Оптика основные формулы Оптика

• Скорость света в среде

v=c/n,

где с — скорость света в вакууме; п — абсолютный показатель преломления среды.

• Оптическая длина пути световой волны

L=nl,

где l — геометрическая длина пути световой волны в среде с пока­зателем преломления п.

3. Оптическая разность хода двух световых волн

Δ=L1L2.

• Оптическая разность хода световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхностей тонкой плоскопараллельной пластинки или пленки, находящейся в воздухе (рис. 30.1, а),

Δ=, или Δ=2dn cos ε2’ + λ/2, где d — толщина пластинки (пленки); ε1 — угол падения; ε2’ -— угол преломления.

Второе слагаемое в этих формулах учитывает изменение опти­ческой длины пути световой волны на λ/2 при отражении ее от среды оптически более плотной.

В проходящем свете (рис. 30.1, б) отражение световой волны происходит от среды оптически менее плотной и дополнительной разности хода световых лучей не возникает.

• Связь разности фаз Δφ колебаний с оптической разностью хода волн

Δφ=2πΔ/λ..

• Условие максимумов интенсивности света при интерферен­ции 

Δ=± (k=0,l,2,3, …).

• Условие минимумов интенсивности света при интерферен­ции

  Δ=±(2k+1) (λ/2).

• Радиусы светлых колец Ньютона в отраженном свете (или темных в проходящем)

rk=.

где k номер кольца (k=1, 2, 3, …); R радиус кривизны по­верхности линзы, соприкасающейся с плоскопараллельной стек­лянной пластинкой.

Радиусы темных колец в отраженном свете (или светлых в про­ходящем)

.

1. ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРЕТИЧЕСКУЮ МЕХАНИКУ

Теоретическая механика – наука, которая изучает механическое движение материальных тел, т.е. изменение с течением времени положения их относительно друг друга. Так как состояние покоя есть частный случай механического движения, то в задачу теоретической механики входит также изучение равновесия материальных тел.

Движение материи происходит во времени и пространстве. За пространство, в котором происходит движение тел, принимают обычное трехмерное пространство. Для изучения движения вводят так называе­мую систему отсчета, понимая под ней совокупность тела отсчета (тела, относительно которого изучается движение других тел) и свя­занных с ним систем координатных осей и часов. В теоретической ме­ханике принимается, что время не зависит от движения тел и что оно одинаково во всех точках пространства и во всех системах отсчета (абсолютное время). В связи с этим в теоретической механике, гово­ря о системе отсчета, можно ограничиться указанием только тела или системы координатных осей, связанных с этим телом. Движение тела происходит в результате действия на движущееся тело сил, вызванных другими телами. При изучении механического движения и равновесия материальных тел знание природы сил не обязательно, достаточно знать только их величины. Поэтому в теоретической механике не изу­чают физическую природу сил, ограничиваясь только рассматриванием связи между силами и движением тел.

1.1. Основные принципы теоретической механики

Теоретическая механика построена на законах Ньютона, справедливость которых проверена огромным количеством непосредственных наблюдений, опытной проверкой следствий (зачастую далеких и вовсе не очевидных), вытекающих из этих законов, а также многовековой практической деятельностью человека. Ньютоном были сформулированы основные законы механики, поэтому теоретическая механика часто на­зывается механикой Ньютона. Законы Ньютона справедливы не во всех системах отсчета. В механике постулируется наличие хотя бы одной такой системы (инерциальная система отсчета). Многочисленные опыты и измерения показывают, что с высокой степенью точности система отсчета с началом в центре Солнечной системы и осями, направленными к далеким "неподвижным" звездам, является инерциальной системой от­счета (она называется гелиоцентрической или основной инерциальной системой отсчета). Во многих задачах за инерциальную систему отсче­та принимают систему, связанную с Землей. Ошибки, возникающие при этом, как правило, столь незначительны, что практического значения не имеют. Но есть ряд задач (например, связанных с расчетом траек­тории ракет), в которых уже нельзя пренебрегать вращением Земли. В этих случаях за неподвижную систему отсчета следует принимать введенную гелиоцентрическую систему отсчета.

Приведенное выше определение механики, которую иногда называют "общей", может показаться недостаточно четким. Поэтому прежде всего следует установить место теоретической механики среди различных частей обшей механики. Для этого надо остановиться на предваритель­ном рассмотрении некоторых понятий, положенных в основу теоретичес­кой механики. К ним принадлежат понятия о материальной точке, сис­теме материальных точек и абсолютно твердом теле.

Современником Ньютона был немецкий математик, философ, механик Готфрид Лейбниц (1660-1716). В области механики ему принадлежит ус­тановление понятия о "живой силе". В связи с этим понятием возникла дискуссия между сторонниками Декарта и Лейбница о "мерах движения". Она была прекращена Даламбером, показавшим непротиворечивость утверждений обоих ученых. Внутреннее различие между "мерами движения" было разъяснено позже философским анализом Ф. Энгельса, отметившим, что изменение "живой силы" характеризует превращение механической энергии в иные физические формы. Лейбницу наряду с Ньютоном принадлежит заслуга разработки дифференциального и интегрального исчисления.