Оптика физика 8 класс формулы – Оптика — Основные формулы

Содержание

Оптика — Основные формулы

1. Фотометрия и светотехника
1.1 Поток излучения

Φ — поток излучения,
W — энергия излучения,
t — время прохождения энергии излучения.

1.2 Сила света

I — сила света,
Φ — поток излучения,
Ω — телесный угол, через который проходит поток излучения.

1.3 Освещенность

E — освещенность,
Φ — поток излучения,
σ — площадь, через которую проходит поток излучения.

1.4 Яркость источника света

L — яркость источника света,
I — сила света,
σ — площадь видимой светящейся поверхности.

1.5 Коэффициент поглощения

α — коэффициент поглощения,
Φα — световой поток, поглощенный телом,
Φi — световой поток, падающий на тело.

1.6 Коэффициент отражения

ρ — коэффициент отражения,
Φρ — световой поток, отраженный телом,
Φi — световой поток, падающий на тело.

1.7 Коэффициент пропускания

τ — коэффициент пропускания,
Φτ — световой поток, пропущенный телом,
Φi — световой поток, падающий на тело.

2. Геометрическая оптика
2.1 Относительный показатель преломления

n — относительный показатель преломления для граничащих сред
n2 — абсолютный показатель преломления для второй среды,
n1 — абсолютный показатель преломления для первой среды.

2.2 Закон преломления света

i — угол отражения,
r — угол преломления,
n — относительный показатель преломления для граничащих сред.

2.3 Предельный угол полного внутреннего отражения

iпр — предельный угол полного внутреннего отражения,
n — относительный показатель преломления для граничащих сред.

2.4 Основная формула тонкой линзы

a — расстояние от источника света до линзы,
a’ — расстояние от линзы до изображения источника света,
f — фокусное расстояние линзы.

2.5 Основная формула сферического зеркала

a — расстояние от источника света до зеркала,
a’ — расстояние от зеркала до изображения источника света,
R — радиус кривизны зеркала,
f — фокусное расстояние зеркала.

2.6 Линейное увеличение

β — линейное увеличение линзы или зеркала,
h — высота источника света,
h’ — высота изображения источника света,
a — расстояние от источника света до линзы или зеркала,
a’ — расстояние от линзы или зеркала до изображения источника света.

2.7 Угловое увеличение

γ — угловое увеличение линзы или зеркала,
β — линейное увеличение линзы или зеркала.

2.8 Оптическая сила линзы

D — оптическая сила линзы,
f — фокусное расстояние.

2.9 Светосила линзы

E — светосила линзы,
d — диаметр линзы или диафрагмы, закрывающей линзу,
f — фокусное расстояние.

3. Оптические приборы
3.1 Увеличение лупы

N — увеличение лупы,
D — расстояние наилучшего видения человеческого глаза, обычно D=250 мм, при этом f также должно быть выражено в мм,
f — фокусное расстояние лупы.

3.2 Увеличение микроскопа

N — увеличение микроскопа,
N1 — увеличение окуляра микроскопа,
N

2 — увеличение объектива микроскопа,
D — расстояние наилучшего видения человеческого глаза, обычно D=250 мм, при этом f также должно быть выражено в мм,
f — фокусное расстояние системы линз микроскопа: окуляра и объектива.

3.3 Увеличение зрительной (подзорной) трубы

N — увеличение зрительной (подзорной) трубы,
f1 — фокусное расстояние объектива,
f2 — фокусное расстояние окуляра.

fizikazadachi.ru

Оптика — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Световые волны

К оглавлению…

Свет – это электромагнитные волны, длины волн которых лежат для среднего глаза человека в пределах от 400 до 760 нм. В этих пределах свет называется

видимым. Свет с наибольшей длиной волны кажется нам красным, а с наименьшей – фиолетовым. Запомнить чередование цветов спектра легко с помощью поговорки «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Первые буквы слов поговорки соответствуют первым буквам основных цветов спектра в порядке убывания длины волны (и соответственно возрастания частоты): «Красный – Оранжевый – Желтый – Зеленый – Голубой – Синий – Фиолетовый». Свет с большими, чем у красного, длинами волн, называется инфракрасным. Его наш глаз не замечает, но наша кожа фиксирует такие волны в виде теплового излучения. Свет с меньшими, чем у фиолетового, длинами волн, называется
ультрафиолетовым
.

Электромагнитные волны (и, в частности, световые волны, или просто свет) – это распространяющееся в пространстве и во времени электромагнитное поле. Электромагнитные волны поперечны – векторы электрической напряженности и магнитной индукции перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Световые волны, как и любые другие электромагнитные волны, распространяются в веществе с конечной скоростью, которая может быть рассчитана по формуле:

Формула Скорость электромагнитной волны в некоторой среде

где: ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества, ε0 и μ0 – электрическая и магнитная постоянные:

ε0 = 8,85419·10–12 Ф/м, μ0 = 1,25664·10–6 Гн/м. Скорость света в вакууме (где ε = μ = 1) постоянна и равна с = 3∙108 м/с, она также может быть вычислена по формуле:

Формула Скорость электромагнитной волны в вакууме

Скорость света в вакууме является одной из фундаментальных физических постоянных. Если свет распространяется в какой-либо среде, то скорость его распространения также выражается следующим соотношением:

Формула Связь скорости света в вакууме и веществе

где: n – показатель преломления вещества – физическая величина, показывающая во сколько раз скорость света в среде меньше чем в вакууме. Показатель преломления, как видно из предыдущих формул, может быть рассчитан следующим образом:

Формула Показатель преломления

  • Свет переносит энергию. При распространении световых волн возникает поток электромагнитной энергии. 
  • Световые волны испускаются в виде отдельных квантов электромагнитного излучения (фотонов) атомами или молекулами.

