Планы-конспекты уроков по оптике для 11 класса

На рисунке 2.24 показано, как выглядят на фотографиях дифракционные картины от различных препятствий: а) от тонкой проволочки; б) от круглого отверстия; в) от круглого экрана.

Рисунок 2.24 – Дифракционные картины на разных препятствиях.

Вместо тени от проволочки видна группа светлых и темных полос; в центре дифракционной картины от отверстия появляется темное пятно, окруженное светлыми и темными кольцами; при другом положении отверстия относительно источника и экрана пятно в центре дифракционной картины светлое и окружено чередующимися темными и светлыми кольцами; в центре тени, образованной круглым экраном, видно светлое пятнышко, а сама тень окружена темными концентрическими кольцами.

Следует ли из рассмотренной теории дифракции, что от геометрической оптики и используемых в ней эмпирических законов и правил следует отказаться?

Границы применимости геометрической оптики. Во всех физических теориях происходящие в природе процессы отражаются приближенно. Для любой теории могут быть указаны определенные границы ее применимости. Можно ли в конкретном случае применять данную теорию или нет, зависит не только от той точности, которая обеспечивается в рамках этой теории, но и от того, какая точность требуется при решении той или иной практической задачи. Границы теории можно установить только после того, как для описания тех же явлений построена более общая теория.

Все эти общие положения относятся и к геометрической оптике. Эта теория является приближенной. Она неприменима при объяснении явлений интерференции и дифракции света.

Более общей и более точной теорией является волновая оптика. Закон прямолинейного распространения света и другие законы геометрической оптики выполняются достаточно точно только в том случае, если размеры препятствий на пути распространения света во много раз больше длины световой волны. Но совершенно точно они не выполняются никогда.

Действие оптических приборов описывают на основе законов геометрической оптики. Если забыть о границах применимости этих законов, то мы должны различать с помощью микроскопа сколь угодно малые детали объекта; а с помощью телескопа – установить существование двух звезд при любых, как угодно малых угловых расстояниях между ними. Однако в действительности это не так, и только в рамках волновой теории света удаётся разобраться в причинах существования предела разрешающей способности оптических приборов.

Разрешающая способность микроскопа и телескопа. Волновая природа света налагает предел на возможность различения деталей предмета или очень мелких предметов при их наблюдении с помощью микроскопа. Вследствие дифракции не получается отчетливых изображений мелких предметов, так как свет распространяется не строго прямолинейно, а огибает предметы. Поэтому изображения получаются "размытыми". Никакое увеличение не обеспечить различения деталей предмета, если их "размытые" изображения сливаются. Это происходит, когда линейные размеры предметов меньше длины световой волны.

Дифракция налагает также предел на разрешающую способность телескопа. Вследствие дифракции волн у края оправы объектива изображением звезды будет не точка, а система светлых и темных колец. Если две звезды находятся на малом угловом расстоянии друг от друга, то эти кольца налагаются друг на друга и глаз не в состоянии различить, имеются ли две светящиеся точки или одна. Предельное угловое расстояние между светящимися точками, при которых их можно различать, определяется отношением длины волны к диаметру объектива.

Сенсорное развитие в дошкольном возрасте
Дошкольный возраст – это период, в течение которого происходят колоссальное обогащение и упорядочение чувственного опыта ребенка, овладение специфическими человеческими формами восприятия и мышления, бурное развитие воображения, формирование зачатков произвольного внимания и смысловой памяти. С тре ...

Влияние СМИ на формирование патриотизма у российской молодёжи
Формирование и воспитание патриотизма, становление патриотических чувств происходит не само по себе, а результате целенаправленной деятельности. На современном этапе развития России происходит масса событий, оказывающих влияние на формирование патриотического воспитания, любовь или нелюбовь к своей ...

Философские и педагогические взгляды французских материалистов XVIII в
Гельвеций (1715—1771) прославился как автор книги “Об уме”, которая вышла в 1758 г. и вызвала яростные нападки со стороны всех сил реакции, правящих кругов. Книга была запрещена и приговорена к сожжению. Еще более обстоятельно Гельвеций развил свои идеи в книге “О человеке, его умственных способнос ...