Презентация для подготовки к ЕГЭ по физике "Оптика"

Учитель физики МОБУ СОШ ЛГО с Пантелеймоновка

Турчина Светлана Николаевна

• Оптика – учение о природе света, световых явлениях и взаимодействии света с веществом.
• Одна из первых теорий света – теория зрительных лучей – была выдвинута греческим философом Платоном около 400 г. до н. э.

• Геометрическая оптика- это раздел оптики, в котором изучаются законы распространения света в прозрачных средах и законы его отражения от зеркальных поверхностей на основе представления о световом луче.
• Основным положением геометрической оптики является положение о прямолинейности распространения света.

• Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно
• Закон отражения света: падающий и отражённый лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Угол отражения равен углу падения.
• Закон преломления света: падающий и преломлённый лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Угол отражения равен углу падения. Отношение sin угла падения a к sin угла преломления b есть величина ,постоянная для двух данных сред
• sin a : sin b=n

• Собирающие (а, б)
• Рассеивающие (в, г)

Для построения изображения в линзах необходимо помнить, что:

1.Луч, проходящий через оптический центр линзы, не преломляется и называется оптической осью. Луч перпендикулярный оптической оси, называется главной оптической осью, а любой другой луч, проходящий через центр, называют побочной оптической осью.

2. Все лучи проходящие через фокус преломляются в линзе и идут параллельно оптической оси.

3. Лучи, проходящие параллельно оптической оси преломляются в фокусе, расположенном на оси, параллельной проходящему лучу.

4. Плоскость, проведенная перпендикулярно главной оптической оси через главный фокус называется фокальной плоскостью.

5. Точка, образованная при пересечении фокальной плоскости и произвольной побочной оптической оси называется побочным фокусом .

2

1

Все лучи проходящие через оптический центр линзы не преломляются и являются побочными оптическими осями.

2

1

1

2

Все лучи, которые проходят параллельно главной оптической оси,

преломляются и пересекаются в фокусе линзы.

B

A’

A

B’

Если предмет находится между первым и вторым фокусом,

то изображение в собирающей линзе получим увеличенное,

перевёрнутое и действительное

2

1

Все лучи, которые проходят параллельно главной оптической оси,

преломляются, а их мнимое продолжение пересекается в фокусе

Построенное изображение в рассеивающей линзе всегда получается мнимым

• Дисперсия света- зависимость показателя преломления в среде от длины волны.
• Свет одного цвета определённую длину волны и называется монохроматическим.

Томас Юнг открыл интерференцию света и объяснил явление дифракции на основе волновой теории.

Интерференция – это сложение двух или более волн, вследствие которого наблюдается устойчивая картина усиления и ослабления световых колебаний в разных точках пространства.

Интерферировать могут лишь когерентные волны, т.е. волны ,имеющие одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.

• Интерференционные картины можно наблюдать на тонких масляных плёнках на поверхности воды, мяльных пузырях, крыльях стрекоз.
• Существуют специальные приборы – интерферометры, предназначенные для измерения длин тел, показателей преломления с большой точностью.

• Дифракция- способность волн огибать встречающиеся на их пути препятствия , отклоняться от прямолинейного распространения.
• Чтобы наблюдать дифракцию световых волн, необходимы определённые условия: либо размеры препятствий должны быть очень малыми, либо расстояние от препятствий должно быть велико.
• Дифракционные картины нередко наблюдаются в природе .Например, цветные кольца , окружающие источник света, наблюдаемый сквозь туман.

• Для наблюдения дифракции используются дифракционные решетки.
• Дифракционная решетка представляет собой систему параллельных равностоящих друг от друга щелей равной ширины. Простейшая дифракционная решетка может быть изготовлена из стеклянной пластинки , на которой алмазным резцом нанесены параллельные царапины с повреждёнными промежутками между ними.
• Она является спектральным прибором .С её помощью можно определять длины волн в спектрах излучения источников.

• Поляризация волн- характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
• В продольной волне поляризация произойти не может , так как направление колебаний в этом типе волн всегда совпадает с направлением распространения.

• Квантовая оптика – раздел оптики, изучающий корпускулярные свойства света(частиц-корпускул, фотонов света)
• Согласно гипотезе М. Планка свет излучается и поглощается отдельными «порциями»- квантами.

• Квант - материальная частица, обладающая массой, импульсом, энергией:
• Основные оптические явления, объясняемые квантовой теорией- это фотоэффект и давление света.

• Фотоэффект – явление взаимодействия фотонов света с веществом, в результате которого энергия излучения передаётся электронам вещества.
• Виды фотоэффекта:
• 1)внешний
• 2)внутренний
• 3)вентильный

• Внешний фотоэффект связан с выходом электронов из металла при облучении его светом определённой частоты.
• Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

• Формулировка 1-го закона фотоэффекта : количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1сек, прямо пропорционально интенсивности света.
• Согласно 2-ому закону фотоэффекта , максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотой света и не зависит от его интенсивности.
• 3-ий закон фотоэффекта : для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. минимальная частота света (или максимальная длина волны , при которой ещё возможен фотоэффект, и если 0, то фотоэффект уже не происходит.

Вакуумные фотоэлементы.

Современный вакуумный фотоэлемент представляет собой стеклянную колбу, часть внутренней поверхности которой покрыта тонким слоем металла с малой работой выхода (рис.). Это катод 1. Через прозрачное окошко свет прони­кает внутрь колбы.

В ее центре расположена проволочная петля или диск — анод 2, который служит для улавливания фотоэлектронов. Анод присоединяют к положительному полюсу батареи. Фотоэлементы реагируют на видимое излучение и даже на инфракрасные лучи.

При попадании света на катод фотоэлемента в цепи возникает электрический ток, который включает или выключает то или иное реле.

Полупроводниковые фотоэлементы. (внутренний фотоэффект). Это явление используется в фоторезисторах — приборах, сопротивление которых зависит от освещенности. Кроме того, сконструированы полупроводниковые фотоэлементы, создающие ЭДС и непосредственно преобразующие энергию излучения в энергию электрического тока.

ЭДС, называемая в данном случае фотоЭДС , возникает в области р — n -перехода двух полупроводников при облучении этой области светом.

Особенно широкое применение полупроводниковых фотоэлементов получили при изготовлении солнечных батарей, устанавливаемых на космических кораблях. К сожалению, пока такие батареи довольно дороги .

• Давление света обусловлено тем , что фотоны как частицы обладают импульсом Р= mc и передают его телу при отражении и поглощении.
• Впервые давление света измерил русский физик Петр Николаевич Лебедев в 1900 г.

Свет – это поток фотонов. Фотоны обладают импульсом. При поглощении их телом они передают ему свой импульс и перестают существовать. Согласно закону сохранения импульса покоящееся тело приходит в движение. Изменение импульса тела означает, что на тело действует сила.

• Поглощение света веществом сопровождается химическим действием света. В зелёных листьях растений и во многих микроорганизмах важнейшие химические реакции происходят под действием света. Углекислый газ поглощается из атмосферы листьями и расщепляется на углерод и кислород. В этом заключается процесс фотосинтеза.