Как сделать параллельный пучок света

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 04.10.2024

Коллеги, напомните, pls, как называется свет, в котором лучи идут паралелльно друг другу? На языке вертится термин, но не могу вспонмить. Спасибо!

kaatm

Ответ: "Параллельный" свет

Alexey Shadrin

Участник

Ответ: "Параллельный" свет

svlasov

Администратор

Ответ: "Параллельный" свет

Насколько я помню, оптическое устройство для создания параллельного пучка лучей, называется коллиматором, но сам такой пучок собственного названия не имеет. См. "коллиматорный прицел для бомбометания". Издержки обучения в авиационном институте .

Alexey Shadrin

Участник

Ответ: "Параллельный" свет

almastu

Ответ: "Параллельный" свет

. возможно, не в тему, - но. Если 2 луча параллельны, и кроме того, их частоты и наклоны плоскостей поляризации и фазы в любой точке вдоль лучей одинаковы - такие лучи называют когеррентными. У вас на языке, часом, не этот термин вертится?)

kaatm

Ответ: "Параллельный" свет

Белый свет не может быть когерентным.

отечеств. про

Ответ: "Параллельный" свет

Обычный оптический термин - "параллельный пучок лучей"
так и называется
в расчетах у нас не было других спецтерминов

а вот немного рядом, хотя и не совсем то:

Параксиальный пучок лучей
(от пара. и лат. axis - ось) света, пучок лучей, распространяющихся вдоль оси центрированной оптической системы и образующих очень малые углы с осью и нормалями к преломляющим и отражающим поверхностям системы. Основные соотношения, описывающие образование изображений оптических в центрированных (осесимметричных) системах, строго справедливы только для П. п. л. в предельном случае бесконечно малых углов. В частности, лишь П. п. л. точку изображают точкой, прямую - прямой и плоскость - плоскостью. Только в изображениях, создаваемых такими лучами, отсутствуют все аберрации оптических систем (кроме хроматической аберрации в линзовых системах). На практике, однако, под П. п. л. обычно понимают пучок лучей, проходящих под конечными - до нескольких градусов - углами, для которых отступления от строгих соотношений настолько малы, что ими можно пренебречь (критерии малости различны в разных конкретных случаях). Область вокруг оптической оси системы, в которой лучи можно считать параксиальными, тоже называется параксиальной, или областью Гаусса.

ch_alex

Погулять вышел.

Ответ: "Параллельный" свет

Да? А как же тогда работают старые бесконтактные интерферометры с единственным источником света? Там источником является лампа накаливания. Зелёный фильтр можно включать для более точного измерения толщин. Свет раделяется на два пути, оканчивающиеся точно на исследуемом объекте. При этом в зависимости от расстояния объекта до стола в объективе прибора виден сдвиг интерференционных линий. Таким образом удаётся измерить толщины зеркальных плёнок от 0,1 микрона на полированных подложках.

При этом интерференционная картина выглядела как набор светлых и тёмных полосок, из которых центровая - нейтрально чёрная. К ней примыкали радужно окрашенные полоски, постепенно затухающие по контрасту и переходящие в однородно белый цвет.

Нет такого бухгалтера, который не способен угробить любое, хорошо налаженное производство. (С) CH_ALEX

отечеств. про

Ответ: "Параллельный" свет

Видимо, смотря какая когерентность. У белого света длина когерентности (вроде у него только пространственная может быть, уже не помню) много меньше по сравнению с лазером.
Но насчёт параллельности пучка - это не из той оперы.

Konsta

Ответ: "Параллельный" свет

Обычный оптический термин - "параллельный пучок лучей"
так и называется
в расчетах у нас не было других спецтерминов.