Кроме света существуют и другие виды электромагнитных волн. Далее они перечислены по уменьшению длины волны (и соответственно, по возрастанию частоты):

  • Радиоволны;
  • Инфракрасное излучение;
  • Видимый свет;
  • Ультрафиолетовое излучение;
  • Рентгеновское излучение;
  • Гамма-излучение.

 

Интерференция

К оглавлению…

Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. Оно связано с перераспределением световой энергии в пространстве при наложении так называемых когерентных волн, то есть волн, имеющих одинаковые частоты и постоянную разность фаз. Интенсивность света в области перекрытия пучков имеет характер чередующихся светлых и темных полос, причем в максимумах интенсивность больше, а в минимумах меньше суммы интенсивностей пучков. При использовании белого света интерференционные полосы оказываются окрашенными в различные цвета спектра.

Для расчета интерференции используется понятие оптической длины пути. Пусть свет прошел расстояние L в среде с показанием преломления n. Тогда его оптическая длина пути рассчитывается по формуле:

Формула Оптическая длина пути

Для интерференции необходимо наложение хотя бы двух лучей. Для них вычисляется оптическая разность хода (разность оптических длин) по следующей формуле:

Формула Оптическая разность хода двух лучей

Именно эта величина и определяет, что получится при интерференции: минимум или максимум. Запомните следующее: интерференционный максимум (светлая полоса) наблюдается в тех точках пространства, в которых выполняется следующее условие:

Формула Условие интерференционного максимума

Разность фаз колебаний при этом составляет:

Формула Условие интерференционного максимума

При m

= 0 наблюдается максимум нулевого порядка, при m = ±1 максимум первого порядка и так далее. Интерференционный минимум (темная полоса) наблюдается при выполнении следующего условия:

Формула Условие интерференционного минимума

Разность фаз колебаний при этом составляет:

Формула Условие интерференционного минимума

При первом нечетном числе (единица) будет минимум первого порядка, при втором (тройка) минимум второго порядка и т.д. Минимума нулевого порядка не бывает.

 

Дифракция. Дифракционная решетка

К оглавлению…

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий, размеры которых сопоставимы с длиной волны света (огибание светом препятствий). Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени (то есть быть там, где его быть не должно). Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется

дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.

Дифракционные решетки представляют собой периодические структуры, выгравированные специальной делительной машиной на поверхности стеклянной или металлической пластинки. У хороших решеток параллельные друг другу штрихи имеют длину порядка 10 см, а на каждый миллиметр приходится до 2000 штрихов. При этом общая длина решетки достигает 10–15 см. Изготовление таких решеток требует применения самых высоких технологий. На практике применяются также и более грубые решетки с 50–100 штрихами на миллиметр, нанесенными на поверхность прозрачной пленки.

При нормальном падении света на дифракционную решетку в некоторых направлениях (помимо того, в котором изначально падал свет) наблюдаются максимумы. Для того, чтобы наблюдался интерференционный максимум, должно выполняться следующее условие:

Формула дифракционной решетки

где: d – период (или постоянная) решетки (расстояние между соседними штрихами), m – целое число, которое называется порядком дифракционного максимума. В тех точках экрана, для которых это условие выполнено, располагаются так называемые главные максимумы дифракционной картины.

 

Законы геометрической оптики

К оглавлению…

Геометрическая оптика – это раздел физики, в котором не учитываются волновые свойства света. Основные законы геометрической оптики были известны задолго до установления физической природы света.

Оптически однородная среда — это среда, во всем объеме которой показатель преломления остаётся неизменным.

Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Этот закон приводит к представлению о световом луче как о геометрической линии, вдоль которой распространяется свет. Следует отметить, что закон прямолинейного распространения света нарушается и понятие светового луча утрачивает смысл, если свет проходит через малые отверстия, размеры которых сравнимы с длиной волны (в этом случае наблюдается дифракция).

На границе раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться так, что часть световой энергии будет распространяться после отражения по новому направлению, а частично пройти через границу и распространяться во второй среде.

Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения γ равен углу падения α. Заметьте, что все углы в оптике измеряются от перпендикуляра к границе раздела двух сред.

Закон преломления света (закон Снеллиуса): падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред, и определяется выражением:

Формула Закон преломления света на границе двух прозрачных сред

Закон преломления был экспериментально установлен голландским ученым В.Снеллиусом в 1621 году. Постоянную величину n21 называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления.

Среду с большим значением абсолютного показателя называют оптически более плотной, а с меньшим – менее плотной. При переходе из менее плотной среды в более плотную луч «прижимается» к перпендикуляру, а при переходе из более плотной в менее плотную – «удаляется» от перпендикуляра. Единственный случай, когда луч не преломляется, это если угол падения равен 0 (то есть лучи перпендикулярны границе раздела сред).

