Fizinė optika vs. Geometrinė optika: apibrėžimas ir skirtumai

Geometrinės ir fizinės optikos supratimas leidžia tyrinėti reiškinius, kylančius tiek iš dalelių, tiek iš bangų.

Šviesos savybės

Šviesa keliauja per kosmosą kaip elektromagnetinės bangos ir kaip dalelės. Dėl to dalelių-bangų dvilypumas, kai fizikai dirba su optika (šviesos tyrimu), jie turi galvoti apie šviesos sklidimą vienu iš dviejų būdų, priklausomai nuo taikymo.

Galvojant apie tokias šviesos savybes kaip trukdžiai, poliarizacija ar spalva, kelias yra šviesos apibūdinimas kaip skersinės bangos frontas. Bet statant teleskopą ar korekcinį lęšį ir nustatant, kaip šviesa atspindės, lūžinės ir perduoti, geriausias variantas yra galvoti apie šviesą kaip apie dalelių pluoštą, judantį tiesiomis linijomis, vadinamą spinduliai.

Bangų optika ir šviesos bangų teorija

Fizinės optikos tyrimas naudoja šviesos bangų prigimtį, kad suprastų tokius reiškinius kaip interferencijos modelius, kuriuos sukelia šviesos bangos, praeinančios per difrakcines groteles ir spektroskopiją. Fizinė optika pradėjo veikti 1800 m. Po kelių pagrindinių atradimų, įskaitant sero Frederiko Williamo Herschelio šviesos buvimą už matomo spektro ribų.

instagram story viewer

Fizinėje optikoje šviesa vaizduojama kaip skersinės bangos frontas, kaip sinusinis arba "S kreivė", kuri taip pat apibūdina bangą, einančią per vandenį su keteromis ir loviais (aukšta ir žemų taškų). Naudojant šį modelį, šviesos bangos laikosi tų pačių taisyklių, kaip ir kitos skersinės bangos - jų dažniai ir bangos ilgiai yra atvirkščiai proporcingas dėl bangos greičio lygties, o bangos frontai trukdo vienas kitam ten, kur jie susikerta.

Pavyzdžiui, trukdo du keteros (aukšti taškai) arba du loviai (žemiausi taškai), kurie sutampa konstruktyviai, atitinkamai padidinant bendrą keterą arba žemesnę lovą. Kur bangų frontai susitinka ne fazėje - keteros ir lovio kartu - jie trukdo destruktyviai, visiškai arba iš dalies atšaukti vienas kitą.

Šviesos, kaip bangos, galvojimas taip pat yra svarbus norint suprasti šviesos tipų skirtumus elektromagnetinėje spektras, pvz., radijo, matomojo ir rentgeno spindulių skirtumas, nes šie tipai klasifikuojami pagal jų bangas savybes. Tai taip pat reiškia, kad šviesa yra traktuojama kaip banga fizinėje spalvų optikoje, nes tai yra matomos spektro dalies pogrupis.

Geometrinė optika ir spindulių sekimas

Geometrinėje optikoje fizikai naudoja dalelės šviesos prigimtį, kad atspindėtų jos kelią tiesiomis linijomis, vadinamomis spinduliais. Geometrinė optika buvo naudojama daug ilgiau nei fizinė optika, nes žmonės išmoko tai suprojektuoti lenkite ir fokusuokite šviesą tokiais tikslais kaip teleskopų ir korekcinių lęšių gamyba, kol jie dar nesuprato, kokia šviesa buvo. 1600 m. Lęšių šlifavimas, siekiant padėti žmogaus regėjimui, buvo įprastas dalykas.

Šviesos spinduliai brėžiami kaip tiesios linijos, sklindančios iš šviesos šaltinio ir nurodančios šviesos judėjimo kryptį. Spindulinė diagrama naudojama kelių reprezentatyvių šviesos spindulių keliams parodyti, kai jie atspindi, lūžta ir praleidžia skirtingų medžiagų, kad būtų galima nustatyti tokius matavimus kaip židinio nuotolis ir gauto dydžio bei orientacijos dydis vaizdas.

Atsekdami šviesos spindulių kelius, fizikai gali geriau suprasti optines sistemas, įskaitant vaizdo formavimą plonuose lęšiuose ir plokščiuose veidrodžiuose, optinėse skaidulose ir kituose optiniuose instrumentuose. Atsižvelgiant į ilgą šios srities istoriją, geometrinė optika paskatino keletą gerai žinomų dėsnių, kaip šviesa šokinėja ir lenkiasi, ko gero, labiausiai yra lūžio dėsnis (Snello dėsnis) ir atspindėjimo dėsnis.

Teachs.ru
  • Dalintis
instagram viewer