Həndəsi optika fiziki optikanın işığın təbiəti ilə məşğul olmayan, şəffaf mühitlərdə işıq şüalarının hərəkət qanunlarını öyrənən xüsusi bölməsidir. Gəlin məqalədə bu qanunlara daha yaxından nəzər salaq, həmçinin onların praktikada istifadəsinə dair nümunələr verək.
Homojen məkanda şüaların yayılması: mühüm xüsusiyyətlər
Hər kəs bilir ki, işığın elektromaqnit dalğasıdır, bəzi təbiət hadisələri üçün enerji kvantlarının axını (fotoelektrik effekt və işıq təzyiqi hadisələri) kimi davrana bilir. Girişdə qeyd edildiyi kimi, həndəsi optika onların təbiətini araşdırmadan yalnız işığın yayılması qanunlarından bəhs edir.
Şüa homojen şəffaf mühitdə və ya vakuumda hərəkət edirsə və yolunda heç bir maneə ilə qarşılaşmırsa, o zaman işıq şüası düz xətt üzrə hərəkət edəcək. Bu xüsusiyyət 17-ci əsrin ortalarında fransız Pyer Ferma tərəfindən ən az vaxt prinsipinin (Fermat prinsipi) formalaşmasına səbəb oldu.
İşıq şüalarının digər mühüm xüsusiyyəti onların müstəqilliyidir. Bu o deməkdir ki, hər bir şüa kosmosda "hiss etmədən" yayılır.onunla əlaqə yaratmadan başqa bir şüa.
Nəhayət, işığın üçüncü xüsusiyyəti bir şəffaf materialdan digərinə keçərkən onun yayılma sürətinin dəyişməsidir.
İşıq şüalarının qeyd olunan 3 xassələri əks olunma və sınma qanunlarının əldə edilməsində istifadə olunur.
Refeksiya fenomeni
Bu fiziki hadisə işıq şüası işığın dalğa uzunluğundan çox böyük olan qeyri-şəffaf maneəyə dəydikdə baş verir. Yansıma faktı eyni mühitdə şüanın trayektoriyasında kəskin dəyişiklikdir.
Fərz edək ki, nazik işıq şüası qeyri-şəffaf müstəviyə şüanın ona dəydiyi nöqtədən bu müstəviyə çəkilmiş normal N-ə θ1 bucaq altında düşür. Sonra şüa müəyyən bir bucaq altında θ2 eyni normal N-ə əks olunur. Yansıma hadisəsi iki əsas qanuna tabedir:
- Hadisə işıq şüasını və N normalını eyni müstəvidə əks etdirdi.
- İşıq şüasının əks olunma bucağı və düşmə bucağı həmişə bərabərdir (θ1=θ2).
Reksiasiya hadisəsinin həndəsi optikada tətbiqi
İşıq şüasının əks olunması qanunlarından müxtəlif həndəsi güzgülərdə cisimlərin (real və ya xəyali) təsvirləri qurularkən istifadə olunur. Ən çox yayılmış güzgü həndəsələri bunlardır:
- düz güzgü;
- concave;
- qabarıq.
Onların hər hansı birində şəkil yaratmaq olduqca asandır. Düz güzgüdə həmişə xəyali olur, obyektin özü ilə eyni ölçüyə malikdir, birbaşadır, içərisindədir.sol və sağ tərəflər tərsinədir.
Konkav və qabarıq güzgülərdəki təsvirlər bir neçə şüadan (optik oxa paralel, fokusdan və mərkəzdən keçən) istifadə etməklə qurulur. Onların növü obyektin güzgüdən məsafəsindən asılıdır. Aşağıdakı rəqəm qabarıq və konkav güzgülərdə təsvirlərin necə qurulacağını göstərir.
Refraksiya fenomeni
İki fərqli şəffaf mühitin (məsələn, su və hava) sərhədini 90-ə bərabər olmayan səthə bucaq altında keçdikdə şüanın qırılmasından (qırılmasından) ibarətdir o.
Bu hadisənin müasir riyazi təsviri 17-ci əsrin əvvəllərində hollandiyalı Snell və fransız Dekart tərəfindən edilmişdir. Müstəviyə normal N-ə nisbətdə hadisə və sınmış şüalar üçün θ1 və θ3 bucaqlarını qeyd edərək, müstəvi üçün riyazi ifadə yazırıq. qırılma fenomeni:
1sin(θ1)=n2sin(θ) 3).
n2və n1 kəmiyyətlər media 2 və 1-in sındırma göstəriciləridir. Onlar işığın nə qədər sürətini göstərir mühitdə havasız fəzadan fərqlənir. Məsələn, su üçün n=1,33, hava üçün isə - 1,00029. Bilməlisiniz ki, n-nin dəyəri işığın tezliyinin funksiyasıdır (n aşağı tezliklərdən daha yüksək tezliklər üçün böyükdür).
Kırılma hadisəsinin həndəsi optikada tətbiqi
Təsvir olunan fenomen təsvirlər yaratmaq üçün istifadə olunurnazik linzalar. Lens şəffaf materialdan (şüşə, plastik və s.) hazırlanmış, ən azı birində sıfır olmayan əyriliyə malik iki səthlə məhdudlaşan obyektdir. İki növ linza var:
- toplama;
- səpələnmə.
Birləşən linzalar qabarıq sferik (sferik) səthdən əmələ gəlir. Onlarda işıq şüalarının sınması elə baş verir ki, onlar bütün paralel şüaları bir nöqtədə - fokusda toplayırlar. Səpilmə səthləri içbükey şəffaf səthlərdən əmələ gəlir, ona görə də onlardan paralel şüalar keçdikdən sonra işıq səpələnir.
Texnikasında linzalarda təsvirlərin qurulması sferik güzgülərdə təsvirlərin qurulmasına bənzəyir. Həmçinin bir neçə şüa (optik oxa paralel, fokusdan keçən və lensin optik mərkəzindən keçir) istifadə etmək lazımdır. Alınan şəkillərin təbiəti obyektivlərin növü və obyektin ona olan məsafəsi ilə müəyyən edilir. Aşağıdakı şəkildə müxtəlif hallar üçün nazik linzalarda obyektin təsvirlərinin əldə edilməsi texnikası göstərilir.
Həndəsi optika qanunlarına uyğun işləyən cihazlar
Onlardan ən sadəsi böyüdücü şüşədir. Bu, real obyektləri 5 dəfə böyüdən tək qabarıq lensdir.
Obyektləri böyütmək üçün də istifadə edilən daha mürəkkəb cihaz mikroskopdur. Artıq bir lens sistemindən ibarətdir (ən azı 2 yaxınlaşan linzalar) və artım əldə etməyə imkan verirbir neçə yüz dəfə.
Nəhayət, üçüncü vacib optik alət göy cisimlərini müşahidə etmək üçün istifadə edilən teleskopdur. O, həm linza sistemindən ibarət ola bilər, sonra ona refraktiv teleskop, həm də güzgü sistemi - əks etdirən teleskop deyilir. Bu adlar onun iş prinsipini əks etdirir (refraksiya və ya əks).
