Основные формулы по физике — ОПТИКА
Оптика — это раздел физики, изучающий природу светового излучения, его распространение и взаимодействие с веществом. Световые волны — это электромагнитные волны. Длина волны световых волн заключена в интервале [0,4·10-6 м ÷ 0,76·10-6 м]. Волны такого диапазона воспринимаются человеческим глазом.
Свет распространяется вдоль линий, называемых лучами. В приближении лучевой (или геометрической) оптики пренебрегают конечностью длин волн света, полагая, что λ→0. Геометрическая оптика во многих случаях позволяет достаточно хорошо рассчитать оптическую систему. Простейшей оптической системой является линза.
При изучении интерференции света следует помнить, что интерференция наблюдается только от когерентных источников и что интерференция связана с перераспределением энергии в пространстве. Здесь важно уметь правильно записывать условие максимума и минимума интенсивности света и обратить внимание на такие вопросы, как цвета тонких пленок, полосы равной толщины и равного наклона.
При изучении явления дифракции света необходимо уяснить принцип Гюйгенса-Френеля, метод зон Френеля, понимать, как описать дифракционную картину на одной щели и на дифракционной решетке.
При изучении явления поляризации света нужно понимать, что в основе этого явления лежит поперечность световых волн. Следует обратить внимание на способы получения поляризованного света и на законы Брюстера и Малюса.
Смотрите также основные формулы по физике — колебания и волны
Таблица основных формул по оптике
|
Физические законы, формулы, переменные |
Формулы оптики |
|
Абсолютный показатель преломления где с — скорость света в вакууме, с=3·108 м/с, v — скорость распространения света в среде. |
|
|
Относительный показатель преломления где n2 и n1 — абсолютные показатели преломления второй и первой среды. |
|
|
Закон преломления где i — угол падения, r — угол преломления. |
|
|
Формула тонкой линзы где F — фокусное расстояние линзы, d — расстояние от предмета до линзы, f — расстояние от линзы до изображения. |
|
|
Оптическая сила линзы где R1 и R2 — радиусы кривизны сферических поверхностей линзы. Для выпуклой поверхности R>0. Для вогнутой поверхности R<0. |
|
|
Оптическая длина пути: где n — показатель преломления среды; r — геометрическая длина пути световой волны. |
|
|
Оптическая разность хода: L1 и L2 — оптические пути двух световых волн. |
|
|
Условие интерференционного максимума: минимума: где λ0 — длина световой волны в вакууме; m — порядок интерференционного максимума или минимума. |
|
|
Оптическая разность хода в тонких пленках в отраженном свете: в проходящем свете: где d — толщина пленки; i — угол падения света; n — показатель преломления. |
|
|
Ширина интерференционных полос в опыте Юнга: где d — расстояние между когерентными источниками света; L — расстояние от источника до экрана. |
|
|
Условие главных максимумов дифракционной решетки: где d — постоянная дифракционной решетки; φ — угол дифракции. |
|
|
Разрешающая способность дифракционной решетки: где Δλ — минимальная разность длин волн двух спектральных линий, разрешаемых решеткой; m — порядок спектра; N — общее число щелей решетки. |
|
|
Закон Малюса: где I0 — интенсивность плоско-поляризованного света, падающего на анализатор; I — интенсивность света, прошедшего через анализатор; α — угол между плоскостью поляризации падающего света и главной плоскостью анализатора. |
|
|
Связь интенсивности естественного света Iест с интенсивностью света, прошедшего поляризатор (и падающего на анализатор): где k — относительная потеря интенсивности света в поляризаторе. |
|
|
Дисперсия вещества |
|
|
Средняя дисперсия |
|
|
Групповая скорость света |
|
|
Фазовая скорость света |
|
Поделитесь ссылкой с друзьями:
Похожие таблицы
Комментарии:
Волновая оптика – раздел учения о свете, в котором свет распространяется как электромагнитная волна, занимающая определённый интервал на шкале электромагнитных волн. Различные электромагнитные волны отличаются друг от друга длиной волны 
и частотой .
Оптический спектр занимает диапазон от 
мм, 
Гц до 
см, Гц.
Соотношение между длиной волны и частотой:
- в вакууме (воздухе):
(1)
- где
- в любой среде
(2)
- где
— скорость электромагнитных волн в исследуемой среде.
При переходе из вакуума/воздуха в среду частота световой волны не изменяется (), а длина волны претерпевает изменения:
(3)
- где
Глубокое рассмотрение раздела волновой оптики достаточно трудоёмко, и в курсе школьной физики изучается только часть простейших эффектов:
- интерференция
- дифракция
- дисперсия
Содержание
- Основные формулы по физике — ОПТИКА
- Таблица основных формул по оптике
- Таблица формул по волновой оптике
- Просмотр содержимого документа «Таблица формул по волновой оптике»
- Длина волны — формулы, свойства и расчеты
- Определение и формула длины волн
- Примеры расчета длины волны для звуковых, электромагнитных и радиоволн
- Задача №1
- Задача №2
- Задача №3
Основные формулы по физике — ОПТИКА
Оптика — это раздел физики, изучающий природу светового излучения, его распространение и взаимодействие с веществом. Световые волны — это электромагнитные волны. Длина волны световых волн заключена в интервале [0,4·10 -6 м ÷ 0,76·10 -6 м]. Волны такого диапазона воспринимаются человеческим глазом.
Свет распространяется вдоль линий, называемых лучами. В приближении лучевой (или геометрической) оптики пренебрегают конечностью длин волн света, полагая, что λ→0. Геометрическая оптика во многих случаях позволяет достаточно хорошо рассчитать оптическую систему. Простейшей оптической системой является линза.
При изучении интерференции света следует помнить, что интерференция наблюдается только от когерентных источников и что интерференция связана с перераспределением энергии в пространстве. Здесь важно уметь правильно записывать условие максимума и минимума интенсивности света и обратить внимание на такие вопросы, как цвета тонких пленок, полосы равной толщины и равного наклона.
При изучении явления дифракции света необходимо уяснить принцип Гюйгенса-Френеля, метод зон Френеля, понимать, как описать дифракционную картину на одной щели и на дифракционной решетке.
При изучении явления поляризации света нужно понимать, что в основе этого явления лежит поперечность световых волн. Следует обратить внимание на способы получения поляризованного света и на законы Брюстера и Малюса.
Таблица основных формул по оптике
Физические законы, формулы, переменные
Формулы оптики
Абсолютный показатель преломления
где с — скорость света в вакууме, с=3·108 м/с,
v — скорость распространения света в среде.
Относительный показатель преломления
где n2 и n1 — абсолютные показатели преломления второй и первой среды.
Закон преломления
Формула тонкой линзы
где F — фокусное расстояние линзы,
d — расстояние от предмета до линзы,
f — расстояние от линзы до изображения.
Оптическая сила линзы
где R1 и R2 — радиусы кривизны сферических поверхностей линзы.
Для выпуклой поверхности R>0.
Для вогнутой поверхности R Поделитесь ссылкой с друзьями:
Источник
Таблица формул по волновой оптике
в данную таблицу собраны все формулы по волновой оптике. ей удобно пользоваться на начальных этапах отработки умения решения задач
Просмотр содержимого документа
«Таблица формул по волновой оптике»
Δd-оптическая разность хода,м
Δl-геометрическая разность хода,м
n-абсолютный показатель преломления.
Δd=2к
Δd-оптическая разность хода,м
Δd=(2к-1)
Δd-оптическая разность хода,м
Δd=2h 
±
Δd-оптическая разность хода,м
n-абсолютный показатель преломления.
Δφ=2π
Связь разности фаз колебаний с оптической разностью хода волн
Δφ-разность фаз колебаний, рад
Δd-оптическая разность хода,м
К=
h=
Расстояние между двумя соседними интерференционными максимумами
h- Расстояние между двумя соседними интерференционн.максимумами,м
d-расстояние между источниками,м
L-расстояние от источников до экрана,м
d·sinφ=mλ, если малые углы, то sinφ= tnφ=
Формула дифракционной решетки
d- период дифракционной решетки,м
d=
Период дифракционной решетки
d- период дифракционной решетки,м
-число штрихов
R= 
=kN
Разрешающая сила дифракционной решетки
-число штрихов
h=
n-абсолютный показатель среды
rk=
Радиус темного кольца Ньютона
rk— радиус темного кольца Ньютона
-радиус кривизны линзы,м
rk=
Радиус светлого кольца Ньютона
rk— радиус светлого кольца Ньютона,м
-радиус кривизны линзы,м
ν=
v-скорость света в среде, м/с
с-скорость света в вакууме,м/с
n-абсолютный показатель среды
λ=
n-абсолютный показатель среды
λ=cT=
Источник
Длина волны — формулы, свойства и расчеты
Длина волны — это расстояние между двумя последовательными пиками (гребнями) или впадинами. Самое высокое положение волны называется пиком. Самое нижнее положение волны называется впадиной.
Цикл — это полное колебание, например, кривая между двумя гребнями или двумя впадинами. Максимальное расстояние волны от равновесного положения называется амплитудой.
На рисунке показаны основные параметры волны, используемые в физике:
Определение и формула длины волн
Волна — это возмущение, распространяющееся от точки, в которой она возникла, в окружающую среду. Такое возмущение переносит энергию без чистого переноса вещества.
Длина представляет собой фактическое расстояние, пройденное волной, которое не всегда совпадает с расстоянием среды, или частиц, в которых распространяется волна. Ее также определяют как пространственный период волнового процесса.
Греческая буква «λ» (лямбда) в физике используется для обозначения длины в уравнениях. Она обратно пропорциональна частоте волны.
Период Т — время завершения полного колебания, единица измерения секунды (с).
Длинная волна соответствует низкой частоте, а короткая — высокой. Длина измеряется в метрах. Количество волн, излучаемых в каждую секунду, называется частотой и обратно пропорционально периоду.
У различных длин разная скорость распространения. Например, скорость света в воде равна 3/4 от скорости в вакууме.
Пространственный период волны — это расстояние, которое точка с постоянной фазой «пролетает» за интервал времени, соответствующий периоду колебаний.
Частота f — количество полных колебаний в единицу времени. Измеряется в Герцах (Гц).
При одном полном колебании в секунду f = 1 Гц; при 1000 колебаний в секунду f = 1 килогерц (кГц); 1 млн. колебаний в секунду f = 1 мегагерц (1 МГц).
Зная, что скорость света в вакууме с — 300 000 км/с, или 300 000 000 м/с, то для перевода длины волны в частоту нужно 3 х 10 8 м/с поделить на длину в метрах.
Единицы измерения длины волны λ — нанометры и ангстремы, где нанометр является миллиардной частью метра (1 м = 109 нм) и ангстрем является десятимиллиардной частью метра (1 м = 1010 А), то есть нанометр эквивалентен 10 ангстрем (1 нм = 10 А).
Свет, который исходит от Солнца, является электромагнитным излучением, которое движется со скоростью 300 000 км/с, но длина не одинакова для любого фотона, а колеблется между 400 нм и 700 нм. Длина световой волны влияет на цвет.
Белый свет разлагается на спектр различных цветных полос, каждая из которых определяется своей длиной волны. Таким образом, светом с наименьшей длиной является фиолетовый, который составляет около 400 нм, а светом с наибольшей длиной — красный, который составляет около 700 нм.
Таблица показывает длину волны в зависимости от цвета:
Излучения с длиной меньше фиолетового называются ультрафиолетовым излучением, рентгеновским и гамма-лучами в порядке уменьшения. Излучения больше красного называются инфракрасными, микроволнами и радиоволнами, в порядке возрастания.
Предельная дальность связи зависит от длины. Размеры антенны часто превышают рабочую длину радиоэлектронного средства.
Рисунок показывает длину волн и частоту (нм), исходящих от различных источников:
Примеры расчета длины волны для звуковых, электромагнитных и радиоволн
Задача №1
Скорость звука в воде 1450 м/с. На каком расстоянии находятся ближайшие точки, совершающие колебания в противоположных фазах, если частота колебаний равна 725 Гц?
Задача №2
Мимо неподвижного наблюдателя, стоящего на берегу озера, за 6 с. прошло 4 гребня волны. Расстояние между первым и третьим гребнями равно 12 м. Определить период колебания частиц волны, скорость распространения и длину волны.
Задача №3
Голосовые связки певца, поющего тенором (высоким мужским голосом), колеблются с частотой от 130 до 520 Гц. Определите максимальную и минимальную длину излучаемой звуковой волны в воздухе. Скорость звука в воздухе 330 м/с.
Источник
Δd=n(l1-l2)=nΔl
Оптическая разность хода
Δd-оптическая разность хода,м
Δl-геометрическая разность хода,м
n-абсолютный показатель преломления.
Δd=2к
Условие максимумов
Δd-оптическая разность хода,м
К=1,2,3…
λ-длина волны,м
Δd=(2к-1)
Условие минимумов
Δd-оптическая разность хода,м
К=1,2,3…
λ-длина волны,м
Δd=2h ±
Оптическая разность хода
Δd-оптическая разность хода,м
h-толщина пленки
n-абсолютный показатель преломления.
