Оптика − жарықты зерттейтін физиканың бөлімі. Жарық − көзге көрінетін

J.M. Gabrielse 

Жұқа линза теңдеуі

 

Жұқа линза: қалыңдығы 

d

  линзаның 

R

 

 қисықтық радиусынан көп кіші линза. 

d

 << 

R 

1

𝑓

= (𝑛 − 1)

1

𝑅

1

−

1

𝑅

2

 

𝑓

 

:  фокус аралығы 

n 

: сыну көрсеткіші 

R

1

, 

R

2

 : линза бетінің 

қисықтық радиусы. 

d

 : линза қалыңдығы 

J.M. Gabrielse 

Фотометрлік шамалар және олардың өлшем бірліктері 

Жарықтың интенсивтігімен және жарық көзімен немесе жарық 

ағындарымен және олармен байланысты шамалармен айналысатын 

оптика бөлімін 

фотометрия

 деп атайды.  

 

Нүктелік жарық көзі − бақылау нүктесіне дейінгі қашықтықпен    

салыстырғандағы мөлшері ескермеуге болатын жарық көзі. 

         Жарық көзі − өздігінен жарық шығаратын дене

.  

J.M. Gabrielse 

Жарық күші ─  

dω

  денелік бұрышқа келетін Ф жарық ағыны.  

dФ

I

d





Денелік бұрыш өлшемі болып, сфера бетінде конус тәрізді кесілген  

dS

0

 

аудан бөлігінің  

r

  радиус квадратына қатынасын айтады. 

Жарық күшінің өлшемі бірлігі – кандела (кд)  

0

2

dS

d

r





Денелік бұрыштың өлшем бірлігі – стередиан (ср)

. 

Жарық ағыны ─ бірлік уақытта тасымалданатын жарық энергиясына тең 

шама. 

W

Ф

t



Жарық ағынының өлшем бірлігі – люмен. 

J.M. Gabrielse 

Жарықталыну – дененің сыртқы бетінің бірлік ауданына түсетін  жарық 

ағынына тең шама. 

 

dФ

E

dS



Жарықталыну өлшем бірлігі – люкс (лк). 

Нүктелік жарық көзі жасайтын жарықталынуды жарық күші I

,

  қашықтық  

r

 

және  бұрышы 

α

  арқылы өрнектеуге болады.  

 

2

I cos

E

r





Жарқырау  –  жарық көзінің сыртқы бетінің бірлік ауданынан шашырап  

шығатын  жарық ағынына тең шама. 

dФ

R

dS



Жарқырау өлшем бірлігі – люкс (лк). 

J.M. Gabrielse 

Жарық толқындарының интерференциясы 

(Толқындық оптика)  

Екі немесе ондан көп когерентті жарық толқындарының өзара тоғысу 

кезінде пайда болатын жарықтың күшею (max) және әлсіреу (min) 

құбылысын интерференция деп атайды. 

 

 

Когерентті жарық толқындары дегеніміз жиіліктері бірдей фазалар 

айырымы тұрақты жарық толқындары. 

 

1

2

E

E

E







 

Қортқы кернеулігі : 

Интенсивтігі :  

~

 

,

 

I

 

= E 

2 

2

2

2

2

1

2

1

2

1

2

(

)

2

E

E

E

E

E

E E





















   Қортқы интенсивтік 

1

2

1 2

2

cos

I

I

I

I I



  

 



J.M. Gabrielse 

Интерференция құбылысының пайда болуы 

Юнг интерференциясы 

        

Интерференция шарты : 

2

1

sin

r

r

d





  

y

L



L

y









tan

sin

L

y

d





Геометриялық жол айырымы  

S

1

 және 

S

2

  жарық көздері мен  экран орналасқан ортаның сыну 

көрсеткіші 

n  

болса, онда жарық  толқындарының оптикалық жол 

айырымы мынадай болады: 

2

1

(

)

nd

r

r n

y

L

 





Оптикалық жол айырымы = геометриялық жол айырымы ٠

n 

Δ = δ 

⋅

 

n 

Р

  нүктесіндегі жарықталудың максимумдық шарты:  

2

2

m

m





 



мұндағы 

m 

= 1, 2, 3, … ( жарты толқынның жұп сан еселігі ) 

Р

  нүктесіндегі жарықталудың минимумдық шарты:  

(2

1)

2

m



 



мұндағы 

m 

= 0,1, 2, 3, …  ( жарты толқынның тақ сан еселігі ) 

Максимум және минимум координаталарының 

 

 

    анықталуы 

max

2

2

mL

L

L

y

m

m

d

n

d

d









 



min

(2

1)

(2

1)

2

2

L

L

y

m

m

d n

d









 



Көршілес екі максимум немесе минимумдардың ара қашықтығы 

L

y

d



 



Интерференциялық жолақтардың ені осы формуламен анықталады. 

Жұқа жазық пластинкадағы интерференциясы 

 

Қалыңдығы  

d  

пластина бетіне 



 бұрышпен 

түскен сәуле пластина беттерінде бірнеше рет 

шағылып және сынады, сөйтіп жарық ағынының 

біраз бөлігі пластина арқылы өтеді.  

α 

Біз пластинадан бір  рет шағылған сәулені 

қарастырайық, ол түскен жарық ағыны А 

нүктесінде шағылған және сынған екі сәулеге 

жіктеледі. 

сынған сәуле С нүктесінде шағылып, В 

нүктесінде сынып пластинкадан ауаға қайта 

шығады,

 

ол шағылған  сәулеге параллель 

болады. Пластина бетінен шыққан екі сәуленің 

оптикалық жол айырымы мынаған тең болады. 

(

)

2

AC

CB n

AD



 







Сәуле оптикалық тығыз ортадан шағылғанда  жарты толқын жоғалтады. 

АСВ  және  АBD  үшбұрыштарын  қарастыра  отырып, 



  түсу  бұрышы 

мен  пластинканың  d  қалыңдығына  оптикалық  жол  айырымының 

тәуелділігін  төмендегідей қорытып шығаруға болады.  

2

2

2

sin

2

d n





 





Р

  нүктесінде байқалатын максимум 

2

2

0

2

sin

2

2

2

d n

m

m











 



және минимум 

2

2

1

2

sin

(

)

(2

1)

2

2

2

d n

m

m











 







мұндағы   m=0,1,2,... интерференция реттері. 

Жұқа пластинкадағы интерференция пластинканың үстіңгі және 

астыңғы беттерінен шағылып шыққан сәулелердің тоғысуынан пайда 

болады

.  

Ньютон сақинасы (интерференциясы) 

Ньютон сақинасы линзаның төменгі 

қабатынан және пластинаның жоғарғы 

қабатынан шағылған когерентті 

сәулелердің тоғысуынан пайда болады.   

Дөңес линза және жазық пластина арқылы 

микроскоптың көмегімен Ньютон сақинасын 

байқауға болады.  

Ньютон сақинасының радиусы  

r

 

 

 мен линза 

радиусы 

R

  арасындағы байланыс 

Ақ сақиналардың радиусы (max) :

 





1

2

1

2

2

r

m

R

m

R

























мұндағы m = 1, 2, 3, … натурал сандар (сақинанаң рет нөмірі).  

Қара сақиналардың радиусы (min) :  

2

2

r

mR

mR









Интерференциялық бейненің центрінде интенсивтік минимумы болуы 

керек, өйткені ол қара дақ түрінде байқалады.  

ЖАРЫҚТЫҢ   ДИФРАКЦИЯСЫ 



Дифракция  —  жарық толқындарының таралу 

бағытынан ауытқу құбылысы. 



Дифракция  — жарық толқындары бөгеттерді айналып 

өтуі.  



Дифракция  — жарық толқындарының геометриялық 

көлеңке аймағына өтуі. 

Френель дифракциясы  —  нүктелік жарық көзінен 

шыққан жарық толқындарының  дөңгелек  тесіктен 

өтуінен пайда болады.   

Френель дифракциясы  — сфералық  жарық 

толқындарының саңылаудан өтуінен пайда болады.  

Френель дифракциясының шарты:  жарық көзі мен тар 

саңылау  арасындағы қашықтық шекті болуы керек.  

ФРЕНЕЛЬ ДИФРАКЦИЯСЫ  

 

  

Фраунгофер дифракциясы  —  шексіз алыстаға нүктелік 

жарық көзінен немесе параллель жарық толқындарының 

тар саңылаудын өтуінен пайда болады.   

жарық көзі 

экран 

саңылау 

линза 

линза 



b

o

f

L

P

R

A

B



sin

b

Q

C

Бір саңылаудан алынатын Фраунгофер дифракциясы 

b sinθ

   :   шеткі сәулелер арасындағы жол айырымы. 

Бір саңылаудан алынатын Фраунгофер дифракциясының 

минимумдар мен максимумдар шарты 

sin

0

b





Орталық бас мақсимумдар шарты : 

sin

2

2

b

k

k







 

 

Минимумдар шарты :  

Максимумдар шарты : 

sin

(2

1)

2

b

k





 



(

0,1, 2, 3,

)

k



мұндағы  

ДИФРАКЦИЯЛЫҚ ТОР 

Дифракциялық тор деп ендері бірдей, біріне-біріне 

параллель, бір жазықтықта орналасқан өте көп 

N

   

саңылаудан тұратын жүйені айтады.  

 

Саңылау енін 

а

, қара жолақ енін 

b

 деп белгілейік.  

d 

=

а+b  

мәні 

дифракциялық тордың тұрақтысы 

(

периоды

 )деп аталады.  

 

Дифракциялық тордың интенсивтігінің бас максимум 

шарты төмендегі өрнекпен анықталады 

 

sin

d

m







( 

m 

= 

0,  

±

1, 

± 

2, 

± 

3,

... ) 

P

a

b

E

0

x



sin

d

d

b

a

d





Тор тұрақтысы (периоды) 





sin

d

Көршілес екі сәуле арасындағы 

оптикалық  жол айырмасы. 

Заттағы электрмагниттік толқындар 

Жарық дисперсиясы 

Жарықтың дисперсиясы деп заттың сыну көрсеткішінің 

толқын ұзындығына тәуелділігін айтады  

n

 = 

f 

(



)

. 

dn

D

d





Заттың дисперсиясы : 

толқын ұзындығы бойынша сыну 

көрсеткішінің өзгеру жылдамдығы 

Дифракциялық тор түскен сәулені толқын 

ұзындықтары бойынша ажыратады. 

Призма түскен жарық шоғын сыну 

коэффиценттері бойынша жіктейді. 

Қызыл сәулелер дифракциляқ торда 

күштірек ауытқиды.  

Күлгін сәулелер призмада ең күшті ауытқиды. 

 

Нормаль дисперсия : сыну көрсеткіші 

толқын ұзындығы азайған сайын артады

.

 

n

 

∝

1



 

 

Нормаль дисперсия шарты:  

  

n







  

n







Егер зат сәулелердің бөлігін жұтатын болса, 

онда жұту аймағы мен оның маңында 

дисперсия жүруі аномальді түрде болады, 

сондықтан ол аномаль дисперсия деп 

аталады. 

 

n 

- нің сыртқы өріс жиілігі 



 

- ға тәуелділігі 

оң жақтағы суретте көрсетілген. мұнда 

АВ

 – аномаль дисперсия аумағы. 

𝑛 ∝



 

  

n







Жарықтың жұтылуы 

Жарықтың жұтылуы (адсорбциясы) деп зат арқылы өткен 

жарық толқынының толқын энергиясының басқа түрге 

түрлену салдарынан, энергия жоғалту құбылысын айтады. 

Нәтижесінде жарық арқылы өткенде интенсивтілік азаяды. 

 

Заттағы жарық жұтылуы 

Бугер заңымен 

бейнеленеді 

0

x

I

I e







мұндағы 

І

0

 мен 

І

 – жазық монохромат жарық толқынының, 

қалыңдығы 

ϰ

  жұту затына кірудегі және шығудағы 

интенсивтіліктері,  



 - жарық толқынының ұзындығына, 

химиялық табиғатына және зат күйіне тәуелді жұту 

коэффициенті;  ол жарық интенсивтілігіне тәуелді емес.  

Жарықтың поляризациясы 

Табиғи жарық : 

E

  векторы кеңістіктің барлық 

бағытында бірдей амплитудамен тербелетін 

жарық.   

E



жүктеу 1,96 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: