Гэрэл хугарах, тусах шинж чанартай гэдгийг хүн бүр мэддэг, ядаж сонссон. Гэхдээ энэ нь хэрхэн, эс тэгвээс ямар үндэслэлээр болдгийг зөвхөн геометрийн болон долгионы оптикийн томъёогоор тайлбарлаж чадна. Мөн энэ бүх сургаал нь манай эринээс гурван зууны өмнө Евклидийн нэвтрүүлсэн "туяа" гэсэн ойлголт дээр суурилдаг. Шинжлэх ухаанаар бол цацраг гэж юу вэ?
Гэрэл нь гэрлийн долгион хөдөлдөг шулуун шугам юм. Хэрхэн, яагаад - эдгээр асуултуудад долгионы оптикийн нэг хэсэг болох геометрийн оптикийн томъёогоор хариулдаг. Сүүлийнх нь цацрагийг долгион гэж үздэг гэж таамаглаж магадгүй.
Геометрийн оптикийн томьёо
Тэгш шугаман тархалтын хууль: ижил төрлийн орчинд байгаа туяа шулуун шулуун тархах хандлагатай. Өөрөөр хэлбэл, гэрэл хоёр цэгийн хоорондох хамгийн богино замаар дамждаг. Гэрлийн туяа нь цаг хугацаа хэмнэхийг хичээдэг гэж та хэлж болно. Энэ хууль нь сүүдэр ба хагас бүрхэвчийн үзэгдлийг тайлбарладаг.
Жишээ нь, гэрлийн эх үүсвэр нь өөрөө жижиг хэмжээтэй эсвэл маш хол зайд байрладаг болхэмжээг үл тоомсорлож болно, гэрлийн туяа нь тод сүүдэр үүсгэдэг. Харин гэрлийн эх үүсвэр том эсвэл маш ойрхон байвал гэрлийн туяа нь бүдэг бадаг сүүдэр үүсгэдэг.
Бие даасан дэлгэрүүлэх хууль
Гэрлийн туяа нь бие биенээсээ хамааралгүйгээр тархах хандлагатай байдаг. Өөрөөр хэлбэл, тэд нэг төрлийн орчинд бие биенээ огтолж эсвэл дайран өнгөрвөл бие биедээ ямар ч байдлаар нөлөөлөхгүй. Цацрагууд өөр туяа байдгийг мэдэхгүй байх шиг байна.
Тусгалын хууль
Хүн лазер заагчийг толинд зааж байна гэж төсөөлье. Мэдээжийн хэрэг, туяа толин тусгалаас тусах бөгөөд өөр орчинд тархах болно. Толинд перпендикуляр болон эхний цацрагийн хоорондох өнцгийг тусгалын өнцөг, толины перпендикуляр ба хоёр дахь цацрагийн хоорондох өнцгийг ойлтын өнцөг гэж нэрлэдэг. Эдгээр өнцөг нь тэнцүү байна.
Геометрийн оптикийн томьёо нь хэний ч санаанд оромгүй олон нөхцөл байдлыг харуулдаг. Жишээлбэл, тусгалын хууль нь "шууд" толинд бид өөрсдийгөө яг байгаагаар нь харж чаддаг, муруй гадаргуу нь яагаад өөр дүр төрхийг үүсгэдэг болохыг тайлбарладаг.
Томъёо:
a - тусах өнцөг, b - тусгах өнцөг.
a=b
Хугарлын хууль
Тулах туяа, хугарлын туяа, толинд перпендикуляр нэг хавтгайд байрладаг. Хэрэв туссан өнцгийн синусыг хугарлын өнцгийн синусанд хуваавал n утгыг олж авах бөгөөд энэ нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн хувьд тогтмол байна.
n нь эхний зөөвөрлөгчийн цацраг хоёр дахь руу ямар өнцгөөр дамжиж, эдгээр зөөвөрлөгчүүдийн найрлага хэрхэн хамааралтай болохыг харуулдаг.
Томъёо:
i - ослын өнцөг. r - хугарлын өнцөг. n21 - хугарлын илтгэгч.
sin i/sin r=n2/ 1= n21
Гэрлийн эргэлтийн хууль
Гэрлийн урвуу хуулинд юу гэж заасан байдаг вэ? Хэрэв цацраг нэг чиглэлд сайн тодорхойлогдсон траекторийн дагуу тархвал эсрэг чиглэлд ижил замыг давтах болно.
Үр дүн
Геометрийн оптикийн томьёо бага зэрэг хялбаршуулсан хэлбэрээр гэрлийн туяа хэрхэн ажилладагийг тайлбарладаг. Үүнд хэцүү зүйл байхгүй. Тиймээ, геометрийн оптикийн томьёо, хуулиуд нь орчлон ертөнцийн зарим шинж чанарыг үл тоомсорлодог ч шинжлэх ухаанд тэдний ач холбогдлыг дутуу үнэлж болохгүй.
