Әрбір мектеп оқушысы біртекті мөлдір ортадағы жарық түзу жолмен қозғалатынын біледі. Бұл факт көптеген оптикалық құбылыстарды жарық сәулесі тұжырымдамасы аясында қарастыруға мүмкіндік береді. Бұл мақалада сәуленің түсу бұрышы және бұл бұрышты білу неліктен маңызды екені туралы айтылады.
Жарық шоғы микрометрлік электромагниттік толқын
Физикада әртүрлі табиғат толқындары бар: дыбыс, теңіз, электромагниттік және басқалары. Дегенмен, «сәуле» термині көрінетін спектр бөлігі болып табылатын электромагниттік толқындарға ғана қатысты. «Сәуле» сөзінің өзін кеңістіктегі екі нүктені қосатын түзу ретінде көрсетуге болады.
Жарықты (толқын ретінде) түзу сызық ретінде көруге болады, өйткені әрбір толқын тербелістердің болуын білдіреді. Бұл сұрақтың жауабы толқын ұзындығының мәнінде жатыр. Сонымен, теңіз және дыбыс үшін ұзындығы бірнеше сантиметрден ондаған метрге дейін жетеді. Әрине, мұндай тербелістерді сәуле деп атауға болмайды. Жарықтың толқын ұзындығы бір микрометрден аз. Адамның көзі мұндай тербелістерді ажырата алмайды, сондықтан бізге солай көрінедітікелей сәулені көреміз.
Толық болу үшін жарық сәулесі шаңды бөлмеде немесе тұман тамшылары сияқты ұсақ бөлшектерге шашыра бастағанда ғана көрінетінін ескерген жөн.
Сәуленің кедергіге түсетін бұрышын білу қай жерде маңызды?
Шағылысу және сыну құбылыстары - адам айнадағы өзіне қараған кезде немесе ондағы қасыққа қарағаннан кейін бір стақан шай ішкенде күн сайын кездесетін ең танымал оптикалық әсерлер.
Сыну мен шағылудың математикалық сипаттамасы сәуленің түсу бұрышын білуді талап етеді. Мысалы, шағылу құбылысы шағылу және түсу бұрышының теңдігімен сипатталады. Егер сыну процесінің жағынан сипатталса, түсу бұрышы мен сыну бұрышы синустар функциялары мен ортаның сыну көрсеткіштері арқылы бір-бірімен байланысты (Снелл заңы).
Жарық сәулесінің екі мөлдір медиа арасындағы интерфейске түсетін бұрышы оптикалық тығызырақ материалдағы ішкі толық шағылу әсерін қарастырғанда маңызды рөл атқарады. Бұл әсер кейбір сыни мәннен асатын түсу бұрыштары жағдайында ғана байқалады.
Қарастырылған бұрыштың геометриялық анықтамасы
Екі ортаны бөлетін қандай да бір бет бар деп болжауға болады. Бұл бет айнадағыдай тегіс болуы мүмкін немесе теңіздің қырлы беті сияқты күрделірек болуы мүмкін. Бұл бетке құлап жатқанын елестетіп көріңізжарық сәулесі. Жарықтың түсу бұрышын қалай анықтауға болады? Мұны істеу өте қарапайым. Төменде қажетті бұрышты табу үшін орындалатын әрекеттер тізбегі берілген.
- Алдымен сәуленің бетпен қиылысу нүктесін анықтау керек.
- О арқылы қарастырылатын бетке перпендикуляр жүргізу керек. Оны жиі қалыпты деп атайды.
- Сәуленің түсу бұрышы онымен нормаль арасындағы бұрышқа тең. Оны қарапайым транспортирмен өлшеуге болады.
Көріп отырғаныңыздай, қарастырылған бұрышты табу қиын емес. Дегенмен, оқушылар көбінесе жазықтық пен сәуленің арасын өлшеуде қателеседі. Түсу бұрышы бетінің пішініне және оның таралатын ортаға қарамастан әрқашан қалыптыдан өлшенетінін есте ұстаған жөн.
Сфералық айналар, линзалар және оларға түсетін сәулелер
Белгілі бір сәулелердің түсу бұрыштарының қасиеттерін білу сфералық айналардағы және жұқа линзалардағы кескіндерді салуда қолданылады. Мұндай кескіндерді құру үшін аталған оптикалық құрылғылармен әрекеттесу кезінде екі түрлі сәуленің қалай әрекет ететінін білу жеткілікті. Бұл сәулелердің қиылысуы кескін нүктесінің орнын анықтайды. Жалпы жағдайда әрқашан үш түрлі сәулені табуға болады, олардың барысы нақты белгілі (үшінші сәулені салынған кескіннің дұрыстығын тексеру үшін пайдалануға болады). Бұл сәулелер төменде аталған.
- Құрылғының негізгі оптикалық осіне параллель жұмыс істейді. Ол шағылысу немесе сынудан кейін фокус арқылы өтеді.
- Құрылғы фокусы арқылы өтетін сәуле. Ол әрқашан бейнелейдібас оське параллель сынған.
- Оптикалық орталық арқылы өту (сфералық айна үшін ол сфераның центрімен сәйкес келеді, линза үшін ол оның ішінде). Мұндай сәуле өз траекториясын өзгертпейді.
Жоғарыдағы суретте жұқа линзаларға қатысты нысанның орналасуының әртүрлі нұсқалары үшін кескіндерді құру схемалары көрсетілген.