Konsta

Ответ: "Параллельный" свет

Господа, не нужно путать монохроматичность, когерентность и волновую оптику. Двухлучевые интерферометры

на принципе разности фаз, т.е. разного пройденного пути двух лучей, выпущенных из одного источника.
Когерентность - это непрерывность. Обычный, некогерентный свет излучается т.н. цугами, т.е. как из дробовика, а когерентный - как струйка из шланга - фотоны летят непрерывным потоком.
работают

Glutton

Ответ: "Параллельный" свет

Когере́нтность (от лат. cohaerens — находящийся в связи) — согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении. Колебания называются когерентными, если разность их фаз остаётся постоянной во времени и при сложении колебаний определяет амплитуду суммарного колебания.

Glutton

Ответ: "Параллельный" свет

Параксиа́льные лучи́ (нулевые, приосевые лучи) — лучи, наклонённые под очень малым углом к оптической оси объектива. Такие лучи получают, диафрагмируя объектив до небольшого значения действующего отверстия.

Glutton

Ответ: "Параллельный" свет

Световой пучок — оптическое излучение, распространяющееся по направлению от (или по направлению к) некоторой ограниченной области пространства, называемой центром (вершиной, фокусом) светового пучка. Пучок называют расходящимся, когда излучение распространяется от его центра и сходящимся, когда свет идет к центру.
.

Пучок в одних случаях можно рассматривать как луч, а в других нет. Это зависит от того, интересуемся ли мы пространственной структурой пучка. Иногда весьма широкий пучок света от прожектора можно считать лучом, а порою даже излучение лазера нельзя рассматривать как луч.
..
Пучок называют параллельным, если траектории составляющих его лучей (или их продолжения) можно считать не пересекающимися. Когда лучи в параллельном пучке прямолинейны, то они параллельны друг другу в обычном, геометрическом смысле. Условились считать, что параллельный незамкнутый пучок имеет точечный центр, находящийся бесконечно далеко от рассматриваемой области пространства. Такой центр можно считать и действительным, и мнимым. В принципе, мыслимы ситуации, когда криволинейные траектории световых лучей замкнуты и не пересекаются. Реальные пучки либо сходящиеся, либо расходящиеся; параллельный пучок — идеализация.

Направление движения энергии световой волны определяется вектором Пойнтинга (система единиц СГС Гаусса), здесь - скорость света в вакууме, и - векторные напряженности электрического и магнитного полей. Длина вектора Пойнтинга равна плотности потока энергии, то есть количеству энергии, которое в единицу времени протекает через единичную площадку перпендикулярную вектору . В изотропной среде направление движения поверхности фиксированной фазы совпадает с направлением движения энергии световой волны. В кристалле эти направления могут не совпадать. Далее будем рассматривать изотропную среду.

Световые лучи.

Линии векторного поля , вдоль которых распространяется свет, называются лучами. Если поверхности равных фаз представляют собой параллельные плоскости, то волна называется плоской. Плоской волне соответствует параллельный пучок лучей, так как лучи в изотропной среде перпендикулярны поверхностям равных фаз. Сферической волной называется волна с поверхностями равных фаз сферической формы. Ей соответствует пучок лучей, выходящих из одной точки или собирающихся в одну точку. В этих двух случаях говорят соответственно о расходящейся и о сходящейся сферической волне.

Приближение геометрической оптики.

Если длина световой волны очень мала по сравнению со всеми размерами оптических приборов, то явлениями дифракции и интерференции можно пренебречь. Такое рассмотрение распространения света называется приближением геометрической оптики.

Геометрическая оптика обычно ограничивается рассмотрением распространения света в однородных средах и предметах, состоящих из однородных сред. Распространение света в среде с плавно изменяющимся показателем преломления описывается уравнением эйконала.

Отражение и преломление света.

Если световая волна распространяется в однородной среде без препятствий, то волна распространяется по прямым линиям - лучам. На границе раздела двух однородных сред лучи отражаются и преломляются (рис.1). Отраженный (3) и преломленный (2) лучи находятся в одной плоскости с падающим лучом (1) и перпендикуляром к границе раздела двух сред ( ). Угол падения равен углу отражения . Угол преломления можно найти из равенства

где и - показатели преломления первой и второй среды.

