Реферати українською » Физика » Геометрическая оптика


Реферат Геометрическая оптика

Страница 1 из 3 | Следующая страница

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РОСІЙСЬКОЇ

ФЕДЕРАЦІЇ

ВЛАДИМИРСКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ

                                     УНІВЕРСИТЕТ

                                                           КАФЕДРА

                                                           ЗАГАЛЬНОЇ ФІЗИКИ

                                                         

                                                           ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

 

                                                         

                                                          КУРСОВАЯ РОБОТА

                                                          Студента Мальцева С.А.

                                                          фізико-математичного факультету

                                                           групи ФМ-31

                                                         викладач Повалишникова О.С.

                                     ВОЛОДИМИР 2002

                                                   СОДЕРЖАНИЕ

Частина 1.

Історичні факти і що основні закони геометричній оптики. -3

Частина 2.

Построения. - 14

Оптика належить до таких наук, початкові уявлення яких виникли у глибокій давнини. Протягом свого багатовікову історію вона відчувала безупинне розвиток виробництва і час є одним із фундаментальних фізичних наук, збагачуючись відкриттями нових явищ і законів.

Найважливіше проблема оптики — питання природу світла. Перші ставлення до природу світла виникли у давні століття. Ан тичные мислителі намагалися зрозуміти сутність світлових явищ, базуючись зорових відчуттях. Давні індуси думали, що око має «вогненну природу». Грецький філософ і матема тик Піфагор (582—500 рр. до зв. е.) та її школа вважали, що зри тільні відчуття виникають тому, що із поля зору до предме там виходять «гарячі випаровування». У його подальший розвиток ці погляди прийняли чіткішу форму як теорії глядач ных променів, що була розвинена Евклидом (300 років до зв. е.). З гласно цієї теорії зір обумовлена тим, що із поля зору минають «зорові промені», які освічують своїми кінцями тіла, і створюють зорові відчуття. Евклид є основоположником вчення про прямолінійному поширенні світла. Застосувавши до изу чению світла математику, йому належить закони відображення світла від дзеркал. Слід зазначити, що з побудови геометричній тео вдз відображення світла від дзеркал має значення природа происхо ждения світла, а важливо лише властивість його прямолінійного распро странения. Знайдені Евклидом закономірності збереглися й у сучасної геометричній оптиці. Евклиду було і пре ломление світла. У пізня година аналогічні погляди раз вивал Птолемей (70—147 рр. зв. е.). Їм приділялася велика внима ние вивченню явищ заломлення світла; зокрема, Птолемей виробляв багато вимірів кутів падіння і заломлення, але закону заломлення йому встановити зірвалася. Птолемей зауважив, що становище світил на небі змінюється внаслідок заломлення світла атмосфері.

          Крім Евкліда, дію ввігнутих дзеркал знали та інші уче ные давнини. Архимеду (287—212 рр. доі. е.) приписують сож жение ворожого флоту з допомогою системи ввігнутих зер кал, яким він збирав сонячне проміння і направляв на римські кораблі. Певний крок уперед зробив Эмпедокл (492—432 рр. до зв. із.), який вважав, що з світних тіл направляються закінчення до очей, та якщо з очей виходять закінчення у напрямку до тілах. Під час зустрічі цих витікань виникають зорові ощуще ния. Знаменитий грецький філософ, засновник атомістики, Демокріт (460—370 рр. до зв, е.) повністю відкидає уявлення про зорових променях. Відповідно до поглядам Демокрита, зір обу словлено падінням на поверхню очі дрібних атомів, походять із предметів. Аналогічних поглядів пізніше дотримувався Эпи курей (341—270 рр. до зв. е.). Рішучим противником «теорії зри тільних променів» був та знаменитий грецький філософ Аристотель (384—322 рр. до зв. е.), який вважав, що причиною зорових ощу щений лежить поза ока. Аристотель спробував дати пояснення квітам як слідству змішання світла, і темряви.

Слід зазначити, що погляди древніх мис лителей переважно базувалися на найпростіших спостереженнях явле ний природи. Антична фізика вони мали під собою необхідного фундаменту як експериментальних досліджень. Тому вчення древніх про природу світла носить умоглядний характер. Проте, хоча ці погляди переважно є гениаль ными здогадками, вони, безумовно, надали великий вплив надалі розвиток оптики.

 Розпад рабовласницького суспільства, який призвів до загибелі античних госу дарств, супроводжувався руйнацією значній своїй частині культур ного спадщини древніх. Це спричинило занепаду у всіх галузях нау кі у тому числі до занепаду фізичних знань. Особливо неблаго приємні умови склалися унаслідок встановлення панування християнської церкви за тими територіях, де колись розвивалася антична наука. У філософії панування посіла схоластика, основою якому було покладено догмати християнської релігії. Панування церкви, панування інквізиції, распростра нение лженаук, ворожість до матеріалістичному поясненню світу із боку ученых-схоластов, представників інквізиції - усе це створило виключно несприятливі умови для раз вітія істинного знання. У період середньовіччя (150-700 рр. і. е.) був якихось серйозних робіт у царині оптики. У період із семисотих років нашої ери є прогрес нау кі у арабів.

Арабський фізик Альгазен (1038) у своїх дослідженнях розвинув низка запитань оптики. Вона займалася вивченням очі, переломленням світла, відбитком світла ввігнутих дзеркалах. Під час вивчення пре ломления світла Альгазеи, на противагу Птолемею, довів, що кути падіння і заломлення не пропорційні, було поштовхом щодо подальших дослідженням із єдиною метою відшукання закону заломлення. Альгазену відома увеличительная здатність сферичних скляних сегментів. Стосовно природу світла Альгазен слід за правильних позиціях, відкидаючи теорію зри тільних променів. Альгазен виходить із уявлення, що з кожної точки світного предмета виходять промені, які, досягаючи очі, викликають зорові відчуття. Альгазен вважав, що світло має кінцевої швидкістю поширення, що саме собою поставши ляет великий крок у розумінні природи світла. Альгазен дав пра вильное пояснення з того що Сонце і Місяць здаються на обрії більше, ніж у зеніті; він пояснював це обманом почуттів.

Умови у розвиток науки під час середньовіччя були край не несприятливі. Философы-схоласты вважали, що галузеву науку долж на доводити істину церковного вчення. Вплив прогресивних почав арабської науки, праці античних мислителів зустрічали спротив з боку провідних представників християнської церкви.

XIV століття характеризується особливо ревним стремле нием інквізиції до викоренення будь-яких проблисків прогресивних течій у науці. Тому дивно, що це століття особливий але бідно за своїми наслідками й області оптики.

Епоха Відродження. Період між XIV століттям і першою половиною XVII століття для Західної Європи перехід ным етапом від феодалізму до капіталістичному способу произ водства. Ряд найбільших відкриттів, з яких першу чергу слід назвати відкриття Колумбом Америки, винахід книгопе чатания, обгрунтування Коперником геліоцентричної системи світу, сприяв загальному прогресу. Відбувається поступовий загальне піднесення економіки, техніки, культури, мистецтва, усилива ется боротьба прогресивних світоглядів з схоласти дідька лисого. У сфері науки поступово перемагає експериментальний метод вивчення природи. У цей час в оптиці було зроблено ряд видатних винаходів і відкриттів. Франциску Мавролику (1494 —1575) належить заслуга досить вірного пояснення дії очок. Мавролик також знайшов, що увігнуті лінзи не збирають, а розсіюють промені. Їм було встановлено, що кришталик є важливим частиною очі, і зроблено висновок про причи нах далекозорості і короткозорості як наслідках ненормального заломлення світла хрусталиком Мавролик дав правильне объя снение освіті зображень Сонця, можна побачити при про ходінні сонячних променів через малі отвори. Далі йде назвати італійця Порта (1538—1615), що у 1589 р. винайшов камеру-обскуру — прообраз майбутнього фотоапарата. Кількома роками пізніше винайшли основні оптичні інструменти — мікроскоп і зорова труба.

Изобретите мікроскопа (1590) пов'язують з ім'ям голланд ского мастера-оптика Захарія Янсена. Глядачеві труби почали виготовляти приблизно одночасно (1608—1610) голландські оп тики Захарій Янсен, Яків Мециус і Ганс Липперсгей. Изобрете ние цих оптичних інструментів привело у наступні роки до найбільшим відкриттям в астрономії і біології. німецькому фізику і астроному М. Кеплеру (1571—1630) належать фунда ментальні роботи з теорії оптичних інструментів, і физиоло гической оптиці, засновником якій він з права то, можливо зв ван, Кеплер багато над вивченням заломлення світла.

Важливе значення для геометричній оптики мав принцип Ферма, під назвою як за імені сформулював його француз ского вченого П'єра Ферма (1601—1665). Цей принцип устанавли вал, що світло між двома точками поширюється таким шляхом, пройти якого витрачає мінімум часу. Звідси випливає, що Ферма, на противагу Декарту, вважав швидкість поширення світла кінцевої. Знаменитий итальян ський фізик Галілей (1564—1642) не проводив систематичних ра ботів, присвячених дослідженню світлових явищ. Проте й оптиці йому належать роботи, які принесли науці чудові плоди. Галілей удосконалив зорову трубу і уперше вжив її до астрономії, де він зробив видатні откры тия, які сприяли обгрунтуванню новітніх поглядів на ладі ние Всесвіту, базировавшихся на геліоцентричної системі Коперника. Галілей удалося створити зорову трубу з увеличе нием, рамним 30, що з багаторазово перевершувало збільшення зри тільних труб перших її винахідників. З її допомогою то побачив гори і кратери лежить на поверхні Місяця, відкрив супутники у планети Юпітер, виявив зоряну структуру Чумацького Шляху тощо. буд. Галілей намагався виміряти швидкість світла земних умовах, але з досягнув успіху через слабкості експериментальних коштів, мавши шихся цієї мети. Звідси випливає, що Галілей вже мав пра вильные ставлення до кінцевої швидкості поширення світла. Галілей спостерігав також сонячні плями. Пріоритет відкриття сонячних плям Галилеем оспорював ученый-иезуит Патер Шейнер (1575—1650), яким провів точні спостереження сонячних плям і сонячних смолоскипів з допомогою зорової труби, влаштований іншої за схемою Кеплера. Чудовим на роботах Шейнера являє ся те, що ом перетворив зорову трубу в проекційний прилад, висуваючи окуляр більше, ніж ун> треба було для ясного бачення оком, це дозволяло одержати зображення Сонця на екрані і демонструвати ого при різного рівня збільшення кільком особам одночасно.

Найбільш чудовим досягненням цього періоду було від крытие дифракції світла Гримальди (1618—1663). Їм знайшли, що світло, проходячи через вузькі отвори або близько країв непрозрач ных екранів, відчуває відхилення від прямолінійного распростра нения. Видоизменяя досліди стеження дифракції, він осуще ствил прямий досвід складання двох світлових пучків, які исхо дили з цих двох отворів в екрані, освітленому Сонцем. У цьому Гримальди спостерігав чергування світлих і темних смуг. Отже, виявилося, що з додаванні світлових пучків у кількох місцях виходить посилення, а ослаблення світла. Згодом це яв ление назвали інтерференцією. Гримальди висловив здогад, що вищевказані явища можна пояснити, якщо припустити, що світ подає собою звивистість. З цього запитання квіти тіл він також висловлює правильну думку, стверджуючи, що кольору є складові білого світла. Походження квітів різних тіл він пояснює здатністю тіл відбивати падаючий ними світ із особливими видозмінами. Міркуючи квіти взагалі, він висловлює припущення, що відмінність квітів зумовлено відмінностями в частотах світлових коливань (за висловом Гри мальди, відмінностями швидкістю коливань світлового речовини). Проте Гримальди не розробив будь-якого послідовного погляди на природу світла. Ми, в такий спосіб, що питання природу світла встав на повен зріст, щойно експериментальні відкриття підготували грунт. У період було зроблено фундаментальні теоретичні і експериментальні ис прямування, які дозволяли зробити перші науково обгрунтовані за ключения про природу світлових процесів. У цьому з особливою силою проявилася тенденція дати пояснення світлових явищ із двох протилежних точок зору: з погляду ставлення до світлі як корпускулярном явище і з погляду хвильової при пологи світла. Ця боротьба двох поглядів, що відбивали прерывные і безперервні властивості об'єктивних явищ природи, природний ным чином відбивала діалектичну сутність матерію та її руху, як єдності протилежностей.

XVII століття характеризується подальшим прогресом у різноманітних галузях науки, техніки і виробництва. Значне розвиток отримує мало тематика. У різних країнах Європи створюються наукові загальне твердження ства і академії, що об'єднають учених. Завдяки цьому наука стає надбанням ширших кіл сучасних, що сприяє встановленню міжнародних зв'язків у науці. У другій половині XVII століття остаточно переміг експериментальний метод изу чения явищ природи.

Найбільші відкриття цієї періоду пов'язані безпосередньо з ім'ям геніального англійського фізика й математика Ісаака Ньютона /(1643— 1727). Найважливішим експериментальним відкриттям Ньютона в оптиці є дисперсія світла призмі (1666). Досліджуючи проходження пучка білого світла через тригранну призму, Ньютон вуста новил, що промінь білого світла розпадається на нескінченну совокуп ность кольорових променів, їхнім виокремленням безперервний спектр. З положень цих дослідів дійшли висновку у тому, що біле світло є складне випромінювання. Ньютон справив і зворотний досвід, зібравши з по міццю лінзи кольорові промені, які утворилися після проходження через призму променя білого світла. У результаті знову отримав біле світло. Нарешті, Ньютон провів досвід змішання квітів з по міццю обертового кола, розділеного сталася на кілька секторів, забарвлених у основні кольору спектра. При швидкому обертанні диска все кольору зливалися до одного, створюючи враження біло го кольору.

Результати цих фундаментальних дослідів Ньютон поклав основою теорії квітів, яка доти не вдавалася нікому з попередників. Відповідно до теорії квітів колір тіла визначається тими променями спектра, які це тіло відбиває; інші промені тіло поглинає.

Поруч із цими відкриттями Ньютону належать роботи з дифракції і інтерференції світла. Він здійснив чудовий досвід, який призвів до відкриттю закономірною интерференционной картини, що отримала назву кільця Ньютона, і що дозволило встановити кількісні співвідношення у явищах интерферен ции. Для пояснення світлових явищ Ньютон приймав, що світ подає собою речовина, испускаемое як надзвичайно крейда ких частинок світними тілами. Отже, Ньютон є творцем корпускулярної теорії світла, що він назвав тео рией закінчення. Ньютон вважав, що світлові частки мають раз особисті розміри: частки, відповідні червоному ділянці спек тра, крупніша, частки, відповідні

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація