Итоговая по оптике (Ф-М)

Итоговая по оптике (Ф-М)

Вопрос№1

Когерентными являются источники света, создающие  волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз.  Когерентность-согласованность.

Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний.

Условие максимума наблюдается в результате интерференции если разность хода 2ух выбранных лучей равна нулю или четному числу полуволн(целому числу волн), то колебания приходят в точку в одинаковых фазах.

, где -количество волн, -длина волны

Условие минимума наблюдается, если разность хода лучей равна нечетному числу полуволн. , где -длина волны, -количество волн.

Интерферометры используют для проверки качества обработки поверхностей до 1/10длины волны. Несовершенство обработки определяют по искривлению интерференционных полос, образующихся при отражении света от проверяемой поверхности.

Просветление оптики. Объективы оптических устройств состоят из большого числа оптических стекол, линз, призм. Каждая отполированная поверхность стекла отражает около 5% падающего на нее света. Для уменьшения интенсивности отраженного света объектив покрывают прозрачной пленкой, толщина которой равна ? длины волны света. Для того, чтобы волны ослабляли друг-друга, должно выполняться условие минимума.

Интерференционный микроскоп-сочетание двухлучевого интерферометров и микроскопа. Интерференционная микроскопия-метод исследования структуры различных биологических объектов и измерения их сухой массы, толщины и показателя преломления

 

Вопрос №2

Дифракция света заключается в отклонении световых волн от прямолинейного пути в случае, когда световая волна встречает на своем пути препятствие или щель, по размерам сравниваемые с длиной волны.

Дифракционная решетка представляет собой ряд щелей одинаковой ширины, разделенных одинаковыми непрозрачными промежутками. , где n-порядок спектра(целое число волн), d=a+b-постоянная(период) решетки, ?-длина волны монохроматического света.

Дифракционный спектр- цветовая картина ,получаемая при прохождении поступающего света через дифракционную решётку.

Принцип Гюйгенса-Френеля-Юнга: величина световых колебаний в некоторой точке есть результат интерференции в этой точке когерентных вторичных волн, испускаемых элементами волновой

 

Вопрос№3

Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах.

-если на кристаллическую решетку направить поток рентгеновских лучей под некоторым углом, то они будут дифрагировать, т.к.  расстояние между атомами в кристалле соответствует длине волны электромагнитного излучения.

-если на некотором расстоянии от кристалла поместить фотопластинку, то она зарегистрирует интерференцию отраженных лучей.

-если вещество представляет собой монокристалл, то дифракционная картина представляет собой чередование темных(засвеченных) и светлых(незасвеченных) пятен.

-если вещество представляет собой смесь большого числа очень маленьких кристалликов(как в металле или порошке), то возникают серии  колец.      

Формула Вульфа-Брегов:     

Рентгеноструктурный анализ- метод определения структуры вещества путем исследования закономерностей дифракции рентгеновского излучения на изучаемых образцах. (используют для исследования структуры биологических систем)

-В качестве дифракционной решетки можно взять кристалл.

-если на кристаллическую решетку направить поток рентгеновских лучей под некоторым углом, то они будут дифрагировать, т.к.  расстояние между атомами в кристалле соответствует длине волны рентгеновского излучения.

-если на некотором расстоянии от кристалла поместить фотопластинку, то она зарегистрирует интерференцию отраженных лучей.

 

Вопрос №4

Поляризация света-отражение естественного света от границы двух диэлектриков.

Плоскополяризованный свет-свет, в луче которого ориентация всех световых векторов одинакова.

Закон Малюса: поляризатор пропускает только проекцию светового вектора Е на главную плоскость поляризатора. 

 , где-угол между плоскостями поляризатора и анализатора.

Анализатор-поляризатор, используемый для анализа поляризованного света.

Поляризатор-устройство, позволяющее получать полностью или (реже) частично поляризованный свет.

Двойное лучепреломление-раздвоение светового луча при прохождении через некоторые анизотропные среды, обусловленное зависимостью показателя преломления света, от его поляризации и направления распространения.

При этом один луч подчиняется законам преломления и называется обыкновенным, а для другого луча эти законы не выполняются и он  называется необыкновенным.

В некоторых кристаллах обыкновенный луч поглощается значительно сильнее, чем необыкновенный. Такое явление называется дихроизм.

Поляризованный свет можно получить, используя отражение или преломление света от диэлектрических изотропных сред (например, от стекла). Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков отличен от нуля, отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными.

Поляриметрия-оптические методы исследования сред с естественной или наведенной магнитным полем оптической активностью, основанные на измерениях величины вращения плоскости поляризации света. Этот метод используют для определения оптической активности сывороточных белков с целью диагностики, для определения содержания сахара в крови и моче, в биофизических исследованиях и пищевой промышленности.

Сахарометрия- оптические методы исследования сред, предназначенный для измерения степени поляризации оптической активности прозрачных и однородных сред, растворов и жидкостей.

Оптически-активные вещества: сахар, кварц, киноварь, а так же растворы сахара, глюкозы, скипидара и никотина. Они обладают способностью поворачивать плоскость поляризации.

 

Вопрос №5

Недостатки линз и их устранение.

Аберрации-погрешности изображения, возникающие в оптических системах.

Хроматическая аберрация-искажение изображения, обусловленное явлениями дисперсии света. Пучок белого света, идущий параллельно главной оптической оси будет фокусироваться в разных точках, разлагаясь в спектр. Изображение оказывается искаженным. Устранение: используют ахроматические оптические системы, которые изготовлены из линз с разной дисперсией.

Сферическая аберрация заключается в том, что периферические части линзы сильнее отклоняют лучи, чем центральные. Вследствие этого изображение точки на экране имеет вид светлого пятна. Устранение: с помощью систем из вогнутых и выпуклых линз.

Астигматизм-недостаток оптической системы, при котором сферическая волна, проходя  оптическую систему, деформируется и перестает быть сферической. Одной точке предмета соответствует не одна точка изображения.

 

Вопрос №6

Полное внутреннее отражение наблюдается при падении света из более плотной среды на границу с менее плотной средой и состоит в следующем: если угол падения превышает предельный для данных сред угол, то преломление на границе раздела не происходит и падающий свет отражается полностью.

Волоконная оптика. Если свет направить на торец тонкого стеклянного волокна, окруженного оболочкой с меньшим показателем преломления угла, то свет будет распределяться по волокну, испытывая полное отражение на границе между стеклом и оболочкой.

Явление полного внутреннего отражения используется в световодах.

В медицине жгуты из тонких световодов используются для изготовления эндоскопов, которые применяются для визуального исследования полых внутренних органов.

С помощью отдельного световодного канала, уложенного в общий жгут, осуществляется передача лазерного излучения с целью лечебного воздействия на внутренние органы.

 

Вопрос №7

Оптическая система глаза. Глаз-центрированная оптическая система, главная оптическая ось которой проходит через центры роговицы, зрачка и хрусталика.

Светопроводящий аппарат глаза образован роговицей(собирающая линза), жидкостью передней камеры(собирающая линза), хрусталиком(собирающая, двояковыпуклая линза) и стекловидным телом(рассеивающая линза).

Световоспринимающий аппарат глаза-сетчатка, в которой находятся светочувствительные зрительные клетки-фоторецепторы(колбочки и палочки).

Угол зрения- угол между лучами, идущих от крайних точек предмета.

Оптическая сила глаза складывается из оптических сил роговицы, зрачка и хрусталика. При полностью расслабленной кольцевой мышце, оптическая сила глаза =около +60дптр (диоптрий).

Острота зрения равна отношению минимального углового размера символа(буквы), распознаваемого нормальным глазом к угловому размеру символа, распознаваемого пациентом. . В офтальмологии способность глаза к дальней аккомодации характеризуют остротой зрения (V)/

Аккомодация- приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов. Способность глаза приспосабливать фокусное расстояние(расстояние от оптического центра линзы до фокуса) хрусталика к расстоянию до наблюдаемого предмета.

 

Вопрос№8

Недостатки оптической системы

Близорукость. Такой глаз не может видеть удаленные предметы. Если хрусталик излишне выпукл, то оптическая сила глаза превышает норму. В этом случае положение заднего фокуса при ненапряженной кольцевой мышце оказывается перед сетчаткой. Для компенсации используют очки с рассеивающими линзами. Утехин разработал специальную гимнастику для глаз "Зоркость".Склеропластика-операция по укреплению склеры глазного яблока.

Дальнозоркость. Такой глаз может видеть удаленные предметы только при сильном напряжении кольцевой мышцы. Если выпуклость хрусталика недостаточна, то оптическая сила глаза меньше нормы. Положение заднего фокуса при ненапряженной кольцевой мышце оказывается за сетчаткой. Для компенсации используют собирательные линзы.

Астигматизм-недостаток светопроводящего аппарата глаза. Глаз не способен видеть взаимно перпендикулярные линии одинаково резко. Для компенсации используют цилиндрические линзы, асимметрия которых противоположна асимметрии глаза.

 

Вопрос №9

Поглощение света-явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе, происходящее вследствие преобразования энергии волны во внутреннюю энергию вещества или в энергию вторичного излучения.

В результате поглощения света могут происходить: нагревание вещества, ионизация атомов или молекул, фотохимические реакции, фотолюминесценция и т.д.

Закон Бугера-Ламберта: , где интенсивность плоской  монохроматической световой волны на входе в слой поглощающего вещества толщиной d и на выходе из него. µ-линейный коэффициент поглощения света веществом.

Спектр поглощения — зависимость показателя поглощения вещества от длины волны излучения. связан с преобразованием энергии волны во внутреннюю энергию вещества или в энергию вторичного излучения.

Оксигемометрия- метод определения количества оксигемоглобина в крови и измерения насыщения крови кислородом. Прибор-колориметр.

Концентрационная колориметрия-фотометрический метод по определению концентрации вещества в окрашенном растворе.

Коэффициент пропускания света: ,

где интенсивность плоской  монохроматической световой волны на входе в слой поглощающего вещества

Оптическая плотность: , где -коэффициен пропускания света, -толщина вещества, с-концентрация, -фотофизические свойства вещества.

 

Вопрос №10

Рассеяние света-явление, при котором распространяющийся в среде световой пучок отклоняется по всевозможным направлениям.

Необходимое условие для возникновения рассеивания света-наличие оптических неоднородностей, т.е. областей с иным, чем основная среда показателем преломления.

Рассеяние света в мутных средах(явление Тиндаля) с размерами неоднородностей не выше 0,2?, называют Релеевским рассеиванием. При прохождении немонохроматического света через мелкодисперсную мутную среду в рассеянном свете преобладает коротковолновое излучение. Согласно закону Релея, голубые и синие лучи рассеиваются сильнее, чем желтые и красные, обусловливая голубой цвет неба.

Закон Релея: интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны света. ,

где ?-длина волны.

Нефелометрия-метод определения концентрации вещества в коллоидном растворе. При этом сравнивают интенсивности рассеянного света в стандартном и исследуемом растворах. Растворы освещают боковым светом. В клинической лабораторной диагностике о содержании белка в моче судят по интенсивности светорассеяния, определяемого числом светорассеивающих частиц(нефелометрический метод анализа).

скачать dle 12.0




Скачать: OPTIKA_itogovaya_4.docx
Размер: 21,52 Kb
Скачали: 1411
Дата: 13-12-2014, 14:37