Fizika” yo’nalishi 202- guruh talabasi Qudratillayeva Irodaning

2.1 Geometrik optika
Geometrik optika, yoki nurli optik, ning modeli optika tasvirlab beradi yorug'lik ko'paytirish xususida nurlar. Geometrik optikadagi nur an mavhumlik ma'lum sharoitlarda yorug'lik tarqaladigan yo'llarni yaqinlashtirish uchun foydalidir.
Geometrik optikaning soddalashtirilgan taxminlari quyidagilardan iborat:

• 
  a bo'ylab harakatlanayotganda to'g'ri chiziqli yo'llarda tarqaladi bir hil o'rta
  
• 
  egilish, va ayniqsa, holatlar ikkiga bo'linishi mumkin interfeys ikki o'xshash bo'lmagan o'rtasida ommaviy axborot vositalari
  
• 
  egri yo'llar bilan harakatlanadigan muhitda sinish ko'rsatkichi o'zgarishlar
  
• 
  singib ketishi yoki aks ettirilishi mumkin.
  

Geometrik optikasi kabi ba'zi bir optik effektlarni hisobga olmaydi difraktsiya va aralashish. Ushbu soddalashtirish amalda foydalidir; to'lqin uzunligi yorug'lik bilan ta'sir o'tkazadigan tuzilmalar hajmiga nisbatan kichik bo'lsa, bu juda yaxshi taxmin. Texnikalar geometrik jihatlarni tavsiflashda ayniqsa foydalidir tasvirlash, shu jumladan optik aberratsiyalar.
Nur nurlari - bu chiziq yoki egri chiziq anavi perpendikulyar nurga to'lqinli jabhalar (va shuning uchun kollinear bilan to'lqin vektoriNur nurining biroz aniqroq ta'rifi quyidagicha Fermaning printsipi, yorug'lik nuri bilan ikki nuqta o'rtasida o'tgan yo'l eng qisqa vaqt ichida bosib o'tilishi mumkin bo'lgan yo'l.
Geometrik optikani ko'pincha qilish orqali soddalashtiriladi paraksial yaqinlashishyoki "kichik burchakka yaqinlashish". Keyinchalik matematik xatti-harakatlar bo'ladi chiziqli, optik komponentlar va tizimlarni oddiy matritsalar bilan tavsiflashga imkon beradi. Bu texnikaga olib keladi Gauss optikasi va paraksial nurni kuzatish, bu optik tizimlarning taxminiy kabi asosiy xususiyatlarini topish uchun ishlatiladi rasm va ob'ekt pozitsiyalari va kattalashtirish. Kabi porloq yuzalar nometall yorug'likni oddiy, oldindan aytib beradigan tarzda aks ettiring. Bu aks ettirilgan tasvirlarni ishlab chiqarishga imkon beradi, ular haqiqiy (haqiqiy) yoki ekstrapolyatsiya qilingan (virtual) kosmosdagi joylashuvi.
Bunday yuzalar bilan aks etgan nurning yo'nalishi, tushgan nurning sirt normal, nur tushadigan nuqtada yuzaga perpendikulyar chiziq. Tushgan va aks etgan nurlar bir tekislikda yotadi va aks etgan nur bilan normal sirt orasidagi burchak tushayotgan nur bilan normal orasidagi burchakka teng.^[3] Bu sifatida tanilgan Ko'zgu qonuni.
Uchun yassi nometall, aks ettirish qonuni shuni anglatadiki, ob'ektlarning tasvirlari vertikal va oynaning orqasida, xuddi oynaning oldida turgan narsalar bilan bir xil masofada joylashgan. Rasm hajmi ob'ekt hajmi bilan bir xil. (The kattalashtirish yassi oynaning bittasiga teng.) Qonun ham shuni anglatadi oynali tasvirlar bor tenglik teskari, bu chap-o'ng inversiya sifatida qabul qilinadi.
Egri sirtli nometall tomonidan modellashtirilishi mumkin nurni kuzatish va sirtning har bir nuqtasida aks ettirish qonunidan foydalanish. Uchun parabolik sirtli nometall, oynaga tushgan parallel nurlar aks etgan nurlarni hosil qiladi, ular bir-biriga yaqinlashadi diqqat. Boshqa kavisli yuzalar ham yorug'likni markazlashtirishi mumkin, ammo turli xil shaklga ega bo'lgan aberratsiyalar bilan fokus kosmosga tushishiga olib keladi. Xususan, sferik nometall namoyish etadi sferik aberatsiya. Egri nometall kattalashtirilishi kattaroq yoki kattaroq tasvirlarni hosil qilishi mumkin va tasvir tik yoki teskari bo'lishi mumkin. Oynadagi aks ettirish natijasida hosil bo'lgan vertikal tasvir har doim virtual, teskari tasvir esa haqiqiy va uni ekranda aks ettirish mumkin.
Yorug'lik, o'zgaruvchan sinish ko'rsatkichiga ega bo'lgan kosmik maydon bo'ylab harakatlanganda paydo bo'ladi. Sinishning eng oddiy holati, sinish ko'rsatkichi bo'lgan bir xil muhit o'rtasida interfeys mavjud bo'lganda sodir bo'ladi  va sinish ko'rsatkichi bo'lgan boshqa vosita  . Bunday vaziyatlarda, Snell qonuni hosil bo'lgan yorug'lik nurlarining burilishini tasvirlaydi: qayerda  va  normal (interfeysga) va tushayotgan va singan to'lqinlar orasidagi navbatlar. Ushbu hodisa, shuningdek, yuqorida keltirilgan sinish indeksining ta'rifidan ko'rinib turganidek, o'zgaruvchan yorug'lik tezligi bilan bog'liq: qayerda  va  tegishli ommaviy axborot vositalari orqali to'lqin tezligi.^[3]
Snell qonunining turli xil oqibatlariga quyidagilar kiradi: nurlanish nurlari yuqori sindirish ko'rsatkichiga ega bo'lgan materialdan past ko'rsatkichga ega materialga o'tish uchun interfeys bilan o'zaro ta'sir o'tkazish nolga olib kelishi mumkin. Ushbu hodisa deyiladi jami ichki aks ettirish va imkon beradi optik tolalar texnologiya. Yorug'lik signallari optik tolali kabel orqali o'tayotganda, ular kabelning uzunligi davomida deyarli hech qanday yorug'lik yo'qolishiga yo'l qo'ymaslik uchun to'liq ichki aks ettiradi. Bundan tashqari, ishlab chiqarish mumkin qutblangan yorug'lik nurlari aks ettirish va sinish kombinatsiyasidan foydalangan holda: Singan nur va aks etgan nur a hosil qilganda to'g'ri burchak, aks ettirilgan nur "tekislik polarizatsiyasi" xususiyatiga ega. Bunday stsenariy uchun zarur bo'lgan tushish burchagi ma'lum Brysterning burchagi.
Snel qonunidan nurlarning nurlanishining "chiziqli muhitlar" dan o'tishi, ularning sinishi ko'rsatkichlari va muhit geometriyasi ma'lum bo'lgan vaqtgacha o'zgarishini taxmin qilish mumkin. Masalan, nurning a orqali tarqalishi prizma natijada prizma shakli va yo'nalishiga qarab yorug'lik nurlari o'zgaradi. Bundan tashqari, yorug'likning turli chastotalari ko'pchilik materiallarda bir oz boshqacha sinish ko'rsatkichlariga ega bo'lgani uchun, sinish hosil qilish uchun ishlatilishi mumkin tarqalish spektrlar kamalak kabi ko'rinadi. Ushbu hodisaning nurni prizma orqali o'tkazishda kashf etilishi mashhurdir Isaak Nyuton.
Ba'zi ommaviy axborot vositalari sinish ko'rsatkichiga ega bo'lib, ular pozitsiyaga qarab asta-sekin o'zgarib turadi va shu bilan yorug'lik nurlari to'g'ri chiziqlar bo'ylab harakatlanmasdan, balki muhit bo'ylab buriladi. Bu ta'sir uchun javobgardir saroblar havoning sinishi o'zgaruvchan ko'rsatkichi yorug'lik nurlarining egilishiga olib keladigan issiq kunlarda ko'rindi, bu masofada spekulyar aks ettirish ko'rinishini yaratdi (go'yo suv havzasi yuzasida). Har xil sinish ko'rsatkichiga ega bo'lgan materialga gradient-indeks (GRIN) material deyiladi va zamonaviy optik skanerlash texnologiyalarida ishlatiladigan ko'plab foydali xususiyatlarga ega. fotokopiler va skanerlar. Hodisa fani sohasida o'rganiladi gradient-indeks optikasi.
