Як вирішувати завдання з оптики


 

Оптика — розділ фізики, що вивчає природу і розповсюдження світла, а також взаємодія світла і речовини. У свою чергу, всі її розділи мають різноманітне практичне застосування. Тому так важливо вміння розв’язувати задачі з оптики, які досить різноманітні і часом вимагають нестандартних підходів до свого рішення.



Вам знадобиться

— олівець;
- Лінійка;
- Транспортир;
- Оптичні формули.

Інструкція

  1. Зробіть пояснювальний рисунок до задачі або Перемалюйте даний в умові. Відразу визначте перпендикуляр, проведений до межі розділу двох середовищ в точку падіння променя. Позначте кути падіння і заломлення. Це допоможе при вирішенні задач на щільність середовища.
        
  2. Вивчіть елементарні формули: 1 / d ± 1 / f = ± 1 / F; D = 1 / F; sinα / sinβ = n1/n2; Г = H / h = f / d. Трапляється так, що для успішного вирішення завдання потрібно підставити дані значення тільки в одну формулу. d — відстань від предмета до лінзи, f — відстань від лінзи до зображення, F — відстань від оптичного центра О до фокусу F; D — оптична сила лінзи; Г — лінійне збільшення лінзи, H — висота зображення, h — висота предмета; α — кут падіння променя, β — кут заломлення, n — відносний показник заломлення середовища.
        
  3. При вирішенні типових завдань з водоймою або посудиною використовуйте прямокутні трикутники при побудові променів світла. У разі водойми катетом буде глибина, проведена перпендикулярно до дна водойми (H), гіпотенузою — промінь світла. У другому — катети є боку посудини, перпендикулярні один одному, гіпотенуза — промінь світла. Проведіть перпендикуляри, якщо сторін або глибини недостатньо.
        
  4. Застосуйте властивості суміжних і паралельних кутів для знаходження якогось кута отриманого трикутника. Використовуйте тригонометричну функцію тангенса для вираження однієї з величин або перебування одного з катетів. Тангенс кута — відношення противолежащей сторони до прилеглої. Якщо кути падіння α і заломлення β малі, то тангенси цих кутів можна замінити на синуси тих же кутів. Відносини синусів дорівнюватиме відношенню показників заломлення в середовищах згідно вищенаведеної формулі.
        
  5. Якщо завдання полягає в побудові, то спочатку проведіть головну оптичну вісь (Г.О.), позначте оптичний центр (О), виберіть масштаб для фокуса (F) по обидві сторони від О, вкажіть також подвійний фокус (2F). В умови повинно бути вказано розташування предмета перед лінзою — між F і О, між F і 2F, за 2F і так далі.
  6. Побудуйте предмет у вигляді стрілки, перпендикулярній г.о.о. З кінця стрілки проведіть дві лінії — одна з них повинна бути паралельна г.о.о. і проходити через F, друга — проходити через О. Лінії можуть перетнутися. З точки перетину проведіть перпендикуляр до г.о.о. Зображення отримане. В рішенні, окрім побудови, опишіть його — збільшення / зменшення / рівне; дійсне / уявне, перевернуте / пряме.
        
  7. При вирішенні задач на дифракційну решітку користуйтеся формулою dsinφ = kλ, де d — період решітки (ширина щілини), φ — кут дифракції (кут між вторинними хвилями і падаючим променем, перпендикулярним до екрану), k — номер (порядок) мінімуму, λ — довжина хвилі.

Зверніть увагу

Не забувайте, що кути дифракції при накладенні спектрів один на одного повинні бути рівні.

Корисні поради

У призмі переломлений світловий промінь відхиляється в основи призми.

Пам’ятайте — якщо кут падіння дорівнює куту віддзеркалення, то середу, в якій відбивається промінь, оптично більш щільна (ОЧП); якщо кут падіння більше кута заломлення, то світло переходить із ЗМУ (оптично менш щільною) середовища в ОБП, і навпаки .