Отражение от плоского зеркала.

Плоское зеркало, как и сферическое, отражает лучи света в соответствии с законом отражения (угол падения равен углу отражения). Свет после отражения от плоского зеркала во всех смыслах распространяется так, как если бы вместо зеркала стояло окошко, а источник света располагался бы за поверхностью зеркала, за окошком. Интересно, что изображение в зеркале находится не просто в другом месте, оно вывернуто "наизнанку", при этом "правое" и "левое" меняются местами. Например, правая спираль становится левой спиралью.

Преломление света, также как и отражение, можно рассматривать, как "кажущееся" изменение положения источника света. Этот факт проявляется в кажущемся изломе прямой палки, наполовину опущенной в воду под углом к поверхности воды. Мнимое положение источника света в данном случае будет различаться для лучей, падающих на границу раздела двух сред под различными углами. По этой причине обычно избегают говорить о мнимом положении источника света при преломлении.

Призма.

В задачах с призмами поворот света призмой можно рассматривать как два последовательных преломления света на плоских гранях призмы при входе света в призму и при его выходе.

Особый интерес представляет частный случай призмы с малым углом при вершине ( на рис. 2). Такую призму называют тонкой призмой. Обычно рассматриваются задачи, в которых свет падает на тонкую призму почти перпендикулярно ее поверхности. При этом за два преломления лучи света поворачивают на малый угол в плоскости перпендикулярной ребру призмы в сторону утолщения призмы (рис. 2). Угол поворота не зависит от угла падения света в приближении малых углов падения. Это означает, что призма поворачивает "кажущееся" положение источника света на угол в плоскости перпендикулярной ребру призмы.

Из двух таких тонких призм состоит, в частности, бипризма Френеля (рис. 3), проходя через которую свет от точечного источника распространяется далее так, как если бы свет излучался двумя точечными когерентными источниками.

Оптическая ось.

Оптической осью называется прямая линия, проходящая через центры кривизны отражающих и преломляющих поверхностей. Если система имеет оптическую ось, то это центрированная оптическая система [2].

Линза.

Обычно прохождение света через линзу рассматривается в приближении параксиальной оптики, это означает, что направление распространения света всегда составляет малый угол с оптической осью, и лучи пересекают любую поверхность на малом расстоянии от оптической оси.

Линза может быть собирающей или рассеивающей.

Лучи, параллельные оптической оси, после собирающей линзы проходят через одну и ту же точку. Эта точка называется фокусом линзы. Расстояние от линзы до ее фокуса называется фокусным расстоянием. Плоскость, перпендикулярная оптической оси и проходящая через фокус линзы, называется фокальной плоскостью. Параллельный пучок лучей, наклоненный к оптической оси, собирается за линзой в одну точку ( на рис. 4) в фокальной плоскости линзы.

Рассеивающая линза преобразует параллельный оптической оси пучок лучей в расходящийся пучок (рис. 5). Если расходящиеся лучи продолжить назад, то они пересекутся в одной точке - фокусе рассеивающей линзы. При небольшом повороте пучка параллельных лучей точка пересечения перемещается по фокальной плоскости рассеивающей линзы.

Построение изображений.

В задачах на построение изображений подразумевается, что протяженный источник света состоит из некогерентных точечных источников. В этом случае изображение протяженного источника света состоит из изображений каждой точки источника, полученных независимо друг от друга.

Изображение точечного источника - это точка пересечения всех лучей после прохождения через систему, лучей испущенных точечным источником света. Точечный источник испускает сферическую световую волну. В приближении параксиальной оптики сферическая волна, проходя через линзу (рис. 6), распространяется и далее в виде сферической волны, но с другим значением радиуса кривизны. Лучи за линзой либо сходятся в одну точку (рис. 6а), которую называют действительным изображением источника (точка ), либо расходятся (рис. 6б). В последнем случае продолжения лучей назад пересекаются в некоторой точке , которая называется мнимым изображением источника света.

В параксиальном приближении все лучи, исходящие из одной точки до линзы, после линзы пересекаются в одной точке, поэтому для построения изображения точечного источника достаточно найти точку пересечения "удобных нам" двух лучей, эта точка и будет изображением.

Если перпендикулярно оптической оси поставить лист бумаги (экран) так, чтобы изображение точечного источника попало на экран, то в случае действительного изображения на экране будет видна светящаяся точка, а в случае мнимого изображения - нет.

Построение изображения в тонкой линзе.

Есть три луча, удобных для построения изображения точечного источника света в тонкой линзе.

Первый луч проходит через центр линзы. После линзы он не изменяет своего направления (рис. 7) как для собирающей так и для рассеивающей линзы. Это справедливо только в том случае, если среда с обеих сторон линзы имеет одинаковый показатель преломления. Два других удобных луча рассмотрим на примере собирающей линзы. Один из них проходит через передний фокус (рис. 8а), или его продолжение назад проходит через передний фокус (рис. 8б). После линзы такой луч пойдет параллельно оптической оси. Другой луч проходит до линзы параллельно оптической оси, а после линзы через задний фокус (рис. 8в).

Удобные для построения изображения лучи в случае рассеивающей линзы показаны на рис. 9а,9б.

Точка пересечения, мнимого или действительного, любой пары из этих трех лучей, прошедших линзу, совпадает с изображением источника.

В задачах по оптике иногда возникает потребность найти ход луча не для одного из удобных нам трех лучей, а для произвольного луча (1 на рис. 10), направление которого до линзы определено условиями задачи.

В таком случае полезно рассмотреть, например, параллельный ему луч (2 на рис. 10б), проходящий через центр линзы, независимо от того есть или нет такой луч на самом деле.

Параллельные лучи собираются за линзой в фокальной плоскости. Эту точку ( на рис. 10б) можно найти как точку пересечения фокальной плоскости и вспомогательного луча 2, проходящего линзу без изменения направления. Вторая точка, необходимая и достаточная для построения хода луча 1 после линзы, это точка на тонкой линзе ( на рис. 10б), в которую упирается луч 1 с той стороны, где его направление известно.

Построение изображения в толстой линзе.

Тонкая линза - линза, толщина которой много меньше ее фокусного расстояния. Если линзу нельзя считать тонкой, то каждую из двух сферических поверхностей линзы можно рассматривать как отдельную тонкую линзу.

Тогда изображение в толстой линзе можно найти как изображение изображения. Первая сферическая поверхность толстой линзы дает изображение источника как изображение в тонкой линзе. Вторая сферическая поверхность дает изображение этого изображения.

Другой подход при построении изображений состоит в том, что вводится понятие главных плоскостей центрированной оптической системы, частным случаем которой может быть толстая линза. Центрированная оптическая система, которая может состоять и из большого числа линз, полностью характеризуется двумя фокальными и двумя главными плоскостями. Полностью характеризуется в том смысле, что знание положения этих четырех плоскостей достаточно для построения изображений. Все четыре плоскости перпендикулярны оптической оси, следовательно свойства оптической системы полностью определяются четырьмя точками пересечения четырех плоскостей с оптической осью. Эти точки называются кардинальными точками системы.

Для тонкой линзы обе главные плоскости совпадают с положением самой линзы. Для более сложных оптических систем существуют формулы расчета положения кардинальных точек через радиусы кривизны поверхностей линз и показатели их преломления [2].

Для построения изображения точечного источника достаточно рассмотреть прохождение через оптическую систему двух удобных нам лучей и найти точку их пересечения после линзы, либо точку пересечения продолжений лучей назад (для мнимого изображения).

Построение хода лучей проводится так, как будто между главными плоскостями системы находится тонкая линза, а пространство между главными плоскостями отсутствует. Пример построения приведен на рис. 11. и - главные плоскости системы.

Задача прохождения света через центрированную оптическую систему может быть решена не только геометрическим построением хода лучей, но и аналитически. Для аналитического решения задач удобен матричный метод [2].

Формулы тонкой линзы.

Если в задаче требуется аналитический результат, а не построение изображения, то для решения обычно достаточно трех формул:

Здесь - оптическая сила линзы, - фокусное расстояние, - расстояние от линзы до источника света, - расстояние от линзы до изображения, и - радиусы кривизны обоих поверхностей линзы, - показатель преломления материала линзы.

В этих формулах все величины с размерностью длины могут принимать как положительные, так и отрицательные значения. Фокусное расстояние положительно для собирающей линзы, положительно для действительного изображения, и положительны для двояковыпуклой линзы. Расстояние от линзы до источника - положительная величина, но и тут можно представить себе мнимый точечный источник, для которого это расстояние будет отрицательным.

Реже встречаются задачи, в которых показатели преломления среды с двух сторон от линзы различаются. Тогда потребуются следующие формулы:

Может быть полезна и формула для оптической силы одной сферической поверхности, в частности при рассмотрении толстой линзы как двух сферических поверхностей:

Сферическое зеркало.

Чтобы удовлетворить приближению параксиальной оптики, нужно потребовать, чтобы сферическое зеркало было малой частью сферы. Другими словами, размер зеркала должен быть много меньше радиуса кривизны сферы.

Сферическое зеркало отражает световые лучи аналогично оптической системе, состоящей из тонкой линзы и вплотную поставленного плоского зеркала. Вогнутое зеркало аналогично собирающей линзе, выпуклое - рассеивающей.

Модуль фокусного расстояния сферического зеркала равен половине радиуса кривизны сферы

Фокус расположен посередине между зеркалом и центром сферы.

На рис. 12а,б приведены примеры построения изображений точечного источника света в сферическом зеркале.

это группа ЧКФР, объединенных общими интересами (не глобального, а локального характера), которым необходима отдельная площадка для их обсуждения.
Создать сообщество может любой ЧКФР, состоящий в клубе не менее полугода.
Любой ЧКФР может вступить в любое сообщество или в несколько сообществ одновременно. Членство в сообществе позволяет участвовать в обсуждении тем сообщества.

есть еще снуты с линзами, тоже не плохо собирают пучок света, поиграйтесь с объективами перед вспышкой

Добрый день. Подскажите, пожалуйста, как можно получить такой узкий пучок света? Дорисовать тень в фотошопе?

На примерах использован постоянный источник света с PC-линзой и шторками. Можно с линзой Френеля, но граница, формируемая шторкой, будет мягче. Любой прибор Dedolight даст искомый результат.

Стрип даёт болеее мягкий свет, но и им можно поизвращаться, тут софт был:

Но с софитами эффект флага будет слабее, менее выражен и в целом, при использования мягкого света, картинка будет восприниматься иначе (софт)

даже тарелка не будет давать нужного эффекта, а танцы с ней не удобны:

Поэтому только горшки (тут тоже без флага):

На накамерной вспышке заклеил соты изолентой, оставив отверстие 2х2 см, но все-равно световое пятно получается слишком широким.

Горшок, добавьте сюда флаг и будет узко:

Поэтому только горшки (тут тоже без флага):

в идеале линза Френеля (постоянники типа дедолайтов)

Хорошо! Редкость на этом ресурсе.
Про Френель интересно - у меня этот прибор так и не пошел))) Правда не на Дедолайтах , а побольше - сантиметров 20. Если есть - скиньте пару своих примеров с более подробным описанием и почему именно они были использованы.
Спасибо!
Если есть возможность конечно

Я не про этот кадр - этот просто понравился)))
Про Дедолайты - попробуйте при возможности , но будьте готовыми к высоким исо - от 800 и выше - у меня комплект из 150 вт - отчаянно мало света. Оптимально от 400 вт. , но там уже совсем другие насадки и намного меньше вариаций)))
Вопрос был собственно о линзе Френеля - я так и не понял ее прелесть , кроме случаев , когда на плоскости нужно создать равномерно освещенное пятно с достаточно выраженными краями. Прикрыв ее шторками (или флагами) свет все равно получаешь практически идентичный горшку с сотами. Так в чем прелесть?

Вся прелесть в фокусировке луча. Можно делать края ровными, можно градиент делать, полутень. Более удобное управление, чем с горшком. Возможность использовать маски. Эт теория. На практике надо спрашивать у тех, кто с ними работал или щупать самому

Какой Стрип? вы о чём? Элементарная задача с расположением (расстоянием) источника до объекта, в помощь лизина Френеля, если её нет, а её нет 100% - то флаги, съёмка с жёстким светом

Простите не понимаю о каком стрипе вы мне пеняете, я говорил о pc-линзе или френеле ))

Если нужны примеры, ну вот, пожалуйста, картинка ниже сделана пятью френелями:

1) Френелем работают не так, как обычным насадками. Сперва делают пятно (зумом), потом выбирают дистанцию, а только потом регулируют мощность. Смешивать френели и другие насадки в одной сцене, ИМХО, не удобно.
2) Похожую на френель картину можно получить горшком с сотами. Нужно только набор горшков и сот разного диаметра. Пятно с френеля будет более равномерным, градиенты более плавными. Но это важно только при подсветке фона.
3) Самые большие плюсы френеля - он практически не жрёт свет (в отличие от сот), и плавность регулировки (менять горшки значительно менее удобно).

Похожую на френель картинку горшком с сотами вы не получите. Точнее вы можете себя убедить что она похожа, но это не так.

Звучит несколько запутанно.
Но ключевое слово - "похожая". Говоря похожая, я не имел в виду "одинаковая". Различия есть, но в большинстве случаев далёкие от драматизма.

Юрий Богомаз писал(а):

Суть в том что соты ограничивают разлет лучей точечного источника света, а линза выравнивает поток, т.е. делает их параллельными (близкими к этому).

Не-а. Обе насадки из радиально расходящегося света лампы делают поток света, близкий к параллельному. Но френель это делает за счёт того, что преломление лучей света в центре линзы и по краям различается. В центре минимум, по краям максимум.
А соты просто поглощают лучи, которые падают на них под углом, больше заданного.
Расхождение пучка света есть и там и там. Но у сот оно зависит от размера ячейки - чем меньше, тем меньше расхождение.
А у френеля при зуммировании меняется не только угол, но и однородность пятна.
Кстати проблема с сотами - неоднородность пятна света, обусловленная лампой. Чтобы получить совсем однородное пятно, перед сотами приходится ставить несколько слоёв диффузного фильтра.

Но кстати, в продаже сейчас есть китайские френели с одной единственной линзой (пластиковой). С нми неоднородность светового потока заметна как с сотами.

Так что получить похожую картинку для френеля и горшка с сотами сопоставимого размера можно. Но если мы под френелем понимаем прожектор с диаметром линзы метр - то да, Вы правы. Получить аналогичный поток света с чёткими краями горшком сложнее.

Юрий Богомаз писал(а):

Проверяется простым приемом. Тень от объекта при использовании сот будет увеличиваться (масштабироваться), от френеля (pc-линзы) практически нет.

У меня если что, и то и другое есть. Могу сделать сравнительную картинку. На достаточно мелких сотах, при правильно выбранной дистанции масштабирование будет незаметно.

Параллельный пучок света - это только лазер. И то, в теории. На практике зависит от качества обработки торца кристалла.
Честно говоря удивительно, что находятся желающие спорить "френель более параллелен, чем горшок с сотами".
Вот если я сделаю из трубочек 1 мм диаметром пачку сечением с горшок вспышки, и если эти трубочки будут длинной километр, то на выходе какой пучок света будет? Насколько параллельный?
А луч маяка, в километрах так 10 от него, формируемый именно Френелем, он почему конусом?

Сделайте эксперимент, светите на объект отбрасывающем тень сотами и френелем. У сот будет кратное увеличение тени объекта в сравнении с френелем.

Световой пучок и дифракция

Вы уже знаете, как законы отражения и преломления света можно вывести с помощью принципа Гюйгенса исходя из волновой теории. С помощью принципа Гюйгенса - Френеля рассмотрели вопрос о прямолинейном распространении света.

Теперь выясним, как же соотносится понятие светового пучка, проходящего через диафрагму, с явлением дифракции света.

Пусть на диафрагму-отверстие падает нормально параллельный пучок света (рис. 1.1.1); с волновой точки зрения это означает, что на экран 1 падает плоская волна. Если исходить из представлений геометрической оптики, в частности из закона прямолинейного распространения света, то на экране 2 должно получиться световое пятно точно такого же диаметра, как и отверстие.

Опыт показывает, что если диаметр отверстия (диафрагмы) достаточно велик, а расстояние между экранами L не очень велико, то мы получаем ожидаемый результат. Но если отверстие не очень велико, а расстояние между диафрагмой и экраном большое, то пятно на экране расширяется; кроме того, на краях пятна наблюдается чередование светлых и темных колец интерференционных максимумов и минимумов.

Причина очевидна — сказывается явление дифракции света. Исходя из этого опыта попытаемся выяснить, когда дифракцией можно пренебречь и когда она явно проявляется.

Как известно, дифракционный угол j между направлениями на центральный максимум и ближайший к нему первый минимум можно найти из приближенного соотношения‚

Из рисунка 1.1.2 видно, что ширина пятна на экране 2 равна D=d+2 D

где D = L tg ( j /2)

Учитывая, что длина световой волны очень мала ( l @ 0.5 мкм) ,

можно считать, что tg ( j /2) * sin j @ j .

Тогда j @ l / d и D =L j /2=L l /(2d)

Поэтому для диаметра пятна будем иметь: D=d+2 D =d+Ll/d

Из данного соотношения следуют важные выводы.

Таким образом, закон прямолинейности распространения света оказывается приближенным законом. Им можно пользоваться, если выполняется неравенство

Это условие определяет границы применимости геометрической оптики.

Что же такое пучок и луч.

Иногда говорят, что луч — это очень узкий пучок света. Данное утверждение — принципиально ложно.

В самом деле, представим себе, что имеется диафрагма, диаметр которой мы можем неограниченно уменьшать. Пока выполняется условие, пучок остается параллельным и слабо расходится. Но по мере уменьшения диаметра диафрагмы второе слагаемое в выражении возрастает, и при условии, например, пятно на экране станет вдвое шире, т.е.

Итак, сжимая пучок света путем уменьшения размера диафрагмы, мы получаем обратный эффект: пучок не только не сжимается, но, наоборот, за счет дифракции расширяется. Отсюда следует, что бесконечно узких световых пучков не бывает! Этот результат — следствие волновой природы света.

Что же такое луч? Это не физическая модель, а чисто геометрическое понятие.

До создания волновой оптики луч считали физическим объектом, и эта терминология по традиции сохраняется, иногда и в учебниках, а особенно в быту и популярной литературе. С этим приходится мириться, но при этом следует помнить, что реальными физическими объектами являются световая волна и световой пучок. Световой луч — это полезное геометрическое понятие, облегчающее решение ряда задач методами геометрической оптики

Решение задач

1. Щель размером 0,5 мм освещается красным светом от лазера, длина световой волны 630 нм. На каком расстоянии от щели можно отчетливо наблюдать дифракционную картину?

2. Щель размером 1,2 мм освещается зеленым светом с длиной волны 0,5 мкм. Наблюдатель расположен на расстоянии 3 м от щели. Увидит ли он дифракционную картину?

3. Э кран расположен на расстоянии 50 см от диафрагмы, которая освещается желтым светом от натриевой лампы (длина волны 589 нм). При каком диаметре диафрагмы будет справедливо приближение геометрической оптики?

Читайте также: