденции и технологии физического образования.

Лекции по каждой теме сопровождаются демонстрацией основных физических экспериментов, описание которых представлено в пособии «Лекционный эксперимент».Пособием, позволяющим развивать умение решать физические задачи, является «Методика решения задач», которое составлено с такимрасчетом, чтобы им можно было пользоваться для самостоятельной работы. Весь материал разбит на главы.

Разбор задач всех глав проводится поединой схеме, причем каждую главу можно прорабатывать независимо отдругих.Неотъемлемой частью курса общей физики служит лабораторныйпрактикум. Материалы пособия «Лабораторный практикум» достаточныдля самостоятельной подготовки к выполнению работ. В связи с этим впособии имеется как общее теоретическое введение, так и более подробное изложение теории к каждой лабораторной работе.

Кроме того, в каждой работе сформулированы цель и идея эксперимента, дано описаниеустановки и подробное изложение последовательности проведения эксперимента и обработки результатов.Все пожелания и замечания по пособиям курса будут с благодарностью приняты и рассмотрены на кафедре общей физики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.Салецкий А.М.4ОПТИКА.

МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧОГЛАВЛЕНИЕПредисловие................................................................................................... 6Глава 1. Геометрическая оптика и простые оптические системы............. 71.1. Теоретическое введение .......................................................... 71.2. Основные типы задач и решений.......................................... 131.3.

Задачи для самостоятельного решения ................................ 301.4. Литература .............................................................................. 33Глава 2. Уравнения Максвелла. Электромагнитные (световые) волны. ....Давление и интенсивность схемы............................................... 342.1. Теоретическое введение ........................................................

342.2. Основные типы задач и решения .......................................... 442.3. Задачи для самостоятельного решения ................................ 522.4. Литература .............................................................................. 54Глава 3. Двулучевая интерференция света.

Интерференционныесхемы ............................................................................................. 553.1. Теоретическое введение ........................................................ 553.2. Основные типы задач и решений.......................................... 633.3. Задачи для самостоятельного решения ................................ 803.4. Литература .............................................................................. 83Глава 4. Дифракция Френеля ..................................................................... 844.1.

Теоретическое введение ........................................................ 844.2. Основные типы задач и решения .......................................... 914.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 1084.4. Литература ............................................................................ 110Глава 5. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка как спектральный прибор .........................................................................

1115.1. Теоретическое введение ...................................................... 1115.2. Основные типы задач и решений........................................ 1155.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 1305.4. Литература ............................................................................ 131Глава 6. Оптические явления на границе раздела диэлектриков .......... 1326.1. Теоретическое введение ......................................................

1326.2. Основные типы задач и решений........................................ 1376.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 1526.4. Литература ............................................................................ 153Глава 7. Дисперсия света. Зависимость показателя преломления и коэффициента поглощения света от частоты. Фазовая и групповаяскорости света. ............................................................................ 154Гл.

1. Геометрическая оптика и простые оптические системы7.1. Теоретическое введение ...................................................... 1547.2. Основные типы задач и решения ........................................ 1627.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 1747.4. Литература ............................................................................ 175Глава 8.

Поляризация света. Интерференция поляризованных пучков1778.1. Теоретическое введение ...................................................... 1778.2. Основные типы задач и решений........................................ 1828.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 1918.4. Литература ............................................................................ 193Глава 9. Распространение света в анизотропных средах.Оптические свойства одноосных кристаллов........................... 1949.1. Теоретическое введение ...................................................... 1949.2.

Основные типы задач и решений........................................ 2039.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 2099.4. Литература ............................................................................ 210Глава 10. Распространение света в анизотропных средах. Оптическиесвойства одноосных кристаллов ................................................ 21110.1. Теоретическое введение ....................................................

21110.2. Основные типы задач и решений...................................... 21810.3. Задачи для самостоятельного решения ............................ 22810.4. Литература .......................................................................... 230Глава 11. Тепловое излучение ........................................................... 23111.1. Теоретическое введение ....................................................

23111.2. Основные типы задач и решений...................................... 23611.3. Задачи для самостоятельного решений............................ 24411.4. Литература .......................................................................... 24556ОПТИКА. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧПРЕДИСЛОВИЕПредлагаемое пособие является составной частью серии учебно-методических разработок кафедры общей физики физическогофакультета МГУ им. М.В.Ломоносова «Университетский курс общей физики».Содержание пособия разделено на главы с максимально возможной привязкой к действующему тематическому плану семинаров по оптике в курсе общей физики для студентов 2-го курса. Потрадиции каждая глава в пособии начинается с краткого изложениясоответствующего теме теоретического материала, которое сопровождается необходимыми с методической точки зрения комментариями и пояснениями. В раздел «Задачи с решениями» в первуюочередь были отобраны те задачи, ознакомление с предлагаемымирешениями которых (как и в случае с типовыми задачами) будетспособствовать по мнению авторов лучшему пониманию и усвоению учебного материала.

В конце каждой главы приведены формулировки задач для самостоятельного решения, а также список рекомендуемой учебной литературы.При работе над пособием авторы постарались максимальноучесть многолетний опыт преподавания кафедрой курса общей физики и выражают искреннюю благодарность своим коллегам заподдержку, участие в обсуждениях содержания пособия и полезные замечания.Авторы заранее признательны также всем, кто поспособствуетулучшению в дальнейшем этого учебно-методического пособия.Гл.

1. Геометрическая оптика и простые оптические системы7Глава 1ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКАИ ПРОСТЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ1.1. Теоретическое введениеМногие оптические явления, имеющие важное практическоезначение, удается объяснить в рамках геометрической оптики, вкоторой распространение света описывается с помощью световоголуча − линии, касательная к которой в каждой точке совпадает снаправлением распространения световой энергии. Поэтому решение задач геометрической оптики сводится к определению ходасветовых лучей в оптических системах.К основным законам геометрической оптики относят:1. Закон прямолинейного распространения света: в однородной среде свет распространяется прямолинейно.2.