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную n2 < n1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать явление полного внутреннего отражения, то есть исчезновение преломленного луча. Это явление наблюдается при углах падения, превышающих некоторый критический угол αпр, который называется предельным углом полного внутреннего отражения. Для угла падения α = αпр, sinβ = 1, так как β = 90°, это значит, что преломленный луч идет вдоль самой границы раздела, при этом, согласно закону Снеллиуса, выполняется следующее условие:

Формула Полное внутреннее отражение

Как только угол падения становиться больше предельного, то преломленный луч уже не просто идет вдоль границы, а он и вовсе не появляется, так как его синус теперь уж должен быть больше единицы, а такого не может быть.

 

Линзы

К оглавлению…

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линзу называют тонкой.

Линзы бывают собирающими и рассеивающими. Если показатель преломления линзы больше, чем окружающей среды, то собирающая линза в середине толще, чем у краев, рассеивающая линза, наоборот, в средней части тоньше. Если показатель преломления линзы меньше, чем окружающей среды, то всё наоборот.

Прямая, проходящая через центры кривизны сферических поверхностей, называется главной оптической осью линзы. В случае тонких линз можно приближенно считать, что главная оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, которую принято называть оптическим центром линзы. Луч света проходит через оптический центр линзы, не отклоняясь от первоначального направления. Все прямые, проходящие через оптический центр, называются побочными оптическими осями.

Если на линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после прохождения через линзу лучи (или их продолжения) соберутся в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы. У тонкой линзы имеются два главных фокуса, симметрично расположенных относительно линзы на главной оптической оси. У собирающих линз фокусы действительные, у рассеивающих – мнимые. Расстояние между оптическим центром линзы O и главным фокусом F называется фокусным расстоянием. Оно обозначается той же буквой F.

Правила построения хода луча в линзах

К оглавлению…

Правила построения хода луча в линзах

Формула линзы

К оглавлению…

Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображение – это точка пространства, где пересекаются лучи (или их продолжения), испущенные источником после преломления в линзе. Изображения бывают прямыми и перевернутыми, действительными (пересекаются сами лучи) и мнимыми (пересекаются продолжения лучей), увеличенными и уменьшенными.

Положение изображения и его характер можно определить с помощью геометрических построений. Для этого используют свойства некоторых стандартных лучей, ход которых известен. Это лучи, проходящие через оптический центр или один из фокусов линзы, а также лучи, параллельные главной или одной из побочных оптических осей.

Для простоты можно запомнить, что изображение точки будет точкой. Изображение точки, лежащей на главной оптической оси, лежит на главной оптической оси. Изображение отрезка – отрезок. Если отрезок перпендикулярен главной оптической оси, то его изображение перпендикулярно главной оптической оси. А вот если отрезок наклонен к главной оптической оси под некоторым углом, то его изображение будет наклонено уже под некоторым другим углом.

Изображения можно также рассчитать с помощью формулы тонкой линзы. Если кратчайшее расстояние от предмета до линзы обозначить через d, а кратчайшее расстояние от линзы до изображения через f, то формулу тонкой линзы можно записать в виде:

Формула тонкой линзы

Величину D, обратную фокусному расстоянию. называют оптической силой линзы. Единица измерения оптической силы является 1 диоптрия (дптр). Диоптрия – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м.

Фокусным расстояниям линз принято приписывать определенные знаки: для собирающей линзы F > 0, для рассеивающей F < 0. Оптическая сила рассеивающей линзы также отрицательна.

Величины d и f также подчиняются определенному правилу знаков: f > 0 – для действительных изображений; f < 0 – для мнимых изображений. Перед d знак «–» ставится только в том случае, когда на линзу падает сходящийся пучок лучей. Тогда их мысленно продлевают до пересечения за линзой, помещают туда воображаемый источник света, и определяют для него расстояние d.

В зависимости от положения предмета по отношению к линзе изменяются линейные размеры изображения. Линейным увеличением линзы Γ называют отношение линейных размеров изображения и предмета. Для линейного увеличения линзы существует формула:

Формула Линейное увеличение линзы

Во многих оптических приборах свет последовательно проходит через две или несколько линз. Изображение предмета, даваемое первой линзой, служит предметом (действительным или мнимым) для второй линзы, которая строит второе изображение предмета и так далее.

educon.by

Основные формулы по физике для 8 класса

Формулы по физике

8 класс

Количество теплоты при нагревании

Q=c*m*(t2t1)=с*m*∆t

Q – количество теплоты [Дж] (Джоуль)

с – удельная теплоёмкость [Дж/(кг*ºС), Дж/(кг*ºК)] (Джоуль на килограмм-градус Цельсия, Джоуль на килограмм-градус Кельвина)

m – масса [кг] (килограмм)

t2 – конечная температура [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)

t1 – начальная температура [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)

∆t – изменение температуры [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)

Q>0 – выделение, отдача тепла (энергии)

Q<0 – поглощение, забор тепла (энергии)

Теплота сгорания

Q=q*m

Q – количество теплоты [Дж] (Джоуль)

q – удельная теплота сгорания [Дж/кг] (Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

Теплота плавления

Q=λ*m

Q – количество теплоты [Дж] (Джоуль)

λ – удельная теплота плавления [Дж/кг] (Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

В течение процесса плавления (отвердевания) температура остается постоянной!

Теплота парообразования

Q=L*m

Q – количество теплоты [Дж] (Джоуль)

L – удельная теплота парообразования [Дж/кг] (Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

В течение процесса парообразования (конденсации) температура остается постоянной!

Сила электрического тока

I=hello_html_m15521428.gif

I – сила тока [А] (Ампер)

q – заряд [Кл] (Кулон)

t – время [с] (секунда)

hello_html_m1184d3e2.jpgА – Амперметр, прибор для измерения силы тока, подключается последовательно.

Электрическое напряжение

U=hello_html_m6e3e920.gif

U – напряжение [В] (Вольт)

А – работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

q – заряд [Кл] (Кулон)

hello_html_7a8d523c.jpgV – вольтметр, прибор для измерения напряжения, подключается параллельно

Сопротивление проводника

R=ρ*hello_html_m2e8aefa4.gif

R – сопротивление проводника [Ом] (Ом)

ρ – удельное сопротивление [Ом*мм2/м, Ом*м] (Ом-квадратный миллиметр на метр, Ом-метр)

l – длина проводника [м] (метр)

s – площадь поперечного сечения проводника [мм22] (квадратный миллиметр, квадратный метр)

Закон Ома

I=hello_html_29335c38.gif

I – сила тока [А] (Ампер)

R – сопротивление проводника [Ом] (Ом)

U – напряжение [В] (Вольт)

Сопротивление проводника не зависит от силы тока или напряжения, зависит только от геометрических параметров (длина, площадь поперечного сечения и удельное сопротивление материала)

Соединение проводников

1hello_html_31ffacd3.jpg)Последовательное

Rобщее=R1+R2

Iобщая=I1=I2

Uобщее=U1+U2

2hello_html_3f97989c.jpg)Параллельное

hello_html_m220fd3fd.gif=hello_html_m683cf759.gif+hello_html_1459ebe7.gif

Iобщая=I1+I2

Uобщее=U1=U2

Работа электрического тока

A=I*U*t

А – работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

I – сила тока [А] (Ампер)

U – напряжение [В] (Вольт)

t – время [с] (секунда)

Закон Джоуля-Ленца

Q=I2*R*t

Q – количество теплоты, выделяющееся на проводнике [Дж] (Джоуль)

I – сила тока [А] (Ампер)

R – сопротивление проводника [Ом] (Ом)

t – время [с] (секунда)

Мощность электрического тока

P=hello_html_2078ea03.gif=I*U

P – мощность электрического тока [Вт] (Ватт)

А – работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

t – время [с] (секунда)

I – сила тока [А] (Ампер)

U – напряжение [В] (Вольт)

Основные формулы работы электрического тока (теплоты) и мощности

Три закона распространения света

  1. В однородной среде свет распространяется равномерно и прямолинейно

  2. При отражении света от поверхности угол падения равен углу отражения (углом падения/отражения называется угол между падающим/отражённым лучом и перпендикуляром к поверхности)

  3. При переходе света из одной среды в другую луч преломляется. При переходе света из менее плотной среды в более плотную луч отклоняется ближе к перпендикуляру к поверхности, и наоборот.

hello_html_3412910d.jpghello_html_m33004dc2.gif=hello_html_22bb70ca.gif

α – угол падения

β – преломлённый угол

n1 – показатель преломления более плотной среды (β)

n2 – показатель преломления менее плотной среды (α)

Оптическая сила линзы

D=hello_html_m41b6cae9.gif

D – оптическая сила линзы [дптр] (диоптрия)

F – фокусное расстояние линзы [м] (метр)

Формула тонкой линзы

hello_html_m41b6cae9.gif=hello_html_m39b54347.gif+hello_html_284e19f5.gif

F – фокусное расстояние линзы [м] (метр)

f – расстояние от линзы до изображения [м] (метр)

d – расстояние от предмета до линзы [м] (метр)

infourok.ru

Формулы для решения задач по физике


п/п
Наименование параметраФормулаОбозначения
5.1Формула тонкой линзыa ― расстояние от оптического центра линзы до предмета; b ― расстояние от оптического центра линзы до изображения; f ― фокусное расстояние линзы
5.2Закон преломления
n1 — показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела; α — угол падения света — угол между падающим на поверхность лучом и нормалью к поверхности; n2 — показатель преломления среды, в которую свет попадает, пройдя границу раздела; β — угол преломления света — угол между прошедшим через поверхность лучом и нормалью к поверхности
5.3Разность хода лучей, отраженных от тонкой пленки

если n < n1;

если n > n1
n — показатель преломления пленки; n1 — показатель преломления среды; d — толщина пленки; φ — угол падения;
слагаемое λ/2 учитывает, что при отражении луча от оптически более плотной среды фаза изменяется на 180°
5.4Радиус k-той зоны Френеля для сферической волныа ― расстояние диафрагмы с круглым отверстием от точечного источника света, b ― расстояние диафрагмы от экрана, k ― номер зоны Френеля, λ ― длина волны
5.5Радиус k-той зоны Френеля для плоской волныb ― расстояние диафрагмы от экрана, k ― номер зоны Френеля, λ ― длина волны
5.6Условие главных максимумов интенсивности при дифракции на дифракционной решетке

Если свет падает на решётку под углом θ

d ― постоянная решетки; φ ― угол, под которым виден дифракционный максимум; λ ― длина волны; m ― порядок или порядковый номер максимума или порядок спектра
5.7Разрешающая сила дифракционной решеткиΔλ ― наименьшая разность длин волн двух соседних спектральных линий (λ и λ+Δλ), при которой эти линии могут быть видны раздельно в спектре, полученной посредством данной решетки, N ― число штрихов решетки; k ― порядковый номер дифракционного максимума
5.8Угловая дисперсия дифракционной решеткиk ― порядковый номер спектра, d ― постоянная решетки, φ ― угол отклонения луча, λ ― длина волны света
5.9Условие минимумов интенсивности при дифракции на щелиa ― ширина щели, φ ― угол, под которым виден дифракционный минимум, k ― порядок спектра, λ ― длина волны
5.10Условие максимумов интенсивности при дифракции на щели
В центре дифракционной картины также максимум
a ― ширина щели, φ ― угол, под которым виден дифракционный максимум, k ― порядок спектра, λ ― длина волны
5.11Условие главных дифракционных минимумов при дифракции на нескольких щелях
Условие главных дифракционных максимумов
Условие дополнительных дифракционных минимумов


Для двух щелей между двумя главными максимумами располагается один дополнительный минимум. Между каждыми двумя главными максимумами при трех щелях располагается два дополнительных минимума, при четырех ― три и т.д.
a ― ширина щели, φ ― угол, под которым виден дифракционный минимум, k ― порядок спектра, λ ― длина волны
5.12Ширина интерференционных полос на экране при дифракции на двух щеляхλ ― длина волны, L ― расстояние от щелей до экрана, d ― расстояние между щелями
5.13Формула Вульфа-Брэггаd ― расстояние между атомными плоскостями кристалла, θ ― угол скольжения (угол между направлением пучка рентгеновских лучей и гранью кристалла), определяющий направление, в котором имеет место зеркальное отражение излучений (дифракционный максимум), k ― порядок максимума, λ ― длина волны.
5.14Закон МалюсаI ― интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анализатор; I0 ― интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор; α ― угол между направлением колебаний светового вектора волны, падающей на анализатор, и плоскостью пропускания анализатора.
5.15Закон БрюстераiБ ― угол падения, при котором отраженная световая волна полностью поляризована; n21 ― относительный показатель преломления.
5.16Энергия фотонаh = 6,63∙10−34 Дж∙с ― постоянная Планка, с = 3∙108 м/с ― скорость света в вакууме, λ ― длина волны
5.17Работа выхода из металлаh = 6,63∙10−34 Дж∙с ― постоянная Планка, с = 3∙108 м/с ― скорость света в вакууме, λ0 ― длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта
5.18Формула Эйнштейна для фотоэффекта
или
m ― масса электрона, А ― работа выхода; v ― скорость электрона, рэ ― импульс электрона
5.19«Красная граница» фотоэффекта для данного металлаλ0 ― максимальная длина волны излучения; ν0 — минимальная частота, при которой фотоэффект еще возможен
5.20Масса фотонаh = 6,63∙10−34 Дж∙с ― постоянная Планка, с ― скорость света в вакууме, hν ― энергия фотона
5.21Импульс фотонаh = 6,63∙10−34 Дж∙с ― постоянная Планка, λ ― длина волны
5.22Радиус светлых колец Ньютона в отраженном свете
вывод формулы
k ― номер кольца, λ ― длина волны падающего света, R ― радиус кривизны линзы, n ― показатель преломления среды, заполняющей пространство между пластинкой и линзой
5.23Расстояние между двумя соседними максимумами (или минимумами) в опыте Юнга
Главный максимум, соответствующий m = 0, проходит через точку О. Вверх и вниз от него располагаются максимумы (минимумы) первого (m = 1), второго (m = 2) порядков и т. д.
Между минимумами m-го порядка находится 2m интервалов Δx, т. е.
5.24Зеркала Френеля
Ширина b полос интерференции на экране
l ― расстояние от изображения источника света до экрана, d ― расстояние между двумя изображениями источника света, λ ― длина волны света
5.25Сериальная формула, определяющая длину волны λ света, излучаемого или поглощаемого атомом водорода при переходе электрона с одной орбиты на другую

Энергия фотона

Длины волн спектральных линий водородоподобных атомов всех серий определяются формулой


knСерияОбласть
12, 3, 4…ЛайманаУльтрафиолетовая
23, 4, 5…Бальмеравидимая
34, 5, 6…Пашенаинфракрасная
45, 6, 7…Бреккетаинфракрасная
56, 7, 8…Пфундаинфракрасная
R = 1,097∙107 м−1 ― постоянная Ридберга;

с ― скорость света в вакууме;

Z ― число протонов в ядре

На рисунке n = 2, серия Бальмера

5.26Радиус стационарной орбиты с номером nε0 ― электрическая постоянная; h ― постоянная Планка; m ― масса электрона; e ― заряд электрона
5.27Изменение длины волны Δλ фотона при рассеянии его на электроне на угол θ (эффект Комптона)m ― масса электрона отдачи; λ и λ’ ― длины волн; c ― скорость света в вакууме; h ― постоянная Планка
5.28Длина волны де Бройля для движущейся частицы
а) в классическом приближении (v << с; р = m0v)

в релятивистском случае (скорость v частицы сравнима со скоростью с света в вакууме


h ― постоянная Планка, p ― импульс частицы, m0 ― масса покоя частицы, T ― кинетическая энергия частицы
5.29Давление, производимое светом при нормальном паденииЕе ― облученность поверхности; с ― скорость света в вакууме; w ― объемная плотность энергии излучения; ρ ― коэффициент отражения
5.30Закон Стефана-БольцманаRe ― излучательная способность абсолютно черного тела; Т ― термодинамическая температура; σ ― постоянная Стефана-Больцмана (σ = 5,67∙10−8 Вт/(м2∙К4))
5.31Излучательная (лучеиспускательная) способность серого телааТ ― коэффициент черноты (коэффициент излучения) серого тела; Т ― термодинамическая температура; σ ― постоянная Стефана-Больцмана (σ = 5,67∙10−8 Вт/(м2∙К4))
5.32Закон смещения Винаλm ― длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения; b ― постоянная закона смещения Вина (b = 2,90∙10−3 м∙К)
5.33Формула Планка ― спектральная плотность излучательности (энергетической светимости) абсолютно черного тела; λ ― длина волны; с ― скорость света в вакууме; k ― постоянная Больцмана; Т ― термодинамическая температура; h ― постоянная Планка
5.34Зависимость максимальной спектральной плотности энергетической светимости черного тела от температурыС ― постоянная [С = 1,30∙10−5 Вт/(м3∙К5)], T ― термодинамическая температура
5.35Формула Рэлея-Джинса для спектральной плотности энергетической светимости черного телаν ― частота излучения, с ― скорость света в вакууме, k ― постоянная Больцмана, T ― термодинамическая температура
5.36Связь радиационной Тp и истинной Т температураТ ― поглощательная способность серого тела
5.37Эффект Доплера в релятивистском случае

ν ― частота электромагнитного излучения, воспринимаемого наблюдателем; ν0 ― собственная частота электромагнитного излучения, испускаемого неподвижным источником; β = v/c ― скорость источника электромагнитного излучения относительно наблюдателя; с ― скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме; θ ― угол между вектором v и направлением наблюдения, измеренный в системе отсчета, связанной с наблюдателем
5.38Угол поворота φ плоскости поляризации оптически активными веществами:
в твердых телах

в чистых жидкостях

в растворах

φ = αdφ = [α]ρdφ = [α]Сdα — постоянная вращения; d — длина пути, пройденного светом в оптически активном веществе;
[α] — удельное вращение; ρ — плотность жидкости;
С — массовая концентрация оптически активного вещества в растворе
5.39Давление светаЕе ― облученность поверхности; с ― скорость электромагнитного излучения в вакууме; ρ ― коэффициент отражения
5.40Сила света точечного источника
Единица измерения силы света ― кандела (кд)
Ф ― световой поток (энергия световых волн, переносимая в единицу времени)
5.41Телесный угол ― отношение площади ΔS поверхности шарового сегмента к квадрату радиуса r сферы
Единица измерения силы света ― стерадиан (стер)
5.42Световой поток
Единица измерения светового потока ― люмен (лм)
I ― cила света точечного источника; ΔΩ ― телесный угол
5.43Яркость источника света ― отношение силы света I источника в определенном направлении к проекции S светящейся поверхности на площадь, перпендикулярную к этому направлению
Единица яркости ― нит (нт)
5.44Освещенность ― световой поток, падающий на единицу площади освещаемой поверхности
5.45Закон освещенности от точечного источника света
Единица освещенности ― 1 лк (люкс)
I ― cила света точечного источника; r ― расстояние от источника света до освещаемой поверхности; α ― угол падения света

reshenie-zadach.com.ua

физика, 8 класс. Закон отражения: формула

Сегодня мы расскажем о законе отражения света. Мы также выделим часть линейной оптики, к которой относится это явление.

Школа и свет

закон отражения

В первый класс дети идут с нетерпением. Им интересно, что значит учиться, их захватывает возня с учебниками и тетрадками. Но дисциплина – вещь строгая. Да и психологические законы замкнутой группы детей достаточно жестокие. Поэтому со школой более взрослые ученики ассоциируют только нежелание ходить туда. Тем не менее при креативном подходе к самим знаниям, можно изменить взгляд на мир уроков и дневников. Сегодня мы расскажем об одном важном понятии оптики. Физика 8 класса дает это явление как законы преломления и отражения света.

Волна и свет

закон отражения света 8 класс

Как ни странно это звучит, но свет – это волна. «В каких морях?» – спросят школьники. И мы ответим: «В электромагнитных». Начало этой сложной системе дает движущийся заряженный объект. В прямом смысле этого слова. Если экспериментатор наэлектризует кусочек янтаря и быстро побежит с ним, то в процессе движения возникнет очень слабое и очень короткое электромагнитное поле. Источником больших полей, которые пронизывают всю вселенную, являются в основном звезды. Солнце тоже объект с ненулевым зарядом, поэтому Земля буквально «купается» в созданных им частицах и электромагнитных полях. А свет – это квант электромагнитного поля, а значит, можно к нему применить закон отражения.

Отражение, преломление, поглощение

Итак, в чем же суть закона? В следующем:

  1. Если на гладкую поверхность падает пучок света, то он, нормаль к поверхности в точке падения и отраженный свет лежат в одной плоскости.
  2. Угол наклона падающего пучка к нормали равен углу наклона отраженного света.

Иногда учеников школы пугает непонятное слово «нормаль». Но оно совсем не страшное. Это всего лишь перпендикуляр к данной точке поверхности. И нормаль чаще всего воображаемая линия, ее надо додумывать для того, чтобы решить задачу.

Угол падения равен углу отражения

оптика физика 8 класс

Чем вредна эта формулировка закона отражения света? 8 класс часто уменьшает количество слов в школьных правилах, чтобы лучше запомнить их. Но даже линейная оптика – предмет, в котором имеет значение вектор действия и распространения. То есть важны не только взаимные углы пучков света, но и направление их распространения. В данном случае важно не забывать, что для падающего, отраженного изображения и нормали к поверхности в точке падения есть только одна плоскость.

Виды отражения

Казалось бы, проще этого правила и быть не может. Но и здесь есть свои особенности:

  1. Встречаясь с диэлектриком, свет вызывает в его атомах колебания диэлектрической поляризации. Это приводит к тому, что каждая точка среды становится вторичным источником волн. Складываясь, они порождают отраженный, преломленный и рассеянный свет.
  2. Попадая на проводящий материал, электромагнитное излучение вызывает колебания электронов. Материал стремится скомпенсировать возникающий ток, отчего возникает почти полное отражение. Поэтому металл такой блестящий.
  3. Диффузное отражение возникает, когда поверхность имеет шероховатости. Их размер должен превышать длину волны падающего излучения. Однако может возникнуть ситуация, при которой коротковолновое фиолетовое излучение рассеивается, а длинноволновое красное отлично отражается.
  4. Внутреннее отражение. Если свет падает из более плотной среды в более разреженную (например, из воды в воздух), то при определенном угле весь пучок отражается обратно. Закон полного отражения связан с разностью показателей преломления света в среде. Его формула выражается так:

где j – угол, при котором наступает полное внутреннее отражение, а n2 и n1 – показатели преломления двух сред.

Что и когда отражается?

закон полного отражения

Помимо школьных уроков и скучных задач, закон отражения, формулу которого мы привели чуть выше, можно наблюдать и в других случаях:

  1. Когда волны звука отражаются от твердых поверхностей, они возвращаются обратно в виде эха. Именно из-за этого эффекта голоса детей звучат громче в закрытом дворе, чем на берегу реки. Пустая комната сразу после ремонта тоже дает эхо, а мебель, которую туда ставят потом, поглощает колебания воздуха.
  2. Разведывательные корабли пускают впереди себя волны ультразвука, по скорости отражения которых можно судить о рельефе дна.
  3. Радиоволны отражаются от самолетов, что и позволяет определить их местонахождение в воздухе.
  4. При медицинском исследовании ультразвук отражается от границы органов и дает специалистам возможность судить о происходящих внутри человека процессах, не разрезая ткани.

Зеркало и Китай

закон отражения формула

Однако не стоит думать, что отражение – это изобретение новейшее. Как только люди научились получать чистый металл (бронза), женщины тут же захотели знать, как они выглядят.

Чтобы материал лучше отражал, его поверхность долго шлифовали вручную. А так как смотреться можно было только в одну сторону бронзового диска, другую украшали каким-нибудь рисунком.

В Древнем Китае некоторые мастера умели делать зеркала, тайна которых не разгадана до сих пор. Если солнечный зайчик от гладкой стороны такого предмета направить на белую стену или лист бумаги, то в круге света… проявится картинка, выгравированная на обратной стороне. Суть этого явления не смогли объяснить даже современные методы исследования. Предположения о том, как это происходит, такие:

  1. Рисунок вдавливается насквозь, потом одна сторона ошлифовывается, а разница в структуре металла остается.
  2. Медный расплав льется в подготовленный заранее шаблон, и более толстый слой металла (где у рисунка выпуклость) застывает в немного иной форме, чем тонкий элемент. Эта разница остается и после шлифовки.
  3. Гладкая сторона зеркала травится кислотой. После обработки разница в цвете незаметна, но при этом в ярком солнечном свете интенсивность отраженного изображения разная.
  4. На зеркальную часть предмета рисунок наносится медью другого сорта.
  5. Изображение вырезают на тыльной стороне зеркала, когда лицевая часть уже отшлифована до определенной степени. Давление воздействует на обе части предмета. Зеркальная сторона покрывается как бы серией микровыпуклостей, которые соответствуют рисунку. Еще одна шлифовка завершает работу, придавая созданным буграм и впадинам более гладкий вид.

Трудно поверить в то, что в век атомной спектроскопии и рентгеновского исследования материи еще существуют загадки, связанные с отражением, но факты – вещь упрямая.

fb.ru

Формулы по физике 8 класс

Путь

S=Vt

метр

Скорость

V=S/t

метр/секунда

Плотность

p=m/v

килограмм/метр3

Масса

m=pv

килограмм

Сила тяжести

F=mg

Ньютон

Давление твердых тел

p=F/S

Паскаль

Давление в жидкостях

p=pgh

Паскаль

Гидравлический пресс

F1/F2=S2/S1

 

Закон Архимеда

F=pжVтg

Ньютон

Механическая работа

A=FS

Джоуль

Мощность

N=A/t

Ватт

КПД

КПД=Ап/Aз100%=Qп/Qз100%

%

Кинетическая энергия

E=mv2/2

Джоуль

Потенциальная энергия

E=mgh

Джоуль

Количество теплоты

Q=cm(t2-t1 )

Джоуль

Теплота сгорания

Q=qm

Джоуль

Теплота парообразования

Q=Lm

Джоуль

Закон Ома

I=U/R

Ампер

Сопротивление проводника

R=pl/s

Ом

Последовательное соединение проводников

Сила тока

I=I1=I1

Ампер

Напряжение

U=U1+U2

Вольт

Сопротивление

R=R1+R2

Ом

Параллельное соединение проводников

Сила тока

I=I1+I2

Ампер

Напряжение

U=U1=U2

Вольт

Сопротивление

1/R=1/R1+1/R2

Ом

Работа тока

A=IUt

Джоуль

Мощность тока

P=A/t=UI

Ватт

Тепловое действие тока

Q=I2Rt

Джоуль

fizikahelp.ru

Лекции по физике. Оптика.Геометрическая оптика

Оптика — раздел физики, который изучает природу света, световые явления и взаимодействие света с веществом.

Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика является частью общего учения об электромагнитном поле.

В зависимости от круга рассматриваемых явлений оптику делят на геометрическую (лучевую), волновую (физическую), квантовую (корпускулярную).

1. Основные законы геометрической оптики.

Еще до установления природы света были известны следующие законы:

Закон прямолинейного распространения света — свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно.

Световой луч — линия, вдоль которой переносится световая энергия. В однородной среде лучи света представляют собой прямые линии.

Закон независимости световых пучков — эффект, производимый отдельным пучком, не зависит от того, действуют ли одновременно остальные пучки или они устранены.

Закон отражения — отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения; угол отражения равен углу падения i1:

Закон преломления — луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла

падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред,

где относительный показатель преломления второй среды относительно первой, который равен отношению абсолютных показателей преломления двух сред.

Следовательно, закон преломления будет иметь вид:

Абсолютным показателем преломления среды называется величина и, равная отношению скорости электромагнитных волн в вакууме с к их фазовой скорости v в среде.

Поскольку , то , где ε и μ — соответственно электрическая и магнитная проницаемость среды.

2. Полное отражение.

Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n2 (оптически менее плотную) (n1 > п2) (например, из стекла в воздух или из воды в воздух), то

Следовательно, угол преломления i2 больше угла падения i1. Увеличивая угол падения, при некотором предельном угле iпр угол преломления окажется равным π/2. При углах падения i1 > iпр весь падающий свет полностью отражается.

При углах падения inp>i1> π/2 луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы.

Это явление называется полным внутренним отражением света.

Предельный угол определяется соотношением:

Явление полного отражения используется в призмах полного отражения и световодах

3. Линзы.

Л

инзойназывается прозрачное тело, ограниченное с двух сторон криво­линейной поверхностью. (В частном случае одна из поверхностей может быть плоской). По внешней форме линзы делятся на

1) двояковыпуклые;

2) плосковыпуклые;

3) двояковогнутые;

4) плосковогнутые;

5) выпукло-вогнутые.

Линза называется тонкой, если ее толщина значительно меньше, чем радиусы кривизны R1 и R2 обеих поверхностей. На оптических схемах линзы обычно обозначают двунаправленной стрелкой.

Радиус кривизны R > О для выпуклой поверхности; R < О для вогнутой.

П

рямая проходящая через центрыкривизны поверхностей линзы называется главной оптической осью.

Оптическим центром линзы (обычно обозначается О) называется точка, лежащая на главной оптической оси и обладающая тем свойством, что лучи проходят сквозь нее не преломляясь.

Побочными оптическими осями называются прямые, проходящие через оптический центр линзы и не совпадающие с главной оптической осью.

Фокусом линзы F называется точка, лежащая на главной оптической оси, в которой пересекаются лучи параксиального (приосевого) светового пучка, распространяющиеся параллельно главной оптической оси.

Фокальной плоскостью называется плоскость, проходящая через фокус линзы перпендикулярно ее главной оптической оси.

Фокусным расстоянием / называется расстояние между оптическим центром линзы О и ее фокусом F:

Формула тонкой линзы:

где а и b — расстояния от линзы до предмета и его изображения. Если а = ∞, т.е. лучи падают на линзу параллельным пучком (а), то b=f. Если b = ∞, т.е. изображение находится в бесконечности (б), и, следовательно, лучи выходят из линзы параллельным пучком, то a= f.

Фокусные расстояния линзы, окруженной с обеих сторон одинаковой средой, равны.

Величина Ф = 1/f называется оптической силой линзы. Ее единица — диоптрия (дптр) — оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м.

Линзы с положительной оптической силой являются собирающими, с отрицательной рассеивающими.

В отличие от собирающей линзы, рассеивающая линза имеет мнимые фокусы. В мнимом фокусе сходятся (после преломления) воображаемые продолжения лучей, падающих на рассеивающую линзу параллельно главной оптической оси.

studfile.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о