Механика § Кинематика



жүктеу 1.51 Mb.
бет5/6
Дата09.06.2016
өлшемі1.51 Mb.
1   2   3   4   5   6



V ТАРАУ

ОПТИКА
§ 15. Геометриялық оптика және фотометрия

Сфералық айна үшін оптикалық күшті мынадай формуламен анықтайды:

мұндағы а1 мен а2 — зат пен кескінінің айнадан қашықтығы, R — айнаның қисықтық радиусы және F — онын фокус аралығы.

Сәуле бойымен айнадан бастап алған қашықтықты оң деп, ал сәулеге қарсы алынған қашықтықты теріс деп есептейді. Егер F метрмен берілсе, онда D диоптриямен беріледі.

Сәуленің бір ортадан екінші ортаға өту құбылысы болғанда жарықтың сыну заңы қолданылады
мұндағы і — түсу бұрышы, r сыну бұрышы, п — бірінші ортамен салыстырғандағы екінші ортаның сыну көрсеткіші, υ 1 мен υ2 — бірінші және екінші орталардағы жарықтың таралу жылдамдықтары.

Біртекті ортаға қойған жұқа линза үшін берілген оптикалық күш D, мынадай формуламен анықталады:

мұндағы а1 мен а2 — заттың және кескіннің линзадан қашықтығы, п — линза материалының салыстырмалы сыну көрсеткіші, R1 мен R2 — линзалардың кисықтық радиусы.Айналар үшін берілген таңбалар ережесі линзалар үшін де дұрыс болады. Бір-бірімен біріктірілген екі жұқа линзаның оптикалық күші мынаған тең:

мұндғы D1 мен D2 - линзалардың оптикалық күші. Айналар мн линзалардағы көлденең ұлғаю мынадай формуламен анықталады:

мұндағы у заттың биіктігі, ал у'— кескіннің биіктігі.

Лупаның беретін үлкеюі



мұндағы L — ең жақсы көруге болатын аралық, ал F — лупаның бас фокус аралығы.

Микроскоптың беретін үлкеюі

мұндагы L — сң жақсы көруге болатын аралық, d — объ­ектив пен окулярдың фокус араларының қашықтығы, D1 мен D2 — объектив пен окулярдың оптикалық күштері.

Телескоптың үлкейтуі

мұндағы F1объективен фокус аралығы, F2окулярдың фокус аралығы.

Жарық ағыны Ф берілген аудан арқылы бірлік уақыт ішінде жарық толқындарымен көшірілген энергия арқылы анықталады

Жарық күші I сан жағынан жарық ағынының бірлік денелік бұрышқа сәйкес келетін шамасына тең болады;

Жарықталыну Е бірлік аудан арқылы өтетін жарық ағынының шамасымен сипатталады:

Жарық күшіндей нүктелік жарық көзі, өзінен r қашықтықта түрған ауданның бетінде мынадай жарықталыну жасайды:

мұндағы α — сәуленің түсу бұрышы.

Жарқырау R сан жағынан жарық шығарып түрған дененің бірлік ауданы шығаратын жарық ағынына тең болады,

Егер дененің жарқырауына оның жарықтылығы себепші болатын болса, онда R = ρE болады, мұндағы ρ— шашырау (шағылу) коэффициенті.

Жарық шығарып тұрған беттің В жарықтығы деп, сан жағынан жарық шығарып тұрған беттің элементінен шыққан жарық күшінің бақылау бағытына перпендикуляр тұрған жазықтық осы элементтің проекциясының ауданына (яғни элементтің көрінетін бетіне) қатынасына тең шаманы айтады:

мұндағы θ — беттің элементіне түсірілген нормаль мен бақылау бағытының арасындағы бұрыш.

Егер дене Ламберт заңы бойынша жарық шығаратын болса, яғни егер жарықтық бағытқа тәуелді болмаса, онда жаркырау R мен жарықтық В мынадай қатынас арқылы байланысады:



§ 16 Толқындық оптика

Тіркеуші прибордың қабылдайтын жарық жиілігінің жарық көзінің жіберетін жиілігімен байланысы Допплердің принципі бойынша мынадай қатынас арқылы беріледі:

мұндағы υ — жарық көзімен салыстырғандағы тіркеуші прибордың жылдамдығы, с — жарықтың таралу жылдамдығы. υ мәнінің оң болуы жарық көзінің алыстауына сәйкес келеді. υ<< с болғанда алдыңғы формуланы жуықтап, мынадай түрде көрсетуге болады:

Когерентті екі жарық көзіпе параллель болып орналасқан, экрандағы интерференциялық жолақтардьщ ара кашықтығы мынаған тең:

мұндағы λ — жарық толқынының ұзындығы, L — бір-бірінен d қашықтықта тұрған жарық көздерінің экранғa дейінгі қашықтығы: осыдан L>>d болады.

Жазық-параллель пластинкалардағы (өткінші жарықтағы) жарықтың интерференциясының, нәтижесі мына формулалармен анықталады:

жарықты күшейту

(k=0,1,2,…),

жарықты нашарлату



(k=0,1,2,…),
мұндағы h – пластинаның қалыңдығы, п –сыну көрсеткіші, r – сыну бұрышы, λ – жарық толқынының ұзындығы.

Шағылған жарықтағы жарықты күшейту және нашар­лату шарттары өткінші жарықтағы шарттарға қарағанда керісінше болады.

Ньютонның жарық сақиналарының радиустары (өткінші жарықтағы) анықтайтын мына формуламен анықталады: (k=0,1,2,…).

Қараңғы сақиналардың радиусы (k=0,1,2,…).


мұндағы R — линзаның қисықтығының радиусы.

Шағылған жарықтағы жарық және қараңғы сақиналардың орналасуы олардың өткінші жарықтағы орналасуына керісінше болады.

Параллель сәулелердіц шоғы қалыпты түсіп тұрған саңылаудан дифракция кезіндегі минимум жарықталынудың орны мынадай шарт бойынша анықталады, (k=0,1,2,...),

мұндағы а — саңылаудың ені, φ — дифракция бұрышы, ал λ - түскен жарықтың толқын ұзындығы.

Дифракциялық тордағы жарықтың максимумдары торға түсірілетін нормальмен φ бұрыш жасайтын бағыт арқылы бақыланады да, осы болатын жағдайды мынадай қатынастар қанағаттандыратын болады (жарық торға қалыпты түседі деген шарт бойынша) : (k=0,1,2,...),
мұндағы d — тор тұрақтысы, φ— дифракция бұрышы, λ -толқын ұзындығы, ал k — спектрдің орналасу реті.

Тордың тұрақтысы немесе периоды мынадай: , мұндағы N0 — тордың бірлік ұзындығына келетін тор саңылауының саны.

Дифракциялық тордың айырғыштық қабілеті мына формуламен анықталады:

мұндағы N – тордың саңылауының жалпы саны k — спектрдің орналасуының реті, λ және λ+Δλ - әлі де болса тормен айыруға болатын бір –бірне жақын жатқан екі спектр сызығының толқындарының ұзындығы. Дифракциялық тордың бұрыштық дисперсиясы деп, мынадай шаманы айтады:

Дифракциялық тордың сызықтық дисперсиясы деп сан мәндері мынаған тең болатын, шаманы айтады d 1=fd,

мұндағы F — спектрді экранға проекциялайтын линзаның фокус аралығы. Диэлектрлік айнадан табиғи жарық шарылғанда Френельдің формуласы орын алады:

және

мұндағы —жарықтың түсу сызығына перпендикуляр бағытта шағылған сәуледегі жарық тербелісінің интенсивтігі; — жарықтың түсу сызығына параллель бағытта шағылған сәуледе болатын жарық тербелісінің интенсивтігі; I0 - түсіп тұрған табиғи жарықтың интенсивтігі; і — түсу бұрышы және r — сыну бұрышы.

Егер i + r = 90° болса, =0 болады. Бұл жағдайда диэлектрлік айнаның түсу бұрышы і және сыну көрсеткіші п өз ара tgi = n қатынас арқылы байланысады (Брюстер заңы).

Поляризатор мен анализатор арқылы өтетін жарықтың интенсивтігі мынаған тең болады (Малюстің заңы)



мұндағы φ – поляризатор мен анализатордың бас жазықтықтарының арасындағы бұрыш, I0 — поляризатордан өткен жарықтың интенсивтігі.


§ 17. Салыстырмалылық теорияның элементтері

Кейбір есептеу жүйесімен салыстырғандағы υ жылдамдыкпен қозғалған дененің l' ұзындығы осы жүйеде қозғалмай тұрған дененің l0 ұзындығымен төмендегідей қатынас арқылы байланысады:



мұндағы ;с — жарықтың таралу жылдамдығы.

Бақылаушыға қатысты υ жылдамдықпен қозғалатын жүйенің ішіндегі Δτ' уақыт аралығы, бақылаушы үшін қозғалмайтын жүйенің ішіндегі Δτ0 уақыт аралығымен төмендегідей қатынас арқылы байланысады:

Массасы т дененің оның козғалысының жылдамдығына тәуелділігі мынадай теңдеумен беріледі:

мұндағы m — осы дененің тыныштық массасы.

Дененің кинетикалық энергиясының жылдамдыққа тәуелділігі мынадай теңдеумен беріледі:

Жүйенің массасының Δm шамаға өзгерісі мынадай жүйе энергиясының өзгеру шамасына сәйкес келеді:
§ 18. Жылулық сәуле шығару

Абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауы, яғни абсолют қара дененің бірлік бетінен 1 сек ішінде шығаратын энергиясы Стефан — Больцман формуласымен анықталады



мұндағы Т — Кельвин градусымен берілген температура, ал σ— Стефан — Больцман тұрақтысы.



σ = 5,67·10-8 Вт/м2 • град4.

Егер сәуле шығарушы дене абсолют қара дене болмаса, онда , мұндағы коэффициент әр уақытта да бірден кем болады. Энергетикалық жарқырау k абсо­лют қара дененің энергетикалық жарқырауының спектрлік тығыздығымен мынадай қатынас бойынша байланысады: .

Винның ығысу заңы бойынша абсолют қара дененің абсолют температурасының осы дененің энергетикалық жарқырауының спектрлік тығыздығы максимал болатын толқын ұзындығына көбейтіндісі мынадай тұрақты шамаға тең болады, яғни .

Абсолют кара дененің энергетикалық жарқырауыныц максимал спектрлік тығыздығы бесінші дәрежелі абсолют температураға пропорционал болып өседі (Винның екінші заңы)



, мұндағы .
Есеп шығаруда қажетті материалдар

Жарық бірліктері

6-кесте


Шама және оның белгілері

Бірліктерді анықтау үшін арналған теңдеулер

Өлшеу бірліктері

Бірліктер-

дің қысқаша белгілсрі



Өлшем-

ділік




      1. Негізгі бірліктер


Ұзындық l



метр

м

L

Уақыт t



секунд

сек

Т

Жарық күші I



шам (свеча)

шам

I
      1. Туынды бірліктер


Жарык ағыны


dФ=Idω

люмен

лм

I

Жарық энергиясы


dW =Фdt

люмен-секунд

лм-сек

T

Жарқырау



люмен квадрат

метрге бөлінген



лм/м2

L-2I

Жарықтық



нит (шам) квадрат

метрге


бөлінген


нт

L-2I

Жарықталыну




Люкс



лк



L-2I


Жарықтандыру мөлшері

dHэ=Edt



люкс-секунд

лк • сек

L-2TI

1   2   3   4   5   6


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет