Файл: Лекции по физике.pdf

Далее строим второе изображение этого первого изображения во второй линзе. Уравнение для второй линзы запишется аналогично:

Здесь b2 = −25 см – расстояние от окуляра до второго изображения, а знак «минус» указывает, что изображение мнимое. Отсюда находим а2

Таким образом, первое изображение попадает между фокусом и линзой окуляра. При этом увеличение, которое дает вторая линза,

Г2 = b2 ≈ 13,5. a2

Тогда полное увеличение микроскопа (18.5)

Г = Г1Г2 ≈ 365.

18.3. Основные фотометрические характеристики

Для количественного измерения световой энергии, попадающей на тот или иной объект, на практике (в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и т.д.) используют следующие фотометрические характеристики, имеющие специфические единицы измерения.

Световой поток Ф – это энергия, переносимая фотонами через какуюлибо поверхность в единицу времени и оцениваемая по зрительному восприятию, единица измерения – люмен (лм). По существу, это мощность светового излучения, выраженная в специфических единицах (есть таблицы перевода «люменов» в «ватты»).

Сила света I равна световому потоку, приходящемуся на единицу телесного угла, единица измерения – кандела (кд),

S

где S – площадь освещаемой поверхности.

120

где α – угол между нормалью к поверхности и направлением от источника в точку наблюдения, см. рис. 18.10.

Выведем эту формулу, см. рис. 18.11. Световой поток, создаваемый то-

деления освещенности получаем (18.7)′.

При выращивании сельскохозяйственных растений и животных существуют определенные нормы освещенности. При недостаточной освещенности рост растений замедляется в связи с ослаблением процесса фотосинтеза. Недостаточная освещенность ведет к замедлению роста домашней птицы, например, цыплят и утят, а также молодняка крупного и мелкого рогатого скота. Искусственное выращивание рыбы, например, радужной форели или осетра тоже требует поддержания оптимального светового режима.

Для увеличения освещенности растений в темное время суток и в зимний период в теплицах без увеличения числа осветительных приборов (ламп) можно использовать зеркала. При правильном расположении зеркал можно увеличить освещенность почти в два раза.

В заключение приведем данные о нормах освещенности некоторых помещений.

121

Вопросы к лекции 18

1.Что является источником световой волны? Сформулируйте принцип распространения световых волн.

2.Сформулируйте законы геометрической оптики.

3.Что такое рефракция света? Как возникает мираж в пустыне?

4.Напишите формулу тонкой линзы и назовите входящие в нее величины.

5.Какие типы линз вы знаете, и чем они отличаются?

6.Как найти оптическую силу линзы, и какую размерность она имеет?

7.Можно ли создать линзу собирающую в воздухе и рассеивающую в воде? А наоборот?

8.Напишите формулу для оптической силы линзы, левая поверхность которой вогнутая, а правая – выпуклая. Как изменится эта формула, если левая поверхность плоская?

9.В фотоаппаратах и видеокамерах используются двояковыпуклые линзы, фокусное расстояние которых можно оценить по формуле (18.3). Как изменится фокусное расстояние такой линзы при подводных съемках? Ответ обоснуйте.

10.Когда мы ныряем в чистую прозрачную воду без маски и открываем глаза под водой, все предметы мы видим расплывчатыми. Почему так происходит?

11.Постройте изображение предмета, находящегося между фокусом и собирающей линзой. Дайте характеристики этого изображения.

12.Как устроен оптический микроскоп, и как найти его увеличение?

13.Трещина в детали имеет ширину около 7 мкм. Определить ширину изображения трещины в микроскопе (в мм), если увеличения, которые дают объектив и окуляр, соответственно

равны 100× и 6×.

14.Назовите основные фотометрические характеристики и дайте их определения.

15.Почему освещенность – важный фактор не только для растений, но и для животных?

122

Лекция 19. Волновая оптика

Если геометрическая оптика и фотометрия в явном виде не учитывают волновых свойств света, то волновая оптика непосредственно опирается на свойства электромагнитных волн. Как уже упоминалось в начале главы IV, оптический спектр занимает диапазон от условной границы инфракрасного излучения до условной коротковолновой границы ультрафиолета.

19.1. Физические явления, связанные с волновыми свойствами света

1) Дисперсия света – зависимость показателя преломления среды от длины световой волны. Или так: дисперсия – это разложение света в спектр при его

цвета – это спектр белого света.

2) Поляризация света. Световая волна в естественных условиях как бы еще «вращается» вокруг осиr , вдоль которой она распространяется. То есть век-

тор электрического поля E (и магнитного поля тоже) совершает колебания то в одной, то в другой плоскости.

Луч света, у которого колебания вектора E совершаются в разных плос-

костях, называется естественно поляризованным, рис. 19.2 а).

Если эти колебания совершаются в одной плоскости, то такой свет назы-

вается линейно-поляризованным, а плоскость колебаний – плоскостью поляри-

зации, рис. 19.2 б).

Кристаллические пластины, преобразующие естественный свет в линей- но-поляризованный, называются поляризаторами (поляроидами). Таким свойством обладает, например, кристалл турмалина1, вырезанный параллельно его оптической оси OO′. Пластина из этого кристалла К пропускает только колебания, совершающиеся вдоль оптической оси, а поперечные колебания гасит. Неполяризованный луч, падающий на такую пластинку, выходит из нее поляризованным, как показано на рис. 19.3.

1 Таким же свойством обладают искусственные коллоидные пленки, содержащие герапатит (соединение йода с хинином), кристаллы которого ориентированы в одном направлении. Толщина таких пленок около 0,1 мм. Используются, например, в очках-поляроидах.

123