Yorug'lik nurlarini sinishi tufayli hosil qiladigan qurilma a deb nomlanadi ob'ektiv. Yupqa linzalar har ikkala tomonda ham markazlashtiruvchi nuqtalarni hosil qiladi, ular yordamida modellashtirish mumkin linzalarni ishlab chiqaruvchi tenglamasi. Umuman olganda, linzalarning ikki turi mavjud: qavariq linzalar, bu parallel yorug'lik nurlarining yaqinlashishiga olib keladi va konkav linzalari, bu parallel yorug'lik nurlarining ajralib chiqishiga olib keladi. Ushbu linzalar yordamida tasvirlarning qanday hosil bo'lishini batafsil prognoz qilish, egri nometallga o'xshash nurlanish yordamida amalga oshirilishi mumkin. Egri ko'zgular singari ingichka linzalar ham ma'lum bir fokus masofasi berilgan tasvirlarning joylashishini aniqlaydigan oddiy tenglamaga amal qiladi
qayerda tasvir bilan bog'liq bo'lgan masofa bo'lib, ob'ektiv bilan bir xil tomonda salbiy bo'lsa, ob'ektivning qarama-qarshi tomonida ijobiy bo'lsa, konventsiya bo'yicha qabul qilinadi. Fokus masofasi konkav linzalari uchun salbiy hisoblanadi.
Kiruvchi parallel nurlar konveks ob'ektiv tomonidan ob'ektivning narigi tomonida joylashgan ob'ektivdan bitta fokus masofasini teskari yo'naltirilgan haqiqiy tasvirga yo'naltirilgan.
Cheklangan masofadagi ob'ektdan keladigan nurlar ob'ektivdan fokus masofasidan uzoqroq yo'naltirilgan; ob'ekt ob'ektivga qanchalik yaqin bo'lsa, tasvir ob'ektivdan shuncha uzoqlashadi. Konkav linzalari bilan, kiruvchi parallel nurlar ob'ektivdan o'tgandan keyin ajralib chiqadi, chunki ular parallel nurlar yaqinlashayotgan linzalarning o'sha tomonida, vertikal holda, ob'ektivdan bitta fokus masofasida paydo bo'lgan ko'rinadi. .
Konkav linzalari bilan, kiruvchi parallel nurlar ob'ektivdan o'tgandan keyin ajralib chiqadi, chunki ular parallel nurlar yaqinlashayotgan linzalarning o'sha tomonida, vertikal holda, ob'ektivdan bitta fokus masofasida paydo bo'lgan ko'rinadi. .
Cheklangan masofadagi ob'ektdan keladigan nurlar ob'ektivga fokus masofasidan ko'ra yaqinroq va ob'ektiv bilan bir tomonda joylashgan virtual tasvir bilan bog'liq. Ob'ektiv ob'ektivga qanchalik yaqin bo'lsa, virtual tasvir ob'ektivga qanchalik yaqin bo'lsa.
5-rasm
Cheklangan masofadagi ob'ektdan keladigan nurlar ob'ektivga fokus masofasidan ko'ra yaqinroq va ob'ektiv bilan bir tomonda joylashgan virtual tasvir bilan bog'liq.
Xuddi shunday, ob'ektivning kattalashishi ham berilgan
bu erda salbiy belgi, konventsiya bo'yicha, ijobiy qiymatlar uchun vertikal ob'ektni va salbiy qiymatlar uchun teskari ob'ektni ko'rsatish uchun beriladi. Ko'zgularga o'xshash, bitta linzalar tomonidan ishlab chiqarilgan tik tasvirlar virtual, teskari tasvirlar esa haqiqiydir
Ob'ektivlar azoblanadi buzilishlar tasvirlarni va markazlashtirilgan nuqtalarni buzadigan. Bu ikkala geometrik nuqson tufayli ham, yorug'likning turli to'lqin uzunliklari uchun sinish indeksining o'zgarishi bilan bog'liq (xromatik aberratsiya).

Xulosa
Optika bo‘limida yorug‘lik hodisalari va qonunlari, yorug‘likning tabiati hamda uning modda bilan o‘zaro ta’siri o‘rganiladi. Qadimgi olimlarning, yorug‘lik o‘zi nima, degan masala to‘g‘risidagi dastlabki tasavvurlari nihoyatda sodda edi. Ular ko‘zdan juda ingichka maxsus paypaslagichlar chiqib, ular narsalarni paypaslaganda ko‘rish tuyg‘usi hosil bo‘ladi, deb hisoblar edilar. Bunday qarashlar to‘g‘risida batafsil to‘xtalib o‘tishga hozir zarurat bo‘lmasa kerak, albatta. Biz yorug‘likning o‘zi nima, degan masala to‘g‘risidagi ilmiy tasavvurlarning rivojlanishini qisqacha ko‘rib chiqamiz. Yorug‘lik manbayidan, masalan, elektr lampadan yorug‘lik hamma tomonga tarqaladi va atrofdagi narsalarga tushib, ularni isitadi. Yorug‘lik ko‘zimizga tushib, ko‘rish tuyg‘usi hosil qiladi. Yorug‘lik tarqalishida ta’sir bir jismdan (manbadan) boshqa jismga (qabul qilgichga) uzatiladi deyish mumkin. Umuman olganda, bir jism boshqa jismga ikki xil usulda: yo manbadan qabul qilgichga moddaning ko‘chirilishi vositasida yoki jismlar orasidagi muhit holatining o‘zgarishi vositasida (modda ko‘chirilmasdan) ta’sir qilishi mumkin. Masalan, bizdan biror masofada turgan qo‘ng‘iroq mo‘ljalga olinib, unga shar otilsa-yu, bu shar qo‘ng‘iroqqa borib tegsa, qo‘ng‘iroq jiringlaydi. Bunda moddani ko‘chiramiz. Ammo qo‘ng‘iroqni boshqacha yo‘l bilan: qo‘ng‘iroq tiliga kanop bog‘lash va shu kanop bo‘ylab qo‘ng‘iroq tilini tebratuvchi to‘lqinlar yuborish yo‘li bilan ham. jiringlatsa bo‘ladi. Bu holda modda ko‘chmaydi. Bunda kanop bo‘ylab to‘lqin tarqaladi, ya’ni kanopning holati (shakli) o‘zgaradi. Shunday qilib, ta’sir bir jismdan boshqa bir jismga to‘lqinlar vositasida uzatilishi ham mumkin ekan.
Manbadan qabul qilgichga ta’sir uzatishning mumkin bo‘lgan ikki usuliga muvofiq ravishda, yorug‘likning o‘zi nima, uning tabiati qanday, degan masalaga oid mutlaqo har xil ikki nazariya paydo bo‘ldi va rivojlana boshladi. Bu nazariyalar XVII asrda qariyb bir vaqtda paydo bo‘ldi. Bu nazariyalardan biri Nyuton nomi bilan, ikkinchisi esa Gyuygens nomi bilan bog‘liq. Nyuton yorug‘likning korpuskular nazariyasi ijodchisi edi. Bu nazariyaga ko‘ra, yorug‘lik — manbadan har tarafga tarqaluvchi zarrachalar oqimidan zarrachalar oqimidan (moddaning ko‘chishidan) iborat. Gyuygensning tasavvurlariga ko‘ra, yorug‘lik alohida, faraziy muhitda — butun fazoni to‘ldiruvchi va barcha jismlarning ichiga singuvchi efirda tarqaladigan to‘lqindan iborat. Ikkala nazariya ham alohida-alohida holda uzoq vaqt mavjud bo‘lib keldi. Ularning hech biri ham ikkinchisi ustidan g‘alaba qozona olmadi. Nyutonning obro‘sigina ko‘pchilik olimlarni korpuskular nazariyani afzal ko‘rishga majbur etdi. Yorug‘lik tarqalishining o‘sha vaqtda tajribadan ma’lum bo‘lgan qonunlarini ikkala nazariya ham ma’lum darajada muvaffaqiyat bilan izohlab berar edi. Yorug‘lik dastalari fazoda o‘zaro kesishganda bir-biriga hech qanday ta’sir etmasligining sababini korpuskular nazariya asosida izohlab berish qiyin edi. Yorug‘lik zarrachalari o‘zaro to‘qnashib, har tarafga sochilishi kerak-ku, axir. To‘lqin nazariya buni oson izohlab bera olar edi. Masalan, suv betidagi to‘lqinlar bir-biri orqali bemalol o‘tadi va bunda ular o‘zaro ta’sir etmaydi. Ammo yorug‘likning to‘g‘ri chiziq bo‘ylab tarqalishini va buning natijasida aniq soyalar hosil bo‘lishi sababini to‘lqin nazariya asosida izohlab berish ancha qiyin edi. Korpuskular nazariyaga ko‘ra esa yorug‘likning to‘g‘ri chiziq bo‘ylab tarqalishi inersiya qonunining natijasi deb qaralar edi.