Таны эргэн тойронд байгаа ихэнх объектууд - байшин, мод, ангийнхан гэх мэт - гэрлийн эх үүсвэр биш юм. Гэхдээ та тэднийг харж байна. “Яагаад тэгдэг вэ?” гэсэн асуултын хариулт. та энэ догол мөрөөс олох болно.

Цагаан будаа. 11.1. Гэрлийн эх үүсвэр байхгүй тохиолдолд юу ч харагдахгүй. Хэрэв гэрлийн эх үүсвэр байгаа бол бид зөвхөн эх үүсвэрийг төдийгүй эх үүсвэрээс ирж буй гэрлийг тусгасан объектуудыг хардаг.

Бид яагаад гэрлийн эх үүсвэр биш биетүүдийг олж хардаг болохыг олж мэдье

Гэрэл нь нэгэн төрлийн тунгалаг орчинд шулуун шугамаар тархдаг гэдгийг та аль хэдийн мэддэг болсон.

Гэхдээ гэрлийн туяаны замд ямар нэгэн бие байгаа бол яах вэ? Гэрлийн нэг хэсэг нь тунгалаг байвал биеэр дамжин өнгөрч, нэг хэсэг нь шингэж, нэг хэсэг нь биеэс тусах болно. Ойсон цацрагуудын зарим нь бидний нүдэнд тусах бөгөөд бид энэ биеийг харах болно (Зураг 11.1).

Гэрлийн тусгалын хуулийг бий болгох

Гэрлийн тусгалын хуулийг тогтоохын тулд бид тусгай төхөөрөмж - оптик угаагч * ашиглана. Бид угаагчийн төв хэсэгт толин тусгалыг засаж, нарийн гэрлийн цацрагийг чиглүүлж, угаагчийн гадаргуу дээр гэрлийн тууз үүсгэдэг. Толин тусгалаас туссан гэрлийн туяа нь угаагчийн гадаргуу дээр гэрлийн тууз үүсгэдэг (11.2-р зургийг үз).

Ирж буй гэрлийн цацрагийн чиглэлийг CO туяагаар тогтооно (Зураг 11.2). Энэ цацрагийг ослын цацраг гэж нэрлэдэг. Ойсон гэрлийн туяаны чиглэлийг ОК туяагаар тохируулна. Энэ цацрагийг ойсон туяа гэж нэрлэдэг.

Цацрагийн тусгалын O цэгээс бид толины гадаргуу руу перпендикуляр OB зурдаг. Ирж буй туяа, туссан туяа, перпендикуляр нь нэг хавтгайд - угаагчийн гадаргуугийн хавтгайд оршдог гэдгийг анхаарч үзээрэй.

Ирж буй цацраг ба тусгалын цэгээс татсан перпендикулярын хоорондох α өнцгийг тусгалын өнцөг гэж нэрлэдэг; ойсон туяа ба өгөгдсөн перпендикуляр хоорондын β өнцгийг ойлтын өнцөг гэнэ.

α ба β өнцгийг хэмжсэнээр бид тэдгээр нь тэнцүү эсэхийг шалгаж болно.

Хэрэв та гэрлийн эх үүсвэрийг дискний ирмэгийн дагуу хөдөлгөвөл гэрлийн туяа тусах өнцөг өөрчлөгдөж, тусгах өнцөг нь өөрчлөгдөж, тусах өнцөг болон гэрлийн тусгалын өнцөг тэнцүү байх болно. (Зураг 11.3). Тиймээс бид гэрлийн тусгалын хуулиудыг бий болгосон.

Цагаан будаа. 11.3. Гэрлийн тусах өнцөг өөрчлөгдөхийн хэрээр тусгалын өнцөг өөрчлөгддөг. Тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй үргэлж тэнцүү байдаг

Цагаан будаа. 11.5. Гэрлийн цацрагийн урвуу байдлыг харуулах: туссан туяа туссан цацрагийн замыг дагадаг.

будаа. 11.6. Толинд ойртоход бид "давхар"-аа хардаг. Мэдээжийн хэрэг, тэнд "давхар" гэж байхгүй - бид толинд тусгалаа хардаг

1. Цацрагийн тусгалын цэгээс зурсан туссан туяа, ойсон цацраг ба ойх гадаргууд перпендикуляр нэг хавтгайд хэвтэж байна.

2. Тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү: β = α.

Гэрлийн ойлтын хуулийг эртний Грекийн эрдэмтэн Евклид МЭӨ 3-р зуунд тогтоожээ. МЭӨ д.

Профессор толийг ямар чиглэлд эргүүлэх ёстой вэ? нарны туяа»хүүг цохисон уу (Зураг 11.4)?

Оптик угаагч дээр толин тусгалыг ашигласнаар гэрлийн цацрагийн урвуу байдлыг харуулж болно: хэрэв туссан туяа туссан туяаны замаар чиглүүлсэн бол туссан туяа туяа явах болноунасан хүний ​​зам дагуу (Зураг 11.5).

Бид дүрсийг хавтгай толинд судалдаг

Хавтгай толинд дүрс хэрхэн бүтээгдсэнийг авч үзье (Зураг 11.6).

S цэгийн гэрлийн эх үүсвэрээс ялгаатай гэрлийн туяа хавтгай толины гадаргуу дээр унана. Энэ цацрагаас бид SA, SB, SC туяаг сонгоно. Гэрлийн ойлтын хуулиудыг ашиглан бид ойсон туяа LL b BB 1 ба CC 1 (Зураг 11.7, a) -ийг бүтээдэг. Эдгээр туяа нь өөр өөр цацрагт орох болно. Хэрэв та тэдгээрийг эсрэг чиглэлд (толины ард) сунгавал тэд бүгд нэг цэг дээр огтлолцох болно - толины ард байрлах S 1.

Хэрэв толинд туссан зарим туяа таны нүд рүү орвол туссан туяа S 1 цэгээс ирж байгаа мэт санагдах болно, гэхдээ бодит байдал дээр S 1 цэг дээр гэрлийн эх үүсвэр байдаггүй. Тиймээс S 1 цэгийг S цэгийн төсөөллийн дүрс гэж нэрлэдэг Хавтгай толь нь үргэлж виртуал дүрсийг өгдөг.

Толин тусгалтай харьцуулахад объект болон түүний дүрс хэрхэн байрлаж байгааг олж мэд. Үүнийг хийхийн тулд бид геометр рүү ханддаг. Жишээлбэл, толинд туссан SC туяаг авч үзье (Зураг 11.7, b).

Зурагнаас харахад Δ SOC = Δ S 1 OC нь нийтлэг талтай CO ба тэнцүү хурц өнцөгтэй тэгш өнцөгт гурвалжнууд юм (учир нь гэрлийн тусгалын хуулийн дагуу α = β). Гурвалжны тэгш байдлаас бид SO \u003d S 1 O, өөрөөр хэлбэл S цэг ба түүний дүрс S 1 нь хавтгай толины гадаргуутай тэгш хэмтэй байна.

Өргөтгөсөн объектын дүрсийн талаар мөн адил зүйлийг хэлж болно: объект ба түүний дүрс нь хавтгай толины гадаргуутай тэгш хэмтэй байна.

Тиймээс, бид суулгасан Ерөнхий шинж чанархавтгай толин тусгал дээрх зургууд.

1. Хавтгай толь нь объектын виртуал дүрсийг өгдөг.

2. Хавтгай толинд байгаа объектын дүрс ба биет өөрөө толины гадаргуутай тэгш хэмтэй байх ба энэ нь:

1) объектын дүрс нь тухайн объекттой ижил хэмжээтэй;

2) объектын дүрс нь толины гадаргуугаас тухайн объекттой ижил зайд байрладаг;

3) объект дээрх цэг ба зураг дээрх харгалзах цэгийг холбосон сегмент нь толины гадаргуутай перпендикуляр байна.

Гэрлийн толь ба сарнисан тусгалыг ялгах

Орой нь өрөөнд гэрэл асах үед бид өөрсдийн дүр төрхийг харж болно цонхны шил. Гэхдээ хөшиг зурсан бол зураг алга болно: бид даавуун дээр бидний дүр төрхийг харахгүй. Тэгээд яагаад? Энэ асуултын хариулт нь дор хаяж хоёртой холбоотой физик үзэгдлүүд.

Ийм анхны физик үзэгдэл бол гэрлийн тусгал юм. Дүрс гарч ирэхийн тулд гэрлийг гадаргуугаас тодорхой байдлаар тусгах ёстой: S цэгийн эх үүсвэрээс ирж буй гэрлийн тусгалын дараа туссан цацрагийн үргэлжлэл нь нэг S 1 цэг дээр огтлолцох болно. S цэгийн дүрс байх болно (Зураг 11.8, а). Ийм тусгал нь зөвхөн маш гөлгөр гадаргуугаас л боломжтой. Тэдгээрийг толин тусгал гадаргуу гэж нэрлэдэг. Ердийн толин тусгалаас гадна толин тусгал гадаргуугийн жишээ нь шил, өнгөлсөн тавилга, тайван усны гадаргуу гэх мэт (Зураг 11.8, b, c).

