Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Электронная часть преобразователя находится в высоковакуумном сосуде б. Из оптики известно, что всякое увеличение иэображения связано с уменьшением его освещенности. Достоинство злек- 2?1 Г л з и л 22. Иитерференаия света Контрольные вопросы ° В чем заключается физический смысл абсалютнага показатели преломления среды? Чта такое относительный показатель преломления? ° При каком условии наблюдается полное отражение? ° В чеи эаключаетси принцип рабаты светавадав? ° В чем заключается принцип Ферма? ° Как осуществляется построение изображения предметов в линзах? ° Чем отличаются энергетические и световые величины в фатаметрии? Какие аии бывают? ° Почему разрешающая способность электронных микроскопов гораздо выше, чем обычных? ° Мажиа ли в электранна-оптических преобразователях получить увеличенное изображение большей освещенности, чем предиет? Почему? Задачи 21.1.
На пласкапараллельную стеклянную пластинку (п=!,5) толщиной 6 см падзег пад углом 35' луч света. Определить боковое смешение луча, прошедшего сквозь зту пластинку. [1,41 см[ 21.2. Необходима изготовить пласкавыпуклую линзу с оптической силой 6 литр. Определить радиус кривизны выпуклой поверхности линзы, если показатель преломления материала линзы равен 1,6. [1О см) 2!.3.
Определить, на какую высоту необходима повесить лампочку мощностью 300 Вт, чтобы освещенность пад ией была равна 50 лк. Наклон доски составляет 35', а световая отдача лампочки равна 15 лм/Вт. Принять, чта полный световой поток, испускаемый изатрапным точечным источникам света, Ф,=4пп [2,42 м[ Глава 22 Интерференция света 3 170. Развитие представлений о природе света тронно оптических преобразователей заключается в том, что в них можно получить увеличенное изображение А" даже большей освещенности, чем сам предмет А, так как освещенность определяется энергией электронов, создающих изображение на флуоресцируюшем экране.
Разрешающая способность каскадных (нескольких последовательно соединенных) электронно-оптических преобразователей Основные законы оптики известны еше с древних веков. Так, Платон (430 г. до н.э.) установил законы прямолинейного распространения и отражения света. Аристотель (350г. до н.э.) и Птоломей изучали преломление света. Первые пред- составляет 25 — 60 штрихов на 1 мм.
Коэффициент преобразования — отношение излучаемого экраном светового потока к потоку, падающему от объекта на фото- катод, — у каскадных электронно-оптических преобразователей достигает яз 104, Недостаток этих приборов — малая разрешающая способность и довольно высокий темновой фон, что влияет на качество изображения. ставления о природе света возникли у древних греков н египтян, которые в дальнейшем, по мере изобретения и усовершенствования различных оптических инструментов, например параболических зеркал (ХП1в.), фотоаппарата и микроскопа (ХЧ[ в.), зрительной трубы (ХЧ!1 в.), развивались и трансформировались.
В конце ХЧП в. на основе многове. 272 5 Опгнка, Кэанлюнн нрнра н излучения нового опыта и развития представленкй о свете возникли две теории света: корпускулярная (И. Ньютон) и волновая (Р. Гук и Х. Гюйгенс). Согласно корпускулярной теории (теории истечения), свет представляет собой поток частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами и летящих по прямолинейным траекториям. Движение световых корпускул Ньютон подчинил сформулированным им законам механики. Так, отражение света понималось аналогично отражению упругого шарика при ударе о плоскость, где также соблюдается закон равенства углов падения и отражения.
Преломление света Ньютон объяснял притяжением корпускул преломляющей средой, в результате чего скорость корпускул меняется при переходе из одной среды в другую. Из теории Ньютона следовало постоянство синуса угла падения й к синусу угла преломления пн 5!п !~ а = — = л, (! 70. 1) з/п /э с где с — скорость распространения света в вакууме, а — скорость распространения света в среде. Так как л в среде всегда больше единицы, то, ло теории //ьютона, а ) с, т. е, скорость распространения света в среде должна быть всегда больше скорости его распространения в вакууме. Согласно волновой теории, развитой на основе аналогии оптических и акустических явлений, свет представляет собой упругую волну, распространяющуюся в особой среде — эфире.
Эфир заполняет все мировое пространство, пронизывает все тела и обладает механическими свай. ствами — упругостью н плотностью. Согласно Гюйгенсу, большая снорость распространенкя света обусловлена особыми свойствами эфира. Волновая теория основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени. Напомним, что волновым фронтом называется геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени /. Принцип Гюйгенса по- Рнс. 24З зволяет анализировать распространение света н вывести законы отражения и преломления, Выведем законы отражения н преломления света, исходя нз принципа Гюйгенса.
Пусть на границу раздела двух сред падает плоская волна (фронт волны — плоскость АВ), распространяющаяся вдоль направления / (рнс. 243). Когда фронт волны достигнет отражающей поверхнастн в точке А, зта точна начнет излучать вторичную волну. Длн прохождения ванной расстояния ВС требуется время д/=ВС/и. За эта же время фронт вторичной волны достигнет тачек полусферы, радиус А/) которой равен иб/=ВС.
Полажение франта отраженной волны в этот момент времени в соответствии с принципам Гюйгенса задается плоскостью //С, а направление распространения этой волны— лучом П. Из равенства треугольников АВС н АВС вытекает закан отражения: угол отражения /1 равен углу падения 0. Для вывода закона преломления предпала. жнн, чта плоская волна (франт волны— плоскость АВ), рэспрастраннюшаяся в вакууме вдоль направления I са скоростью света с, падает на границу раздела со средой, в которой скорость ее распространенна равна а (рнс.244) Пусть время, затрачиваемое волной для про- Рнс.
244 Г л з э з 22 Ин1ерференпин е зета Л| хождения пути Вс, равно аь тогда Вс=сдь За это же время фронт волны, возбуждаемый точкой А в среде со скоростью е, достигнет тачек полусферы, радиус которой АО= едл Положение фронта преломленной волны в этот момент времени в соответствии с принципом Гюйгенса задается плоскостью ВС, а направление ее распространения — лучом ВС Из рнс 244 следует, что АС=ВС/Мп В=АВ/жп гь са|/з|п 1, =по|/»1п |э. ог«уха с = — = и. з|п |з е (170.2) Сравнивая выражения (170,2) и (! 70.! ), видим, что волновая теории приводит к выводу, отличному от вывода теории Ньютона.
По теории Гюйгенса, о(с, т. е. скорость распространения света в среде должна быть всегда меньше скорости его распространения в вакууме. Таким образом, к началу ХНП! в. су. шествовало два противоположных подхода к объяснению природы света: корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса.
Обе эти теории объясняли прямолинейное распространение света, законы отражения и преломления. ХЧ!П век стал веком борьбы этих теорий. Экспериментальное доказательство справедливости волновой теории было получено в 1851 г., когда Э.Фуко (н независимо от него А. Физо) измерил скорость распространения света в воде и получил значение, соответствующее формуле (170.2). К началу Х1Х столетия корпускулярная теория была полностью отвергнута н восторжествовала волновая теория. Большая заслуга в этом Отношении пркнадлежит английскому физику Т.
Юнгу, исследовавшему явления дифракции и интерференции, и французскому физику 'О. Френелю (!788 — 1827), дополнившему принцип Гюйгенса н объяснившему эти явления. Несмотря на признание волновой теории, она обладала целым рядом недостатков. Например, явления интерференции, дифракцни н поляризации могли быть объяснены только в том случае, если свето- вые волны считать поперечными. С другой стороны, если световые волны — поперечные, то их. носитель — эфир — должен обладать свойствами твердых тел. Попытка же наделить эфир свойствами твердого тела успеха не имела, так как эфир не оказывает заметного воздействия на /!вяжущиеся в нем тела.
Далее эксперименты показали, что скорость распространения света в разных средах различна, поэтому эфир должен обладать в разных средах различными свойствами. Теория Гюйгенса не могла объяснить также физической природы наличия разных цветов. Наука о свете накапливала экспериментальные данные, свидетельствующие о взаимосвязи световых, электрических и магнитных явлений, что позволило Максвеллу в 70-х годах прошлого столетия создать электромагнитную теорию света (см. $139). Согласно электромагнитной теории Максвелла (см. (162.3)), с/и = Чге|» = и, где с и и — соответсзвенио скорости распространения света в вакууме н в среде с диэлектрической проницаемостью е и магнитной проницаемостью р. Это соотношение свнзывает оптические, электрические и магнитные постоянные вещества.
По Максвеллу, е н и — величины, не зависящие от длины волны света, поэтому электромагнитная теория не могла объяснить явление дисперсии (зависимость показателя преломления от длины волны), Эта трудность была преодолена в конце Х!Х в. Лоренцем, предложившим электронную теорию, согласно которой диэлектрическая проницаемость е зависит от длины волны падающего света.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
