Разделы физики

Оптика

Изучение света, его распространения, преломления, отражения, изображений.

Законы отражения и преломления света

Закон отражения света:

Пояснение:

α - угол падения луча (°)
β - угол отражения луча (°)

Закон преломления света (закон Снеллиуса):

Пояснение:

α - угол падения луча (°)
β - угол преломления луча (°)
v₁ - скорость света в первой среде (м/с)
v₂ - скорость света во второй среде (м/с)
n₁ - абсолютный показатель преломления первой среды
n₂ - абсолютный показатель преломления второй среды
n - относительный показатель преломления
(значения n_1,2 в таблице)
(значения v_1,2 в таблице)

Абсолютный показатель преломления среды:

Пояснение:

c - скорость света в вакуме ≈ 3·10⁸ м/с
v - скорость света в конкретной среде (м/с)
ε_{(эпсилон)} - диэлектрическая проницаемость среды
μ_(мю) - магнитная проницаемость среды
(значения μ в таблице)

Линзы

Формула тонкой линзы:

Пояснение:

D - оптическая сила линзы (дптр)
F - Фокусное расстояние (м)
f - расстояние от линзы до изображенияе (м)
d - расстояние от предмета до линзы (м)

Поперечное (линейное) увеличение линзы:

Пояснение:

Г_(гамма) - линейное увеличение линзы
H - размер предмета (м)
h - размер изображения (м)
f - расстояние от линзы до изображенияе (м)
d - расстояние от предмета до линзы (м)

Оптические свойства света

Дисперсия — это разложение белого света в спектр при прохождении через среду (например, призму), из-за того, что свет с разной длиной волны преломляется по-разному. Пример — радуга, где солнечные лучи преломляются в каплях воды.

n = n(λ) или n = n(ν)
n - относительный показатель преломления
λ_{(лямбда)} - длина волны света (м)
ν_(ню) - длина волны света (м)

Дифракция

Дифракция — явление огибания волнами (в том числе светом) препятствий, размеры которых сравнимы с длиной волны λ.

Дифракционная решётка — оптический прибор, действие которого основано на явлении дифракции света. Представляет собой поверхность с регулярно расположенными штрихами (щелями или выступами), работающими как множество когерентных источников вторичных волн.

Условие главных интерференционных максимумов:

Пояснение:

d - период (шаг) дифракционной решётки (расстояние между соседними щелями) (м)
φ_(фи) - угол дифракции (рад или °)
k - порядок главного интерференционного максимума (целое число: 0, 1, 2, 3…), показывает номер максимума относительно центрального (нулевого)
λ_{(лямбда)} - длина волны света (м)

Длины волны с помощью дифракционной решётки:

Пояснение:

λ_{(лямбда)} - длина волны света (м)
d - период (шаг) дифракционной решётки (расстояние между соседними щелями) (м)
φ_1(фи) - угол на максимум первого порядка (рад или °)

Период решетки — расстояние между соседними штрихами (щелями):

Пояснение:

d - период (шаг) дифракционной решётки (расстояние между соседними щелями) (м)
N - количество штрихов на единицу длины (обычно на 1 мм)

Интерференция

Интерференция — перераспределение интенсивности света (усиление или ослабление) при наложении двух или нескольких когерентных световых волн. В результате возникает интерференционная картина — чередование светлых (максимумы) и тёмных (минимумы) участков.

Условия максимумов и минимумов

Условия максимума

Δd - разность хода волн (м)
k = 0,1,2,… — порядок максимума
λ_{(лямбда)} - длина волны света (м)

Условия минимума

Δd - разность хода волн (м)
k = 0,1,2,… — порядок минимума
λ_{(лямбда)} - длина волны света (м)

Расстояние между соседними максимумами/минимумами:

Пояснение:

Δx -расстояние между полосами (м)
λ_{(лямбда)} - длина волны света (м)
l - расстояние от щелей до экрана (м)
d - расстояние между щелями (м)

Интерференция в тонких плёнках (при нормальном падении света)

Условия максимума

d - толщина плёнки (м)
n - показатель преломления материала плёнки
k = 0,1,2,… — порядок максимума
λ_{(лямбда)} - длина волны света (м)
(значения n в таблице)

Условия минимума

d - толщина плёнки (м)
n - показатель преломления материала плёнки
k = 0,1,2,… — порядок минимума
λ_{(лямбда)} - длина волны света (м)
(значения n в таблице)