Хэрэв барзгар гадаргуугаас гэрэл туссан бол ийм тусгалыг сарнисан (сарнисан) гэж нэрлэдэг (Зураг 11.9). Энэ тохиолдолд туссан туяа янз бүрийн чиглэлд тархдаг (тийм учраас бид гэрэлтүүлсэн объектыг аль ч талаас нь хардаг). Толин тусгалтай харьцуулахад гэрлийг тараадаг гадаргуу нь хамаагүй олон байдаг нь тодорхой байна.

Эргэн тойрноо хараад гэрлийг сарниулдаг дор хаяж арван гадаргууг нэрлэнэ үү.

Цагаан будаа. 11.8. Гэрлийн толин тусгал нь гөлгөр гадаргуугаас гэрлийн тусгал юм.

Цагаан будаа. 11.9. Гэрлийн сарнисан (сарнисан) тусгал нь барзгар гадаргуугаас гэрлийн тусгал юм

Зургийг харах чадварт нөлөөлдөг хоёр дахь физик үзэгдэл бол гэрлийн шингээлт юм. Эцсийн эцэст гэрэл зөвхөн түүнээс тусдаггүй физик бие, гэхдээ бас тэдгээрт шингэсэн. Хамгийн сайн гэрлийн тусгал бол толь юм: тэдгээр нь туссан гэрлийн 95% хүртэл тусгах чадвартай. Бие нь гэрлийг сайн тусгадаг. цагаан өнгө, гэхдээ хар гадаргуу нь бараг бүх гэрлийг шингээдэг.

Намрын улиралд цас орохоор шөнө илүү хөнгөн болдог. Яагаад? Асуудлыг шийдэж сурах

Даалгавар. Зураг дээр. 1-д МЭӨ объект болон толин тусгал NM-ийг бүдүүвчээр харуулав. МЭӨ объектын дүрс бүрэн харагдах хэсгийг графикаар ол.

Бие махбодийн асуудлын дүн шинжилгээ. Толин тусгал дахь объектын тодорхой цэгийн дүрсийг харахын тулд энэ цэгээс толин тусгал руу унасан цацрагийн дор хаяж хэсэг нь ажиглагчийн нүдэнд тусах шаардлагатай. Хэрэв объектын туйлын цэгээс гарч буй туяа нүдэнд тусдаг бол тухайн объектын бүх цэгээс гарч буй туяа ч нүдэнд тусдаг нь тодорхой байна.

Шийдэл, үр дүнгийн дүн шинжилгээ

1. Хавтгай толинд B цэгийн дүрсийг B 1 цэгийг байгуулъя (Зураг 2, а). Толины гадаргуу болон толины туйлын цэгээс туссан туяагаар хязгаарлагдсан талбай нь толины В цэгийн B 1 дүрс харагдах хэсэг байх болно.

2. С цэгийн C 1 дүрсийг ижил төстэй байдлаар бүтээсний дараа бид толинд түүний харааны талбайг тодорхойлно (Зураг 2, b).

3. Ажиглагч зөвхөн түүний нүдэнд B 1 ба C 1 (Зураг 2, в) хоёр дүрсийг өгч буй туяа туссан тохиолдолд л объектын дүрсийг бүхэлд нь харж чадна. Тиймээс, Зураг дээр онцолсон талбай. Улбар шар өнгийн 2 нь тухайн объектын дүрс бүрэн харагдах хэсэг юм.

Хүлээн авсан үр дүнд дүн шинжилгээ хийж, Зураг 1-ийг дахин авч үзье. 2-т асуудлыг шийдэж, хавтгай толинд объектын харагдах хэсгийг олох хялбар аргыг санал болгож байна. Хэд хэдэн объектын харах талбарыг хоёр аргаар зурж өөрийн таамаглалыг шалгана уу.

Дүгнэх

Бүх харагдахуйц биетүүд гэрлийг тусгадаг. Гэрлийг тусгах үед гэрлийн тусгалын хоёр хууль биелдэг: 1) туссан туяа, ойсон туяа, тусгалын гадаргууд перпендикуляр туссан цэгээс нэг хавтгайд хэвтэх; 2) тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү байна.

Хавтгай толинд байгаа объектын дүрс нь төсөөлөлтэй, тухайн объекттой ижил хэмжээтэй, толин тусгалаас ижил зайд байрладаг.

Гэрлийн толь ба сарнисан тусгалыг ялгах. Товч тусгалын хувьд бид тусгал гадаргуу дээрх объектын виртуал дүрсийг харж болно; сарнисан тусгалын хувьд зураг харагдахгүй.

Хяналтын асуултууд

1. Бид яагаад эргэн тойрон дахь биеийг хардаг вэ? 2. Ямар өнцгийг тусах өнцөг гэж нэрлэдэг вэ? тусгах өнцөг? 3. Гэрлийн тусгалын хуулийг томъёол. 4. Гэрлийн тусгалын хуулиудын үнэн зөвийг ямар төхөөрөмжөөр шалгах вэ? 5. Гэрлийн цацрагийн урвуу шинж чанар юу вэ? 6. Ямар тохиолдолд дүрсийг төсөөлөл гэж нэрлэдэг вэ? 7. Хавтгай толинд байгаа объектын дүрсийг дүрсэл. 8. Гэрлийн сарнисан тусгал нь спекуляраас юугаараа ялгаатай вэ?

Дасгалын дугаар 11

1. Охин хавтгай толиноос 1.5 м зайд зогсож байна. Түүний тусгал нь охиноос хэр хол байна вэ? Тодорхойл.

2. Машины жолооч арын толинд хараад сууж буй зорчигчийг харав арын суудал. Зорчигч яг одоо толинд хараад жолоочийг харж чадах уу?

3. Зургийг шилжүүлэх. Тэмдэглэлийн дэвтэрт 1, тохиолдол бүрт туссан (эсвэл туссан) туяаг байгуул. Тусгал болон тусгалын өнцгийг тэмдэглэ.

4. Туссан болон ойсон цацрагийн хоорондох өнцөг 80° байна. Цацрагийн тусгалын өнцөг хэд вэ?

5. Тухайн объект хавтгай толиноос 30 см зайд байсан. Дараа нь объектыг толиноос 10 см зайд толины гадаргуутай перпендикуляр, 15 см параллель чиглэлд шилжүүлэв. Объект ба түүний тусгал хоёрын хооронд ямар зай байсан бэ? Энэ нь юу болсон бэ?

6. Та толин тусгал дэлгүүрийн цонх руу 4 км/цагийн хурдтай явж байна. Таны тусгал танд хэр хурдан ойртож байна вэ? 2 м алхахад та хоёрын тусгал хоёрын хоорондох зай хэр багасах вэ?

7. Нуурын гадаргуугаас нарны туяа тусна. Ирж буй туяа болон тэнгэрийн хаяа хоёрын хоорондох өнцөг нь туссан болон ойсон цацрагийн хоорондох өнцөгөөс хоёр дахин их байна. Цацрагийн тусгалын өнцөг хэд вэ?

8. Охин ханан дээр өлгөөтэй толин тусгалыг бага зэрэг өнцгөөр харж байна (Зураг 2).

1) Толин тусгал дахь охины тусгалыг бүтээ.

2) Охины биеийн аль хэсгийг харж байгааг графикаар олох; охин өөрийгөө бүрэн хардаг газар.

3) Толин тусгалыг аажмаар бүрхсэн бол ямар өөрчлөлтүүд ажиглагдах вэ?

9. Шөнийн цагаар машины гэрлийн тусгалд зам дээрх шалбааг жолоочид харагддаг. хар толбохөнгөн замын дэвсгэр дээр. Яагаад?

10. Зураг дээр. 3-т перископ дахь цацрагийн замыг харуулав - үйл ажиллагаа нь гэрлийн шулуун тархалт дээр суурилдаг төхөөрөмж. Энэ төхөөрөмж хэрхэн ажилладагийг тайлбарла. Нэмэлт мэдээллийн эх сурвалжийг ашиглаж, хаана ашиглагдаж байгааг олж мэдээрэй.

№3 лаборатори

Сэдэв. Хавтгай толь ашиглан гэрлийн тусгалыг судлах.

Зорилго: гэрлийн тусгалын хуулийг туршилтаар шалгах.

тоног төхөөрөмж: гэрлийн эх үүсвэр (лаа эсвэл тавиур дээрх цахилгаан чийдэн), хавтгай толь, хагархайтай дэлгэц, хэд хэдэн хоосон цагаан хуудас, захирагч, протектор, харандаа.

ажлын заавар

туршилтанд бэлтгэх

1. Ажил гүйцэтгэхийн өмнө: 1) шилэн эд зүйлтэй ажиллахдаа аюулгүй байдлын шаардлага; 2) гэрлийн тусгалын хуулиуд.

2. Туршилтын төхөөрөмжийг угсарна (Зураг 1). Үүний тулд:

1) цагаан цаасан дээр үүртэй дэлгэц суурилуулах;

2) гэрлийн эх үүсвэрийг хөдөлгөж, цаасан дээр гэрлийн зурвас авах;

3) гэрлийн туузан дээр тодорхой өнцгөөр хавтгай толин тусгалыг байрлуулж, цаасан хуудсанд перпендикуляр байрлуулна, ингэснээр ойсон гэрлийн цацраг нь цаасан дээр тод харагдах туузыг бий болгоно.

Туршилт

Аюулгүй ажиллагааны зааврыг чанд дагаж мөрдөөрэй (сурах бичгийн ялтсыг үзнэ үү).

1. Сайн хурцалсан харандаагаар цаасан дээр толины дагуу зураас зур.

2. Гурван цэгийг цаасан дээр тавь: эхнийх нь туссан гэрлийн туяаны дунд, хоёр дахь нь ойсон гэрлийн туяаны дунд, гурав дахь нь гэрлийн туяа тусах хэсэгт байна. толь (Зураг 2).

3. Дээрх алхмуудыг хэд хэдэн удаа давтана уу (дээр өөр өөр хуудасцаас), туссан гэрлийн туяанд толин тусгалыг өөр өөр өнцгөөр тохируулах.

4. Толин тусгал болон цаасны хоорондох өнцгийг өөрчилснөөр энэ тохиолдолд гэрлийн ойсон туяа харагдахгүй эсэхийг шалгаарай.

Туршилтын үр дүнг боловсруулах

Туршлага бүрийн хувьд:

1) толин тусгал болон туссан туяа дээрх цацрагийг бий болгох;

2) туяа тусах цэгээр толины дагуу зурсан шугамд перпендикуляр зурах;

3) Гэрлийн тусах өнцөг (α) ба тусгах өнцгийг (β) тэмдэглэж, хэмжинэ. Хэмжилтийн үр дүнг хүснэгтэд оруулна уу.

Туршилтын дүн шинжилгээ ба түүний үр дүн

Туршилт, түүний үр дүнд дүн шинжилгээ хийх. Үүнд: 1) гэрлийн туяа тусах өнцөг ба түүний тусгах өнцөг хоёрын харьцаа ямар байх ёстой вэ? 2) туршилтын үр дүн туйлын үнэн зөв гарсан эсэх, хэрэв үгүй ​​бол алдааны шалтгаан юу вэ.

бүтээлч даалгавар

Зураг ашиглан. 3, хавтгай толин тусгал ашиглан өрөөний өндрийг тодорхойлох туршилт хийх төлөвлөгөөг сайтар бодож, бичих; шаардлагатай тоног төхөөрөмжийг зааж өгнө.

Боломжтой бол туршилт хий.

"Одтой" даалгавар

Хоёр өөр мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох интерфейс дээр, хэрэв энэ нь интерфейсдолгионы уртаас ихээхэн давсан бол гэрлийн тархалтын чиглэлд өөрчлөлт гарч байна: гэрлийн энергийн нэг хэсэг нь эхний орчинд буцаж ирдэг, өөрөөр хэлбэл тусгасан, мөн хэсэг нь хоёр дахь орчинд нэвтэрч, нэгэн зэрэг хугарсан. AO цацраг гэж нэрлэдэг ослын цацраг, мөн OD туяа нь байна туссан туяа(1.3-р зургийг үз). Эдгээр цацрагуудын харилцан зохицуулалтыг тодорхойлно гэрлийн тусгал ба хугарлын хуулиуд.

Цагаан будаа. 1.3. Гэрлийн тусгал ба хугарал.

Цацрагийн тусгалын цэг дээр гадаргуу дээр сэргээгдсэн цацраг ба интерфэйсийн перпендикуляр хоорондох α өнцгийг гэнэ. тусгалын өнцөг.

Ойсон туяа ба ижил перпендикуляр хоорондын γ өнцгийг гэнэ тусгах өнцөг.

Орчуулагч бүр тодорхой хэмжээгээр (өөрөөр хэлбэл өөр өөрийн замаар) гэрлийн цацрагийг тусгаж, шингээдэг. Тодорхойлох үнэ цэнэ тусгалбодисын гадаргууг гэж нэрлэдэг тусгалын коэффициент. Тусгалын коэффициент нь биеийн гадаргуу дээр цацраг туяа авчирсан энергийн аль хэсэг нь туссан цацрагаар энэ гадаргуугаас зөөгдсөн энерги болохыг харуулдаг. Энэ коэффициент нь олон хүчин зүйлээс шалтгаална, тухайлбал, цацрагийн найрлага, тусах өнцөг зэргээс хамаарна. Гэрэл нь бүрэн тусдаг нимгэн хальсмөнгөн ус эсвэл шингэн мөнгөн ус шилэн хуудсан дээр .

Гэрлийн тусгалын хуулиуд

Гэрлийн тусгалын хуулийг эртний Грекийн эрдэмтэн Евклид МЭӨ 3-р зуунд туршилтаар олсон. Түүнчлэн эдгээр хуулиудыг Гюйгенсийн зарчмын үр дүнд олж авч болно, үүний дагуу цочролд хүрсэн орчны цэг бүр нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог. Дараагийн мөчид долгионы гадаргуу (долгионы фронт) нь бүх хоёрдогч долгионтой шүргэгч гадаргуу юм. Гюйгенсийн зарчимцэвэр геометр юм.

Хавтгай долгион нь CM-ийн гөлгөр цацруулагч гадаргуу дээр унадаг (Зураг 1.4), өөрөөр хэлбэл долгионы гадаргуу нь тууз юм.

Цагаан будаа. 1.4. Гюйгенсийн барилга.

A 1 A ба B 1 B нь ирж буй долгионы туяа, АС нь энэ долгионы долгионы гадаргуу (эсвэл долгионы фронт) юм.

Баяртай долгионы фронтС цэгээс t хугацааны дотор В цэг рүү, А цэгээс хоёрдогч долгион нь хагас бөмбөрцгийн дагуу AD = CB зайд тархах болно, учир нь AD = vt ба CB = vt, энд v нь хурд долгионы тархалт.

Ойсон долгионы долгионы гадаргуу нь хагас бөмбөрцөгт шүргэгч шулуун BD шулуун шугам юм. Цаашилбал, долгионы гадаргуу нь AA 2 ба BB 2 ойсон цацрагуудын чиглэлд өөртэйгөө параллель хөдөлнө.

ΔACB ба ΔADB тэгш өнцөгт гурвалжнууд нь нийтлэг AB гипотенузтай ба AD = CB хэмжээтэй тэнцүү байна. Тиймээс тэд тэнцүү байна.

CAB = α ба DBA = γ өнцөг нь харилцан перпендикуляр талуудтай өнцөг тул тэнцүү байна. Гурвалжны тэгш байдлаас харахад α = γ байна.

Гюйгенсийн бүтээн байгуулалтаас үзэхэд туссан ба ойсон туяа нь туяа тусах цэг дээр сэргээгдсэн гадаргуутай перпендикуляр нэг хавтгайд байрладаг.

Тусгалын хуулиуд нь гэрлийн цацрагийн урвуу чиглэлд хүчинтэй байдаг. Гэрлийн цацрагийн урсгалын эргэлт буцалтгүй байдаг тул ойсон цацрагийн дагуу тархаж буй туяа туссан цацрагийн дагуу тусдаг.

Ихэнх бие нь гэрлийн эх үүсвэргүйгээр зөвхөн цацрагийн цацрагийг тусгадаг. Гэрэлтсэн объектууд нь бүх талаас нь харагдана, учир нь гэрэл нь тэдгээрийн гадаргуугаас янз бүрийн чиглэлд, сарниж тусдаг. Энэ үзэгдлийг гэж нэрлэдэг сарнисан тусгалэсвэл сарнисан тусгал. Гэрлийн сарнисан тусгал (Зураг 1.5) бүх барзгар гадаргуугаас үүсдэг. Ийм гадаргуугийн ойсон цацрагийн замыг тодорхойлохын тулд цацраг тусах цэг дээр гадаргуутай шүргэгч хавтгайг зурж, тусах болон тусгах өнцгийг энэ хавтгайд хамааруулан зурна.

Цагаан будаа. 1.5. Гэрлийн сарнисан тусгал.

Жишээлбэл, цагаан гэрлийн 85% нь цасан гадаргуугаас, 75% нь цагаан цааснаас, 0.5% нь хар хилэнгээс тусдаг. Гэрлийн сарнисан тусгал нь үүсгэдэггүй тав тухгүй байдалхүний ​​нүдэнд толиноос ялгаатай.

- энэ нь гөлгөр гадаргуу дээр тодорхой өнцгөөр унах гэрлийн туяа голчлон нэг чиглэлд тусдаг (Зураг 1.6). Энэ тохиолдолд цацруулагч гадаргууг гэж нэрлэдэг толь(эсвэл толин тусгал гадаргуу). Толин тусгал гадаргуугийн тэгш бус байдал, тэгш бус байдлын хэмжээ нь гэрлийн долгионы уртаас хэтрэхгүй (1 мкм-ээс бага) бол оптикийн хувьд гөлгөр гэж үзэж болно. Ийм гадаргуугийн хувьд гэрлийн тусгалын хууль биелдэг.

Цагаан будаа. 1.6. Гэрлийн толь тусгал.

хавтгай тольтусгалын гадаргуу нь хавтгай байдаг толь юм. Хавтгай толь нь урд талын объектуудыг харах боломжтой болгодог бөгөөд эдгээр объектууд толин тусгалын хавтгайн ард байрладаг мэт санагддаг. IN геометрийн оптикгэрлийн эх үүсвэрийн цэг бүрийг S-ийг ялгах цацрагийн төв гэж үзнэ (Зураг 1.7). Ийм цацраг туяа гэж нэрлэгддэг гомоцентрик. Оптик төхөөрөмж дэх S цэгийн дүрс нь янз бүрийн орчин дахь ижил төвт ойсон болон хугарсан цацрагийн туяаны төв S' юм. Хэрэв гадаргуу дээр гэрэл тархсан бол янз бүрийн байгууллага, хавтгай толин тусгалыг цохиж, дараа нь түүнээс ойж, ажиглагчийн нүд рүү унах үед эдгээр биетүүдийн дүрс толинд харагдана.

Цагаан будаа. 1.7. Хавтгай толины тусламжтайгаар бүтээсэн дүрс.

Цацрагийн ойсон (хугарсан) туяа өөрөө S' цэгт огтлолцдог бол S' дүрсийг бодит гэж нэрлэнэ. Хэрэв туссан (хугарсан) туяа өөрөө огтлолцож байгаа бол S' дүрсийг төсөөлөл гэж нэрлэдэг, гэхдээ тэдгээрийн үргэлжлэл. Гэрлийн энерги энэ цэгт ордоггүй. Зураг дээр. 1.7-д хавтгай толины тусламжтайгаар гарч ирэх гэрэлтэгч S цэгийн дүрсийг харуулав.

SO цацраг нь KM толин тусгал дээр 0 ° өнцгөөр унадаг тул ойлтын өнцөг нь 0 ° байх ба тусгалын дараа энэ цацраг OS замыг дагадаг. S цэгээс хавтгай толинд унах бүх туяанаас бид SO 1 туяаг сонгоно.

SO 1 цацраг толин тусгал дээр α өнцгөөр унаж, γ өнцгөөр (α = γ ) тусна. Хэрэв бид толины цаана туссан туяаг үргэлжлүүлбэл тэдгээр нь хавтгай толины S цэгийн төсөөлөл болох S 1 цэг дээр нийлнэ. Тиймээс бодит байдал дээр энэ цэгээс гарч нүд рүү орох туяа байхгүй ч гэсэн S 1 цэгээс туяа гарч ирдэг мэт санагддаг. S 1 цэгийн дүрс нь KM толин тусгалтай харьцуулахад хамгийн их гэрэлтдэг S цэгтэй тэгш хэмтэй байрладаг. Үүнийг баталцгаая.

Гэрлийн тусгалын хуулийн дагуу 2 өнцгөөр толинд туссан SB цацраг нь 1 = 2 өнцгөөр тусна.

Цагаан будаа. 1.8. Хавтгай толины тусгал.

Зураг дээрээс. 1.8-аас харахад 1 ба 5-р өнцөг нь босоо байдлаар тэнцүү байна. 2 + 3 = 5 + 4 = 90 ° өнцгийн нийлбэр. Тиймээс өнцөг 3 = 4 ба 2 = 5 байна.

ΔSOB ба ΔS 1 OB тэгш өнцөгт гурвалжнууд нь нийтлэг OB хөлтэй ба 3 ба 4-р хурц өнцөгтэй тэнцүү тул эдгээр гурвалжнууд нь хажуу талдаа тэнцүү бөгөөд хөлтэй зэргэлдээх хоёр өнцөгтэй байна. Энэ нь SO = OS 1, өөрөөр хэлбэл S 1 цэг нь толин тусгалтай харьцуулахад S цэгт тэгш хэмтэй байрлана гэсэн үг юм.

Хавтгай толинд AB объектын дүрсийг олохын тулд объектын туйлын цэгээс толин тусгал руу перпендикуляруудыг буулгаж, толины цаанаас цааш үргэлжлүүлж, түүний ард зайтай тэнцэх зайг байрлуулахад хангалттай. толин тусгалаас объектын туйлын цэг хүртэл (Зураг 1.9). Энэ зураг нь төсөөлөл, дотор байх болно амьдралын хэмжээ. Объектуудын хэмжээс, харьцангуй байрлал хадгалагдан үлдсэн боловч нэгэн зэрэг толинд, зүүн болон баруун талОбъекттой харьцуулахад зургууд нь эсрэгээрээ байна. Ойлгосны дараа хавтгай толинд туссан гэрлийн цацрагийн параллель байдал мөн хөндөгдөөгүй.

Цагаан будаа. 1.9. Хавтгай толинд байгаа объектын дүрс.

Инженерийн салбарт бөмбөрцөг толь гэх мэт нарийн төвөгтэй муруй тусгалтай гадаргуутай толин тусгалыг ихэвчлэн ашигладаг. бөмбөрцөг толь- энэ бол бөмбөрцөг сегмент хэлбэртэй, гэрлийг тодорхой тусгадаг биеийн гадаргуу юм. Ийм гадаргуугаас тусгах цацрагийн параллель байдал зөрчигддөг. Толин тусгал гэж нэрлэдэг хотгорхэрэв туяа туссан бол дотоод гадаргуубөмбөрцөг сегмент. Ийм гадаргуугаас тусгасны дараа гэрлийн зэрэгцээ гэрлийн цацрагийг нэг цэгт цуглуулдаг тул хотгор толь гэж нэрлэдэг. цугларалт. Хэрэв туяа толины гаднах гадаргуугаас туссан бол энэ нь тусах болно гүдгэр. Зэрэгцээ гэрлийн цацрагууд тархдаг өөр өөр талууд, Тийм учраас гүдгэр тольдуудсан тараах.

Толины нөгөө талд бидний харж буй дүр төрхийг туяа өөрөө бүтээдэггүй, харин тэдний оюун санааны үргэлжлэлээр бүтээдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ийм дүрсийг нэрлэдэг төсөөлөлтэй.Үүнийг нүдээр харж болно, гэхдээ үүнийг туяагаар биш, харин оюун санааны үргэлжлэлээр бүтээсэн тул дэлгэцэн дээр гаргах боломжгүй юм.

Тусгал хийхдээ гэрлийн хамгийн богино хугацааны тархалтын зарчмыг бас баримталдаг. Ажиглагчийн нүдэнд туссаны дараа гэрэл тусгахын тулд тусгалын хуульд заасан ёсоор тусах ёстой. Ийм замаар тархсанаар гэрэл түүний замд зарцуулагдах болно хамгийн бага хугацаабүх боломжит хувилбаруудаас.

Гэрлийн хугарлын хууль

Бидний мэдэж байгаагаар гэрэл зөвхөн вакуумд төдийгүй бусад тунгалаг орчинд тархаж чаддаг. Энэ тохиолдолд гэрэл мэдрэх болно хугарал.Нягт багатай орчноос нягт руу шилжих үед хугарлын үед гэрлийн туяа тусах цэг рүү татсан перпендикуляр дээр дарагддаг бөгөөд нягтралаас бага нягт руу шилжих үед эсрэгээр: хазайдаг. перпендикуляраас.

Хугарлын хоёр хууль байдаг:

Ирсэн туяа, хугарсан туяа, тусах цэг рүү татсан перпендикуляр нэг хавтгайд оршдог.

2. Илчлэх болон хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь хугарлын индексүүдийн урвуу харьцаатай тэнцүү байна.

нүгэл а = n2

sin g n1

Гурвалсан призмээр гэрлийн туяа дамжих нь сонирхол татдаг. Энэ тохиолдолд ямар ч тохиолдолд призмээр дамжин өнгөрсний дараа цацрагийн хазайлт нь анхны чиглэлээс гардаг.

Өөр өөр тунгалаг биетүүд өөр өөр хугарлын индекстэй байдаг. Хийн хувьд энэ нь нэгдмэл байдлаас маш бага ялгаатай. Даралт нэмэгдэх тусам энэ нь нэмэгддэг тул хийн хугарлын илтгэгч нь температураас хамаарна. Хэрэв та галаас гарч буй халуун агаараар алс холын биетүүдийг харвал алсад байгаа бүх зүйл ганхаж буй манан мэт харагдана гэдгийг санаарай. Шингэний хувьд хугарлын илтгэгч нь зөвхөн шингэнээс төдийгүй түүнд ууссан бодисын агууламжаас хамаардаг. Зарим бодисын хугарлын индексийн жижиг хүснэгтийг доор харуулав.

Гэрлийн нийт дотоод тусгал.

шилэн кабель

Орон зайд тархаж буй гэрлийн туяа нь эргэх шинж чанартай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь туяа огторгуй дахь эх үүсвэрээс ямар замаар тархах вэ, хэрэв эх үүсвэр болон ажиглалтын цэг солигдвол тэр чигээрээ буцаж ирнэ гэсэн үг юм.

Гэрлийн туяа нь оптик нягтралаас бага нягт руу шилждэг гэж төсөөлөөд үз дээ. Дараа нь хугарлын хуулийн дагуу перпендикуляраас хазайж хугарлын үед гарч ирэх ёстой. Оптик нягтралтай орчинд, жишээлбэл, усанд байрлах гэрлийн цэгийн эх үүсвэрээс гарч буй туяаг авч үзье.

Эхний цацраг нь интерфэйс дээр перпендикуляр тусч байгааг энэ зургаас харж болно. Энэ тохиолдолд анхны чиглэлээс цацраг нь хазайхгүй. Ихэнхдээ түүний энерги нь интерфейсээс тусгагдсан бөгөөд эх үүсвэр рүү буцаж ирдэг. Түүний үлдсэн энерги нь гадагшилдаг. Үлдсэн туяа нь хэсэгчлэн туссан, хэсэгчлэн унтардаг. Туслах өнцөг ихсэх тусам хугарлын өнцөг ихсэх бөгөөд энэ нь хугарлын хуульд нийцдэг. Гэхдээ тусгалын өнцөг нь хугарлын хуулийн дагуу цацрагийн гарах өнцөг нь 90 градус байх ёстой гэсэн утгыг авбал цацраг нь гадаргуу дээр огт хүрэхгүй: цацрагийн энергийн 100% нь бүгд тусгагдах болно. интерфэйс. Үүнээс илүү өнцгөөр интерфэйс дээр туссан бусад бүх цацрагууд интерфейсээс бүрэн тусгагдана. Энэ буланг гэж нэрлэдэг хязгаарлах өнцөг, мөн үзэгдлийг гэж нэрлэдэг нийт дотоод тусгал.Энэ нь интерфэйс юм Энэ тохиолдолдтөгс толь болж ажилладаг. Вакуум эсвэл агаартай хил хязгаарын өнцгийн утгыг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

Нүгэл apr = 1/nЭнд nнь нягт орчны хугарлын илтгэгч юм.

Нийт дотоод тусгалын үзэгдэл нь янз бүрийн оптик төхөөрөмжүүдэд өргөн хэрэглэгддэг. Ялангуяа усанд ууссан бодисын концентрацийг тодорхойлох төхөөрөмжид (рефрактометр) ашигладаг. Тэнд нийт дотоод тусгалын хязгаарлах өнцгийг хэмжиж, хугарлын илтгэгчийг тодорхойлж, дараа нь ууссан бодисын концентрацийг хүснэгтээс тодорхойлно.

Нийт дотоод тусгалын үзэгдэл нь шилэн кабелиар ялангуяа тод илэрдэг. Доорх зурагт нэг шилэн ноосыг хэсэг болгон харуулав.

Нимгэн шилэн утас аваад нэг үзүүрт нь гэрлийн туяа цацъя. Шилэн утас нь маш нимгэн тул утаснуудын төгсгөлд орж буй аливаа цацраг нь түүний хажуугийн гадаргуу дээр хязгаарлах өнцгөөс ихээхэн давсан өнцгөөр унаж, бүрэн тусах болно. Тиймээс ирж буй цацраг нь хажуугийн гадаргуугаас дахин дахин тусах бөгөөд эсрэг талын төгсгөлөөс бага эсвэл огт алдагдалгүй гарах болно. Гаднах нь эслэгийн эсрэг талын үзүүр нь тод гэрэлтэж байгаа мэт харагдах болно. Үүнээс гадна, шилэн утас шулуун байх шаардлагагүй. Энэ нь таны хүссэнээр нугалж болох бөгөөд ямар ч гулзайлт нь эслэгээр дамжин гэрлийн тархалтад нөлөөлөхгүй.

Үүнтэй холбогдуулан эрдэмтэд нэг эслэгийг биш, харин бүхэл бүтэн багцыг авбал яах вэ гэсэн санааг гаргаж ирэв. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн багц дахь бүх утаснууд хоорондоо хатуу дараалалд байх ёстой бөгөөд багцын хоёр талд бүх утаснуудын төгсгөлүүд нэг хавтгайд байх ёстой. Хэрэв үүнтэй зэрэгцэн линз ашиглан багцын нэг төгсгөлд дүрс наасан бол утас тус бүр нь зургийн нэг жижиг хэсгийг багцын эсрэг талд дамжуулна. Хамтдаа багцын эсрэг талын утаснууд нь линзээр үүсгэгдсэн ижил дүрсийг хуулбарлах болно. Түүнээс гадна зураг нь байгалийн гэрэлд байх болно. Тиймээс төхөөрөмжийг бүтээж, дараа нь нэрлэсэн фиброгастроскоп. Энэхүү аппаратын тусламжтайгаар та ходоодны дотоод гадаргууг хийлгүйгээр шалгаж болно мэс заслын оролцоо. Фиброгастроскопыг улаан хоолойгоор дамжуулан ходоодонд оруулж, ходоодны дотоод гадаргууг шалгана. Зарчмын хувьд энэ төхөөрөмж нь зөвхөн ходоод төдийгүй бусад эрхтнийг дотроос нь шалгаж болно. Энэ төхөөрөмжийг зөвхөн анагаах ухаанд төдийгүй технологийн янз бүрийн салбарт ашиглах боломжгүй газруудыг шалгахад ашигладаг. Үүний зэрэгцээ оосор нь өөрөө бүх төрлийн гулзайлгатай байж болох бөгөөд энэ тохиолдолд зургийн чанарт ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Энэ төхөөрөмжийн цорын ганц дутагдал нь зургийн растер бүтэц юм: өөрөөр хэлбэл зураг нь тусдаа цэгүүдээс бүрддэг. Зургийг илүү тод болгохын тулд илүү их шилэн утастай байх ёстой бөгөөд тэдгээр нь бүр нимгэн байх ёстой. Мөн энэ нь төхөөрөмжийн өртөгийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ техникийн чадавхийг цаашид хөгжүүлэх замаар энэ асуудалудахгүй шийдэгдэнэ.

Линз

Эхлээд линзийг харцгаая. Линз нь ил тод биетэйхоёр бөмбөрцөг гадаргуу эсвэл бөмбөрцөг гадаргуу ба хавтгайгаар хязгаарлагдана.

Линзийг хөндлөн огтлолоор авч үзье. Линз нь түүгээр дамжин өнгөрөх гэрлийн туяаг нугалав. Хэрэв туяа линзээр дамжин өнгөрсний дараа нэг цэг дээр цугларвал ийм линз гэж нэрлэдэг цуглуулах.Хэрэв туссан зэрэгцээ гэрлийн туяа линзээр дамжсаны дараа өөр өөр байвал ийм линз гэж нэрлэдэг тараах.

Нэгтгэх, салгах линз ба тэдгээрийн конвенцууд:

Энэ зургаас линзтэй параллель туссан бүх туяа нэг цэгт нийлдэг болохыг харж болно. Энэ цэгийг нэрлэдэг анхаарлаа төвлөрүүл(Ф) линз. Фокусаас линз хүртэлх зайг өөрөө нэрлэдэг фокусын уртлинз. Үүнийг SI нэгжээр метрээр хэмждэг. Гэхдээ линзийг тодорхойлдог өөр нэг нэгж байдаг. Энэ утгыг оптик хүч гэж нэрлэдэг бөгөөд фокусын уртын эсрэг утгатай бөгөөд үүнийг нэрлэдэг диоптри. (Dp). Үсгээр тэмдэглэсэн D. D = 1/F.Нэгдсэн линзний хувьд оптик чадлын утга нь нэмэх тэмдэгтэй байна. Хэрэв линз нь зарим өргөтгөсөн объектоос туссан гэрэлд өртөх юм бол объектын элемент бүр нь фокусыг дамжин өнгөрөх хавтгайд дүрс хэлбэрээр харагдах болно. Энэ нь зургийг эргүүлэх болно. Энэ дүрсийг туяа өөрөө бүтээх тул үүнийг нэрлэх болно хүчинтэй.

Энэ үзэгдлийг орчин үеийн камеруудад ашигладаг. Бодит дүр төрхийг гэрэл зургийн хальсан дээр бүтээдэг.

Диверс линз нь нийлдэг линзний эсрэг үйлдэл хийдэг. Хэрэв түүн дээр хэвийн дагуу зэрэгцээ гэрлийн цацраг унавал линзээр дамжин өнгөрсний дараа гэрлийн туяа нь линзний нөгөө талд байрлах ямар нэгэн төсөөллийн цэгээс бүх туяа гарч байгаа мэт хуваагдана. Энэ цэгийг төсөөлөл гэж нэрлэдэг бөгөөд фокусын урт нь хасах тэмдэгтэй байх болно. Тиймээс, оптик хүчИйм линзийг мөн диоптроор илэрхийлэх боловч түүний утга нь хасах тэмдэгтэй байна. Ойролцоох объектуудыг салангид линзээр харах үед линзээр харагдах бүх объектын хэмжээ багассан мэт харагдана.

Гэрэл бол бидний амьдралын чухал хэсэг юм. Үүнгүйгээр манай гараг дээр амьдрал боломжгүй юм. Үүний зэрэгцээ гэрэлтэй холбоотой олон үзэгдлүүд өнөөдөр хүний ​​үйл ажиллагааны янз бүрийн салбарт, цахилгаан хэрэгсэл үйлдвэрлэхээс эхлээд сансрын хөлөг хүртэл идэвхтэй ашиглагдаж байна. Физикийн үндсэн үзэгдлүүдийн нэг бол гэрлийн тусгал юм.

гэрлийн тусгал

Гэрлийн тусгалын хуулийг сургуульд сурдаг. Түүний талаар юу мэдэх хэрэгтэй вэ гэх мэт хэрэгтэй мэдээлэлМанай нийтлэл танд хэлж чадна.

Гэрлийн талаархи мэдлэгийн үндэс

Дүрмээр бол физик аксиомууд нь гэртээ амархан ажиглагдаж болохуйц харааны шинж чанартай байдаг тул хамгийн ойлгомжтой байдаг. Гэрлийн тусгалын хууль нь янз бүрийн гадаргуутай мөргөлдөхөд гэрлийн туяа чиглэлээ өөрчилдөг нөхцөл байдлыг илэрхийлдэг.

Анхаар! Хугарлын хил нь долгионы урт гэх мэт параметрийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.

Цацрагийн хугарлын үед тэдгээрийн энергийн нэг хэсэг нь анхдагч орчинд буцаж ирнэ. Зарим цацраг нь өөр орчинд нэвтрэн ороход тэдгээрийн хугарал ажиглагддаг.
Эдгээр бүх физик үзэгдлийг ойлгохын тулд та холбогдох нэр томъёог мэдэх хэрэгтэй.

• физикийн гэрлийн энергийн урсгал нь хоёр бодисын хоорондох интерфэйсийг цохих үед унах гэж тодорхойлогддог;
• тухайн нөхцөл байдалд анхдагч орчинд буцаж ирдэг гэрлийн энергийн нэг хэсгийг туссан гэж нэрлэдэг;

Анхаар! Тусгалын дүрмийн хэд хэдэн томъёолол байдаг. Та үүнийг хэрхэн томьёоллоос үл хамааран туссан болон туссан цацрагуудын харьцангуй байрлалыг дүрсэлсэн хэвээр байх болно.

• тусгалын өнцөг. Энэ нь мэдээллийн хэрэгслийн хилийн перпендикуляр шугам ба түүн дээр туссан гэрлийн хооронд үүссэн өнцгийг хэлнэ. Энэ нь цацрагийн тусгалын цэг дээр тодорхойлогддог;

Цацрагийн өнцөг

• тусгах өнцөг. Энэ нь туссан туяа болон тусах цэг дээр сэргээгдсэн перпендикуляр шугамын хооронд үүсдэг.

Нэмж дурдахад гэрэл нь нэгэн төрлийн орчинд зөвхөн шулуун шугамаар тархаж чаддаг гэдгийг мэдэх шаардлагатай.

Анхаар! Янз бүрийн хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл гэрлийн цацрагийг янз бүрийн аргаар тусгаж, шингээж чаддаг.

Эндээс тусгалын коэффициент гарч ирдэг. Энэ нь объект, бодисын тусгалыг тодорхойлдог үнэ цэнэ юм. Энэ нь гэрлийн урсгал нь орчны гадаргуу дээр хэр их цацраг авчрахаас тусах энерги байх болно гэсэн үг юм. Энэ харьцаа нь хэд хэдэн хүчин зүйлээс хамаардаг, үүнд хамгийн өндөр үнэ цэнэцацрагийн найрлага, тусах өнцөгтэй байна.
Гэрэл цацруулагч гадаргуутай бодис, объект дээр цацраг унах үед гэрлийн урсгалын бүрэн тусгал ажиглагддаг. Жишээлбэл, шил, шингэн мөнгөн ус эсвэл мөнгө рүү цохих үед цацрагийн тусгалыг ажиглаж болно.

Жижиг түүхэн аялал

Гэрлийн хугарал, ойлтын хуулиудыг аль хэдийн III зуунд бий болгож, системчилсэн. МЭӨ д. Тэдгээрийг Евклид зохион бүтээсэн.

Энэхүү физик үзэгдэлтэй холбоотой бүх хуулиудыг (хугаралт ба тусгал) туршилтаар тогтоосон бөгөөд Гюйгенсийн геометрийн зарчмаар хялбархан баталж болно. Энэ зарчмын дагуу эвдрэл хүрч болох орчны аль ч цэг нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог.
Өнөөдөр хүчин төгөлдөр мөрдөгдөж буй хуулиудыг нарийвчлан авч үзье.

Хууль бол бүх зүйлийн үндэс

Гэрлийн урсгалын тусгалын хууль нь физик үзэгдэл гэж тодорхойлогддог бөгөөд энэ үед нэг орчиноос нөгөөд чиглэсэн гэрэл нь тэдгээрийн хэсэгт хэсэгчлэн буцаж ирдэг.

Интерфэйс дэх гэрлийн тусгал

Хүний харааны анализатор нь түүний эх үүсвэрээс ирж буй туяа нүдний алим руу орох үед гэрлийг ажигладаг. Бие нь эх үүсвэрийн үүрэг гүйцэтгэдэггүй нөхцөлд харааны анализатор нь биеэс туссан өөр эх үүсвэрээс цацрагийг хүлээн авч чаддаг. Энэ тохиолдолд объектын гадаргуу дээр туссан гэрлийн цацраг нь түүний цаашдын тархалтын чиглэлийг өөрчилж болно. Үүний үр дүнд гэрлийг тусгасан бие нь түүний эх үүсвэр болж ажиллах болно. Тусгах үед урсгалын нэг хэсэг нь анх чиглүүлж байсан анхны орчин руу буцах болно. Энд үүнийг тусгасан бие нь аль хэдийн туссан урсгалын эх үүсвэр болно.
Энэ физик үзэгдлийн хэд хэдэн хууль байдаг:

• Эхний хуульд: тусгах болон туссан цацраг нь хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох интерфэйс, түүнчлэн гэрлийн урсгалын сэргээгдсэн цэг дээр гарч буй перпендикуляр шугамын хамт нэг хавтгайд байрлах ёстой;

Анхаар! Энэ нь объект эсвэл бодисын цацруулагч гадаргуу дээр хавтгай долгион үүснэ гэсэн үг юм. Түүний долгионы гадаргуу нь судлууд юм.

Нэг ба хоёрдугаар хууль

• хоёр дахь хууль. Түүний томъёолол нь дараах байдалтай байна: гэрлийн урсгалын тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү байна. Энэ нь тэдгээр нь харилцан перпендикуляр талуудтай байдагтай холбоотой юм. Гурвалжны тэгш байдлын зарчмуудыг харгалзан үзвэл энэ тэгш байдал хаанаас ирсэн нь тодорхой болно. Эдгээр зарчмуудыг ашиглан эдгээр өнцгүүд нь гэрлийн туяа тусах цэг дээр хоёр бодисыг тусгаарлах зааг дээр сэргээгдсэн перпендикуляр шугамтай ижил хавтгайд байгааг батлахад хялбар байдаг.

Оптик физикийн эдгээр хоёр хууль нь суурь юм. Түүнээс гадна тэдгээр нь урвуу хөдөлгөөнтэй цацрагт мөн хүчинтэй. Цацрагийн энерги буцаах чадварын үр дүнд өмнө нь тусгагдсан замын дагуу тархаж буй урсгал нь ослын замтай адил тусах болно.

Практикт тусгах хууль

Энэ хуулийн хэрэгжилтийг бодит амьдрал дээр шалгах боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд та ямар ч цацруулагч гадаргуу дээр нимгэн цацрагийг чиглүүлэх хэрэгтэй. Энэ зорилгоор лазер заагч нь төгс төгөлдөр ба энгийн толь.

Хуулийн практикт үзүүлэх нөлөө

Лазер заагчийг толин тусгал руу чиглүүл. Үр дүнд нь лазер туяатолин тусгалаас үсэрч, цаашаа дэлгэрнэ чиглэл өгсөн. Энэ тохиолдолд ослын өнцөг ба ойсон цацраг нь тэдгээрийг ердийн байдлаар харвал тэнцүү байх болно.

Анхаар! Ийм гадаргуугаас гэрэл нь мохоо өнцгөөр тусах ба дараа нь гадаргууд хангалттай ойрхон байрладаг нам зам дагуу тархах болно. Гэхдээ бараг босоо тэнхлэгт унах цацраг нь хурц өнцөгт тусах болно. Үүний зэрэгцээ түүний цаашдын зам нь унах замтай бараг ижил байх болно.

Бидний харж байгаагаар, гол цэг энэ дүрэмгэрлийн урсгалын тусгалын цэг дээр гадаргуугийн перпендикуляраас өнцгийг хэмжих ёстой гэсэн баримт юм.

Анхаар! Энэ хууль нь зөвхөн гэрэлд төдийгүй бүх төрлийн цахилгаан соронзон долгионд (богино долгион, радио, рентген долгион гэх мэт) захирагддаг.

Сарнисан тусгалын онцлог

Олон объектууд зөвхөн гадаргуу дээрх гэрлийн цацрагийг тусгаж чаддаг. Гэрэлтүүлэг сайтай объектуудын гадаргуу нь гэрлийг янз бүрийн чиглэлд тусгаж, тараадаг тул янз бүрийн талаас тод харагддаг.

сарнисан тусгал

Энэ үзэгдлийг сарнисан (сарнисан) тусгал гэж нэрлэдэг. Энэ үзэгдэл нь янз бүрийн барзгар гадаргуу дээр цацраг туяа өртөх үед үүсдэг. Түүний ачаар бид гэрэл гаргах чадваргүй биетүүдийг ялгаж чаддаг болсон. Хэрэв гэрлийн цацрагийн тархалт тэгтэй тэнцүү бол бид эдгээр объектыг харах боломжгүй болно.

Анхаар! Сарнисан тусгал нь хүнд таагүй байдал үүсгэдэггүй.

Таагүй байдал байхгүй байгаа нь дэлхий даяар биш байгаатай холбон тайлбарлаж байна дээрх дүрэм, үндсэн орчин руу буцна. Түүнээс гадна энэ параметр өөр өөр гадаргууөөр байх болно:

• цасны ойролцоо - цацрагийн 85 орчим хувь нь тусдаг;
• цагаан цаасны хувьд - 75%;
• хар ба хилэн - 0.5%.

Хэрэв тусгал нь барзгар гадаргуугаас ирдэг бол гэрэл нь бие биен рүүгээ санамсаргүй байдлаар чиглэнэ.

Толин тусгалын онцлогууд

Гэрлийн цацрагийн тусгал нь өмнө нь тайлбарласан нөхцөл байдлаас ялгаатай. Энэ нь тодорхой өнцгөөр гөлгөр гадаргуу дээр урсах урсгалын үр дүнд тэдгээр нь нэг чиглэлд тусгагдсантай холбоотой юм.

Толин тусгал

Энэ үзэгдлийг энгийн толин тусгал ашиглан хялбархан хуулбарлаж болно. Толин тусгал руу чиглүүлэх үед нарны цацраг, энэ нь маш сайн цацруулагч гадаргуу болж ажиллах болно.

Анхаар! TO толин тусгал гадаргуухамааруулж болно бүхэл бүтэн шугамутас. Жишээлбэл, энэ бүлэгт бүх гөлгөр оптик объектууд орно. Гэхдээ эдгээр объектуудын жигд бус байдал, жигд бус байдлын хэмжээ гэх мэт параметр нь 1 микроноос бага байх болно. Гэрлийн долгионы урт нь ойролцоогоор 1 мкм байна.

Ийм толин тусгал бүхий бүх гадаргуу нь өмнө нь тайлбарласан хуулиудыг дагаж мөрддөг.

Технологийн салбарт хуулийн хэрэглээ

Өнөөдөр толин тусгал эсвэл муруй тусгалтай гадаргуутай толин тусгал объектыг технологид ихэвчлэн ашигладаг. Эдгээр нь бөмбөрцөг толь гэж нэрлэгддэг толь юм.
Ийм объектууд нь бөмбөрцөг сегмент хэлбэртэй биетүүд юм. Ийм гадаргуу нь цацрагийн параллелизмыг зөрчсөнөөр тодорхойлогддог.
Асаалттай Энэ мөчХоёр төрлийн бөмбөрцөг толь байдаг:

• хотгор. Тэд бөмбөрцөг сегментийнхээ дотоод гадаргуугаас гэрлийн цацрагийг тусгах чадвартай. Тусгах үед цацрагийг энд нэг цэгт цуглуулдаг. Тиймээс тэднийг ихэвчлэн "цугларгчид" гэж нэрлэдэг;

хонхор толь

• гүдгэр. Ийм толь нь гаднах гадаргуугаас цацрагийн тусгалаар тодорхойлогддог. Энэ үед хажуу тал руу тархах нь үүсдэг. Энэ шалтгааны улмаас ийм объектыг "тараалах" гэж нэрлэдэг.

гүдгэр толь

Энэ тохиолдолд цацрагийн үйл ажиллагааны хэд хэдэн сонголт байдаг:

• гадаргуутай бараг зэрэгцээ шатаж байна. Энэ нөхцөлд энэ нь гадаргуу дээр бага зэрэг хүрч, маш мохоо өнцгөөр тусдаг. Дараа нь тэр нэлээд бага зам дагуу явдаг;
• буцаж унах үед цацраг нь хурц өнцгөөр түлхэгдэнэ. Энэ тохиолдолд, дээр дурдсанчлан, ойсон туяа нь тохиолдсон туяатай маш ойрхон замыг дагах болно.

Таны харж байгаагаар хууль бүх тохиолдолд биелдэг.

Дүгнэлт

Гэрлийн цацрагийн тусгалын хуулиуд нь физикийн үндсэн үзэгдэл учраас бидний хувьд маш чухал юм. Тэд өргөн хэрэглээг олсон янз бүрийн талбаруудхүний ​​үйл ажиллагаа. Оптикийн үндсийг судлах нь онд явагддаг ахлах сургууль, энэ нь ийм суурь мэдлэгийн ач холбогдлыг дахин нотолж байна.

Өөрөө ваар хийхэд сахиусан тэнгэрийн нүдийг хэрхэн яаж хийх вэ?

гадаргуугийн гэрлийн цацраг (Зураг 3.1) (`vecS_1` - туссан цацрагийн дагуу чиглэсэн вектор). Цацрагийн туяа хавтгайд тулгуурласан 'O' цэг дээр бид хавтгай руу чиглэнэ гаднахэвийн `vecN` (өөрөөр хэлбэл перпендикуляр) ба эцэст нь `vecS_1` болон хэвийн `vecN` туяагаар `P` хавтгайг зурна. Энэ онгоц гэж нэрлэгддэг тохиолдлын хавтгай. Бидний сонгосон гадаргуу ямар бодисоос бүрдэхээс үл хамааран цацрагийн тодорхой хэсэг тусах болно. Ойсон 'vecS_2' туяа аль чиглэлд явах вэ?

Хэрэв энэ нь тохиолдлын хавтгайгаас, жишээлбэл, баруун эсвэл зүүн тийш хазайсан бол хачирхалтай байх болно: эцэст нь энэ хавтгайн хоёр талын орон зайн шинж чанарууд ижил байна. Аз болоход ийм зүйл болохгүй.

Хурц булан`vecS_1` туяа ба гаднах хэвийн `vecN`-ийн хоорондохыг тусгалын өнцөг гэнэ. Энэ буланг `varphi_1` тэмдгээр тэмдэглэе. Ойсон `vecS_2` болон хэвийн (`varphi_2` гэж тэмдэглэе) туяанаас үүссэн хурц өнцгийг тусгалын өнцөг гэнэ. Олон тооны ажиглалт, хэмжилтүүд нь геометрийн оптикийн дараах постулатыг томъёолох боломжийг бидэнд олгодог.

Postulat 3

Ослын 'vecS_1' туяа, хэвийн 'vecN' ба ойсон 'vecS_2' цацраг нь үргэлж нэг хавтгайд оршдог бөгөөд үүнийг тусгалын хавтгай гэж нэрлэдэг. Тусгалын өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү, i.e.

`varphi_2=varphi_1`. (3.1)

Бас нэг тодорхойлолтыг танилцуулъя. Хавтгай толинд туссан туяа ба толинд туссан цацрагийн үргэлжлэлээс үүссэн `дельта` өнцгийг хазайлтын өнцөг гэж нэрлэнэ. Хазайлтын өнцөг нь үргэлж `180^@`-ээс бага буюу тэнцүү байна. Хазайх өнцгийн тухай ойлголтыг илүү өргөн хүрээнд тайлбарлаж болно. Дараах зүйлд бид дурын оптик системд орж буй туяа болон энэ системээс гарах цацрагийн үргэлжлэлээс үүссэн өнцөг гэж нэрлэх болно.

Хавтгай толинд туссан цацрагийн хазайлтын өнцгийг тодорхойл. Илчлэх өнцөг `varphi_1=30^@`.

Тусгал болон ойсон туяанаас үүссэн `альфа` өнцөг нь тусах болон тусгах өнцгийн нийлбэртэй тэнцүү, өөрөөр хэлбэл `alpha=60^@` байна. "Альфа" ба "дельта" өнцөг нь зэргэлдээ байна. Тиймээс,

`дельта=180^@-60^@=120^@`.

Бараг бүх цацрагийг тусгадаг гөлгөр гадаргууг гөлгөр гадаргуу гэж нэрлэдэг. Эндээс асуулт гарч ирнэ: яагаад "бүх зүйл" биш "бараг бүх зүйл" вэ? Хариулт нь энгийн: төгс тольбайгальд тохиолддоггүй. Жишээлбэл, өдөр тутмын амьдралдаа тааралддаг толь туссан гэрлийн `90%` хүртэл тусдаг бол үлдсэн `10%` нь хэсэгчлэн нэвтэрч, хэсэгчлэн шингэдэг.

Орчин үеийн лазерууд нь '99%' хүртэл цацрагийг тусгадаг толин тусгалыг ашигладаг (хэдийгээр спектрийн нэлээд нарийхан бүсэд байгаа ч бид энэ талаар 11-р ангид байхдаа ярих болно). Ийм толь үйлдвэрлэхийн тулд бүхэл бүтэн шинжлэх ухааны онолыг боловсруулж, тусгай үйлдвэрлэл зохион байгуулав.

Цэвэр тунгалаг ус нь түүний гадаргуу дээрх цацрагийн нэг хэсгийг тусгадаг. Гадаргуугийн хэвийн дагуу гэрэл тусах үед цацрагийн энергийн `2%-иас бага зэрэг нь тусдаг. Туслах өнцөг ихсэх тусам туссан цацрагийн эзлэх хувь нэмэгддэг. `90^@`-тай ойр тусах өнцөгт ( гулсах уналт), ослын энергийн бараг бүх `100%' тусгагдсан байдаг.

Бас нэг асуултын талаар товчхон дурдъя. Төгс гөлгөр гадаргуу гэж байдаггүй. Хангалттай үед өндөр өсгөлтТолины гадаргуу дээр та толины хавтгайтай харьцуулахад хавтгай нь налуу байгаа бичил хагарал, чипс, жигд бус байдлыг харж болно. Толин тусгал дахь объектын тусгал нь илүү бүдүүлэг мэт санагддаг. Гадаргуу цагаан бичих цаасЭнэ нь бичил харуурын гажигтай маш их цэгтэй байдаг тул энэ нь бараг ямар ч тодорхой тусгал өгдөггүй. Ийм гадаргууг тусгадаг гэж хэлдэг сарнисан , өөрөөр хэлбэл, цаасны гадаргуугийн янз бүрийн жижиг хэсгүүд нь янз бүрийн чиглэлд гэрлийг тусгадаг. Гэхдээ ийм гадаргуу нь тодорхой харагдаж байна өөр газрууд. Ерөнхийдөө ихэнх объектууд гэрлийг сарниулдаг. Сарнисан цацруулагч гадаргууг дэлгэц болгон ашигладаг.

Гэсэн хэдий ч цааснаас тод объектуудын толин тусгал дүрсийг авах боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд цаасны гадаргууг бараг түүний гадаргуугийн дагуу харах хэрэгтэй. Гялалзсан гэрлийн чийдэн эсвэл нарны тусгалыг ажиглах нь хамгийн сайн арга юм. Энэ туршилтыг хий!

Хавтгай толинд `S` цэгийн дүрсийг бүтээхдээ заасны дагуу ашиглах шаардлагатай ядаж,хоёр дурын цацраг. Барилгын техник нь Зураг дээр тодорхой харагдаж байна. 3.2. Практик талаас нь авч үзвэл, толины хавтгайд хэвийн дагуу цацрагийн аль нэгийг (зураг дээр энэ нь 1-р туяа) нэвтрүүлэх нь зүйтэй юм.

Ойсон цацрагийн огтлолцлын үр дүнд олж авсан объектын дүрсийг нэрлэх нь заншилтай байдаг. хүчинтэй, мөн эдгээр цацрагийн үргэлжлэлийг эсрэг чиглэлд оюун ухаанаар гаталж олж авсан дүрс - төсөөлөлтэй. Тиймээс `S_1` нь хавтгай толинд `S` эх сурвалжийн виртуал дүрс юм (Зураг 3.2).

Жишээ 3.1

Булцуу ширээний гэрэлширээний гадаргуугаас `l_1=0,6` м, таазнаас `L_2=1,8` м зайд байрладаг. Гэрлийн чийдэнгийн утас нь гэрлийн цэгийн эх үүсвэр гэж үзэж болно. Ширээн дээр `5` см, `6` см, `7` см талтай гурвалжин хэлбэртэй хавтгай толины хэлтэрхий байна (Зураг 3.3).

1) Таазнаас ямар зайд гэрлийн чийдэнгийн судлын дүрсийг толины тусгалаар өгсөн бэ?

2) Таазан дээрх толины хэлтэрхийнээс олж авсан "бөжин" хэлбэр, хэмжээсийг олоорой (MIPT, 1996).

Даалгаврын утгыг тайлбарласан зураг зурцгаая (Зураг 3.3). Хоёр зүйлд анхаарлаа хандуулаарай:

a) толин тусгал нь чийдэнгээс тодорхой зайд ширээн дээр байрладаг;

б) толины хавтгайтай давхцаж буй хавтгайгаас "туссан" дурын туяаг ашиглан дүрсийг бүтээж болно (жишээлбэл, `3^"` ба `4^"` туяа). `SC=CS_1`, өөрөөр хэлбэл `L_3=L_1` гэдгийг харуулахад амархан. Тиймээс зай

`x=2L_1+L_2=>x=2*0.6+1.8=3` м.

"Бүжин" -ийн хэлбэр, хэмжээг тодорхойлохын тулд "S_1" зурагнаас "цус" туяаг авч үзэх нь тохиромжтой. Толин тусгал ба таазны хавтгай нь зэрэгцээ байрладаг тул "бөжин" хэлбэр нь толин тусгалтай төстэй байх болно. Ижил төстэй байдлын коэффициентийг олъё. Хэрэв толины хажуугийн урт нь 'h' бөгөөд түүнд тохирох "туулайн" хажуугийн урт нь 'H' байвал та пропорцийг бичиж болно.

`h/H=L_3/x=(0.6 "м")/(3 "м")=1/5=>H=5h`.

Тиймээс "бүжин"-ийн хажуугийн урт нь тус бүрдээ `25` см, `30` см, `35` см байна.

Жишээ 3.2

Эхний өрөөнд ширээн дээр `(F)` цэцэг, `(D)` хаалганы дэргэд ханан дээр `(M)` толь өлгөөтэй байна. Малвина `(G)` дараагийн өрөөнд байна (Зураг 3.4). Зөв мэдэгдлийг сонгоно уу.

А. Малвина өөрийн байрнаасаа толинд байгаа `(F)` цэцгийн төсөөллийн дүрсийг харж чадахгүй байна.

Б.Мальвина байрнаасаа толинд өөрийнхөө дүр төрхийг харж болно.

V. Түүний байрнаас Малвина толинд харагдахгүй байна бодит дүр төрхцэцэг `(F)`.

Тайлбарын зургийг хийцгээе (Зураг 3.5). Үүнийг хийхийн тулд бид цэцгийн `F^"` дүрсийг бүтээх болно. Энэ нь төсөөлөлтэй байх болно.

`F^"G` шулуун шугам нь саад тотгороор хаагддаггүй тул Малвина `(F^")` цэцгийн төсөөллийн дүрсийг харж чадна. Тэгэхээр А хариулт буруу байна. Тэр өөрийнхөө дүр төрхийг харж чадахгүй байна. Тэгэхээр В хариулт нь бас буруу. Цэцгийн дүрс нь төсөөлөлтэй байдаг тул Малвина цэцгийн жинхэнэ дүр төрхийг харж чадахгүй.

Зөв хариулт нь Б.