λ-длина волны,м
α-угол падения на пленку,°
Δφ=2π
Связь разности фаз колебаний с оптической разностью хода волн
Δφ-разность фаз колебаний, рад
Δd-оптическая разность хода,м
λ-длина волны,м
К=
Волновое число
К-волновое число,м-1
λ-длина волны,м
h=
Расстояние между двумя соседними интерференционными максимумами
h- Расстояние между двумя соседними интерференционн.максимумами,м
λ-длина волны,м
d-расстояние между источниками,м
L-расстояние от источников до экрана,м
d·sinφ=mλ, если малые углы, то sinφ= tnφ=
Формула дифракционной решетки
d- период дифракционной решетки,м
m=0,1,2…
λ-длина волны,м
φ-угол отклонения луча
d=
Период дифракционной решетки
d- период дифракционной решетки,м
-число штрихов
R= =kN
Разрешающая сила дифракционной решетки
λ-длина волны,м
-число штрихов
h=
Просветление оптики
λ-длина волны,м
h-толщина пленки
n-абсолютный показатель среды
rk=
Радиус темного кольца Ньютона
rk— радиус темного кольца Ньютона
λ-длина волны,м
к-номер кольца
-радиус кривизны линзы,м
rk=
Радиус светлого кольца Ньютона
rk— радиус светлого кольца Ньютона,м
λ-длина волны,м
к-номер кольца
-радиус кривизны линзы,м
ν=
Скорость света в среде
v-скорость света в среде, м/с
с-скорость света в вакууме,м/с
n-абсолютный показатель среды
λ=
Длина волны в среде
λ-длина волны в среде,м
λ-длина волны в вакууме,м
n-абсолютный показатель среды
λ=cT=
Волны в вакууме или воздухе
λ-длина волны,м
с-скорость света в вакууме,м/с
Т-период, с
v-частота, Гц
Длина волны — это расстояние между двумя последовательными пиками (гребнями) или впадинами. Самое высокое положение волны называется пиком. Самое нижнее положение волны называется впадиной.
Цикл — это полное колебание, например, кривая между двумя гребнями или двумя впадинами. Максимальное расстояние волны от равновесного положения называется амплитудой.
На рисунке показаны основные параметры волны, используемые в физике:
Определение и формула длины волн
Волна — это возмущение, распространяющееся от точки, в которой она возникла, в окружающую среду. Такое возмущение переносит энергию без чистого переноса вещества.
Длина представляет собой фактическое расстояние, пройденное волной, которое не всегда совпадает с расстоянием среды, или частиц, в которых распространяется волна. Ее также определяют как пространственный период волнового процесса.
Греческая буква «λ» (лямбда) в физике используется для обозначения длины в уравнениях. Она обратно пропорциональна частоте волны.
Период Т — время завершения полного колебания, единица измерения секунды (с).
Длинная волна соответствует низкой частоте, а короткая — высокой. Длина измеряется в метрах. Количество волн, излучаемых в каждую секунду, называется частотой и обратно пропорционально периоду.
У различных длин разная скорость распространения. Например, скорость света в воде равна 3/4 от скорости в вакууме.
Пространственный период волны — это расстояние, которое точка с постоянной фазой «пролетает» за интервал времени, соответствующий периоду колебаний.
Частота f — количество полных колебаний в единицу времени. Измеряется в Герцах (Гц).
При одном полном колебании в секунду f = 1 Гц; при 1000 колебаний в секунду f = 1 килогерц (кГц); 1 млн. колебаний в секунду f = 1 мегагерц (1 МГц).
Зная, что скорость света в вакууме с — 300 000 км/с, или 300 000 000 м/с, то для перевода длины волны в частоту нужно 3 х 108 м/с поделить на длину в метрах.
Единицы измерения длины волны λ — нанометры и ангстремы, где нанометр является миллиардной частью метра (1 м = 109 нм) и ангстрем является десятимиллиардной частью метра (1 м = 1010 А), то есть нанометр эквивалентен 10 ангстрем (1 нм = 10 А).
Свет, который исходит от Солнца, является электромагнитным излучением, которое движется со скоростью 300 000 км/с, но длина не одинакова для любого фотона, а колеблется между 400 нм и 700 нм. Длина световой волны влияет на цвет.
Белый свет разлагается на спектр различных цветных полос, каждая из которых определяется своей длиной волны. Таким образом, светом с наименьшей длиной является фиолетовый, который составляет около 400 нм, а светом с наибольшей длиной — красный, который составляет около 700 нм.
Таблица показывает длину волны в зависимости от цвета:
Излучения с длиной меньше фиолетового называются ультрафиолетовым излучением, рентгеновским и гамма-лучами в порядке уменьшения. Излучения больше красного называются инфракрасными, микроволнами и радиоволнами, в порядке возрастания.
Предельная дальность связи зависит от длины. Размеры антенны часто превышают рабочую длину радиоэлектронного средства.
Рисунок показывает длину волн и частоту (нм), исходящих от различных источников:
Примеры расчета длины волны для звуковых, электромагнитных и радиоволн
Задача №1
Скорость звука в воде 1450 м/с. На каком расстоянии находятся ближайшие точки, совершающие колебания в противоположных фазах, если частота колебаний равна 725 Гц?
Задача №2
Мимо неподвижного наблюдателя, стоящего на берегу озера, за 6 с. прошло 4 гребня волны. Расстояние между первым и третьим гребнями равно 12 м. Определить период колебания частиц волны, скорость распространения и длину волны.
Задача №3
Голосовые связки певца, поющего тенором (высоким мужским голосом), колеблются с частотой от 130 до 520 Гц. Определите максимальную и минимальную длину излучаемой звуковой волны в воздухе. Скорость звука в воздухе 330 м/с.