R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
S′
MC uchburchak uchun ϕ′=α′+γ boladi. α=α′ ekanligini nazarga olib, quyidagi tenglikni hosil qilamiz: 2γ = ϕ + ϕ′. (43) Paraksial nurlar bilan ish korilayotgani uchun bu burchaklarning hammasi juda kichik boladi va ular uchun quyidagi taqribiy tengliklarni yozish mumkin: ; ; . h h h h h h tg tg tg S P f SP d CP R ′ ′ ϕ ≈ ϕ = ≈ ϕ ≈ ϕ = ≈ γ ≈ γ = ≈ ′ Burchaklarning bu qiymatlarini (43) ifodaga qoyib, h ga qisqartirib, quyidagi formulani hosil qilamiz: 1 1 2 . d f R + = (44) Bu formula S nuqtadan chiqayotgan boshqa nurlar uchun ham orinlidir, shuning uchun barcha qaytgan nurlar S ′ nuqtada kesishadi, yani S ′ nuqta S nuqtaning tasviri boladi. Agar d → ∞ bolsa, u holda 2 R f = boladi, biroq d → ∞ bolganda kozguga tushayotgan nurlar optik oqqa parallel, binobarin, bu nurlar kozgudan qaytgandan keyin bu oqni qutbdan 2 R 53- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 65 masofadagi nuqtada kesib otadi (53- rasm). Bu nuqta kozguning fokusi F deyiladi. Kozguning qutbidan fokusgacha bolgan masofa fokus masofasi deyiladi. Kozguning fokusi orqali otgan va optik oqqa perpen- dikulyar bolgan tekislik kozguning fokal tekisligi deyiladi. Fokus masofasi ham fokus singari F harfi bilan belgilanadi. Shunday qilib, sferik kozguning F fokus masofasi kozgu sferasi radiusining yarmiga teng. U vaqtda kozguning fokus masofasi tushunchasidan foydalanib, (44) formulani quyidagicha yozish mumkin: 1 1 1 . F f d = + ( 4 5 ) Qavariq kozgu bolgan holda, optik oqqa parallel nurlar qaytgandan keyin sochiladi, bu nurlarning davomi kozguning orqa tomonida optik oqni bir nuqtada kesib otadi. Bu nuqta kozguning mavhum fokusi deyiladi (54- rasm). (45) formula sferik kozgu formulasi deb yuritiladi. Sferik kozgu formulasi tasvir va kozguning fokusi haqiqiy bolgan hol uchun keltirilib chiqarildi. Agar tasvir mavhum bolsa 1 f had, kozgu fokusi mavhum bolsa 1 F had oldilariga minus ishorasi qoyiladi. Bunda F va f kattaliklarning ozi musbat deb hisoblanadi. Sferik kozgu formulasidan sferik kozguning fokus masofasi: f d F f d ⋅ = + ( 4 6 ) ekanligi kelib chiqadi. 1 2 D f R = = ( 4 7 ) kattalik kozguning optik kuchi deb ataladi va fokus masofasi metr (m) hisobida olchanganda optik kuch dioptriya (D) degan maxsus birlik bilan ifodalanadi: [ ] [ ] 1 1 1 . 1 D D F m = = = 54- rasm. 5 Olmasova M.H. www.ziyouz.com kutubxonasi 66 23- §. Sferik kozguda tasvir yasash. Sferik kozguning kattalashtirishi Sferik kozguda tasvir yasash uchun kozguga tushayotgan nurlar dastasi ichidan quyidagi nurlardan foydalanish qulay (55- rasm): 1) kozguning bosh optik oqiga parallel bolgan nur kozgudan qaytgandan keyin fokusdan otadi; 2) fokusdan otib kozguga tushgan nur undan qaytgandan keyin optik oqqa parallel ravishda ketadi; 3) optik markazdan otib kozguga tushgan nur undan qaytishda dastlabki yonalishida orqaga ketadi; 4) kozguning qutbiga tushgan nur undan optik oqqa nisbatan simmetrik yonalishda qaytadi. Odatda biror nuqtaning tasvirini yasash uchun shu nurlardan ixtiyoriy ikkitasini olish kifoyadir. Shu nurlardan foydalanib, sferik kozguda buyumning tasvirini yasashning bazi hollarini korib chiqaylik: 1) AB buyum kozguning optik markazi orqasida turgan, yani d>R bolsin (56- rasm). Buyumning A va B chekka nuqtalarining tasvirini yasab, hosil bolgan nuqtalarni togri chiziq bilan tutashtirsak, buyumning tasviri hosil boladi. A va B nuqtalarning tasvirini yasash uchun optik oqqa parallel va kozgu markazi orqali otayotgan nurlardan foydalanamiz. Qaytgan nurlar fokus orqali otib tusha- yotgan nur bilan kesishish nuqtalarida A va B nuqtalarning tasviri A 1 va B 1 nuqtalar hosil boladi. Bu nuqtalarni birlashtirgan A 1 B 1 togri chiziq AB buyum tasviridir. Òasvir haqiqiy, teskari va kichiklashgan boladi; 2) buyum d rasm). Bu holda nurlar qaytgandan keyin 55- rasm. 56- rasm. 57- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 67 tarqaluvchi dasta tarzida ketadi. Òasvir kozgu orqasida hosil boladi; u mavhum, togri va kattalashgan boladi; 3) qavariq kozguda buyumning tasviri (58- rasm) hamma vaqt mavhum, togri va kichiklashgan boladi. Òasvir olchamining buyum olchamiga nisbati kozguning chiziqli kattalashtirishi deyiladi, yani 1 1 , A B H k AB h = = bunda h=AB buyumning olchami, H=A 1 B 1 tasvirning olchami. 58- rasmdan chiziqli kattalashtirishni tasvirdan kozgugacha bolgan masofaning buyumdan kozgugacha bolgan masofaga nisbati orqali ifodalash mumkin ekanligi korinib turibdi, yani quyidagicha boladi: . H f k h d = = (48) Òakrorlash uchun savollar 1. Ferma prinsiðini tushuntiring. 2. Nima uchun buyumlar soyasi boladi? Òoliq soya bilan yarim soya qanday hosil boladi? 3. Yoruglikning tekis va diffuzion qaytishini tushuntiring. 4. Yoruglikning qaytish qonunlarini tariflang. 5. Kozgu deb nimaga aytiladi? Qanday kozgularni bilasiz? 6. Sferik kozguning qutbi, optik markazi, bosh optik oqi, qoshimcha optik oqi va fokusini tariflang. 7. Sferik kozguning formulasini keltirib chiqaring. 8. Yassi kozguda buyumning tasviri qanday va qayerda hosil boladi? 9. Sferik kozguda tasvir yasashda qanday nurlardan foydalangan maqul? 10. Botiq sferik kozguda buyumning tasvirini yasang. 11. Qavariq sferik kozguda nuqtaning tasvirini hosil qiling. 12. Chiziqli kattalashtirish deb nimaga aytiladi? Formulasini keltirib chiqaring. 13. Yassi sferik kozgular qayerlarda ishlatiladi? Masala yechish namunalari 1- masala. Botiq kozguning bosh optik oqida yotuvchi shula- lanuvchi nuqta 1) botiq kozgu markazining orqasida; 2) fokus bilan markaz orasida; 3) fokus bilan qutb orasida bolgan hollar uchun uning tasviri qayerda yotishini chizma yordamida korsating. 58- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 68 Yechilishi. 1. Kozguning C markazi orqali CO 1 qoshimcha optik oqni otkazamiz (59- a rasm). Songra S nuqtadan CO 1 ga parallel bolgan SA nurni otkazganimizda, bu nur kozgudan qaytganda fokal tekislikning O 1 C optik oq kesib otgan F 1 nuqtasi orqali otadi, SA va SO nurlarning kesishishidan hosil bolgan S 1 nuqta S nuqtaning tasviri boladi. Bu nuqta kozguning fokusi bilan uning optik markazi orasida joylashgandir. Òasvir haqiqiy. 2. Nurlarning aylanuvchanlik xossasidan foydalanib, quyida- gilarni tasdiqlash mumkin: agar S shulalanuvchi nuqta kozgu fokusi bilan optik markazi orasida joylashgan bolsa, u holda uning tasviri bolgan S 1 nuqta kozgu markazining orqasida joylashadi (59- b rasm). Buni oldingiga oxshash yasash yoli bilan tekshirib korish mumkin: CO 1 yordamchi optik oq otkazamiz va unga parallel bolgan SA nurni otkazamiz. Bu nur kozgudan qaytib fokal tekislikda yotgan F 1 nuqta orqali otadi va bosh optik oqni S 1 nuqtada kesadi. Bu S 1 nuqta S shulalanuvchi nuqtaning tasviridir. Bunda ham tasvir haqiqiy. 3. CO 1 yordamchi oqni otkazamiz va unga parallel bolgan SA nurning yolini qarab chiqamiz (59- d rasm). Nur kozgudan qaytib F 1 nuqtadan otadi va bosh optik oq boylab otuvchi nur bilan kesishmaydi va tasvir hosil bolmaydi. Agar tarqaluvchi nurlar kozga tushsa, u holda koz kozguning orqasida nur davomida S 1 nuqtada mavhum tasvirni koradi. Shunday qilib, bosh optik oqning ustida yotgan nuqtaning tasviri ham shu oqda yotadi, degan xulosaga kelamiz. Bundan keyin chizmani soddalashtirish uchun buyum («strelka»)ning bir uchi bosh optik oqda joylashadi, deb hisoblaymiz, u holda buyumning tasvirini bitta nuqta («strelka» ikkinchi uchi) ning tasvirini yasash va undan bosh optik oqqa perpendikulyar tushirish yoli bilan hosil qilish mumkin. Bu perpendikulyarning oq bilan kesishish nuqtasi buyumning ikkinchi uchining tasvirini beradi. 59- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 69 2- masala. Vertikal joylashgan ekranga gorizontal yonalishda yoruglik nuri tushmoqda. Agar nurning yoliga yassi kozgu kiritilsa, yoruglik dogi ekran boylab 3,5 sm yuqoriga siljiydi (60- rasm). Kozgu bilan ekran orasidagi masofa 50 sm ga teng. Yoruglik nuri kozguga qanday burchak ostida tushadi? Berilgan: h=3,5 sm=3,5·10 -2 m ; l=50 sm=0,5 m. Òopish kerak: α ? Yechilishi. MN yassi kozguning O nuqtasiga tushayotgan SO nurni koramiz (60- rasmga qarang). Rasmda DO kozguga tushirilgan perpendikulyar, CO SAgorizontal chiziqqa tushirilgan perpendikulyar, OB kozgudan qaytgan nur. Rasmdan 90 ; 90 2 DOC SOM va ∠ = − α = γ ∠ = − α = γ ϕ = γ o o ekanligini korsatish qiyin emas. U holda 2 2(90 ), ϕ = γ = − α o bundan 90 . 2 ϕ α = − o Ikkinñhi tomondan, ∆OBA dan: 2 2 3,5 10 m 7 10 ; 0,5m h tg − − ⋅ ϕ = = = ⋅ l bundan: 12 36 .′ ϕ = o Binobarin: 12 36 90 83 42 . 2 ′ ′ α = − = o o o 3- masala. Botiq sferik kozgu buyumning 3 marta kattalashgan tasvirini beradi. Buyum bilan tasvir orasidagi masofa 28 sm ga teng. Kozguning fokus masofasini toping. Berilgan: k=3; l=28 sm=0,28 m. Òopish kerak: F? Yechilishi. Botiq sferik kozguda buyum- ning ikki holda kattalashgan tasviri hosil boladi. 1. Buyum kozguning F fokusi bilan C egrilik markazi oraligida turganda (61- rasm) tasvirni hosil qilish uchun bosh optik oqqa parallel va fokus orqali otuvchi nurlardan foydalanamiz. Buyumning haqiqiy kattalashgan va teskari tasviri hosil 60- rasm. 61- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 70 boladi. Bu hol uchun f=d+l. Kozguning kattalashtirishidan f=kd boladi. Bu ikkala munosabatda d ni topsak: 1 l d k = − boladi. f bilan d ning ifodalarini sferik kozguning fokus masofasi formulasiga keltirib qoysak, quyidagi formula hosil boladi: . 1 ( 1)( 1) f d kd d kd kl F f d kd d k k k ⋅ ⋅ = = = = + + + + − 2. Buyum kozgu bilan uning fokus orasida turganda (62- rasm) buyumning mavhum, kattalashgan va togri tasviri hosil boladi. Bu hol uchun f=ld va 1 l d k = + boladi. Buyumning tasviri mavhum bolgani uchun sferik kozgu formu- lasidagi 1 f hadning oldida minus ishorasi turadi. Shuni nazarga olsak, fokus masofasi: f d F f d ⋅ = − boladi. Bu ifodaga f va d kattaliklarning qiymatlarini keltirib qoyamiz, u holda: 1 ( 1)( 1) kd d kd kl F kd d k k k ⋅ = = = − − + − boladi, yani yana yuqoridagi munosabatga kelamiz. Hisoblash: 3 0,28 m 0,105m. 4 2 F ⋅ = = ⋅ 4- masala. Qavariq sferik kozguning egrilik radiusi 40 sm. Kozgudan 60 sm uzoqlikda buyum turibdi. Òasvirning vaziyatini aniqlang va chizmasi berilsin. Qanday tasvir hosil boladi? Berilgan: R=40 sm=0,4 m; d=60 sm=0,6m. 62- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 71 Òopish kerak: f ? Yechilishi. Buyumning tasvirini hosil qilish uchun bosh optik oqqa parallel BD nurdan hamda kozguning qutbiga tushuvchi BO nurdan foydalanamiz (63- rasm). Òasvir mavhum, kichiklashgan va togri boladi. Qavariq kozgu mavhum fokusga ega, shuning uchun kozgu formulasida 1 F had minus ishora bilan olinadi, yani: 1 1 1 F f d − = + , bunda 2 R F = ⋅ f ni topsak: 2 1 1 R d f − = + , bundan 2 Rd f d R = − + . Hisoblash: 0,4 m 0,6 m 0,15 m. (2 0,6 0,4)m f ⋅ = − = − ⋅ + Mustaqil yechish uchun masalalar 28. Yassi kozgu oldida stol lampasi turibdi. Agar kozgu lampadan 10 sm ga uzoqlashtirilsa, lampa bilan uning tasviri orasidagi masofa qancha ozgaradi? 29. Gorizontal yoruglik nuri vertikal joylashgan yassi kozguga tushadi. Kozgu oz oqi atrofida 15° burchakka burilsa, qayt- gan nur qancha burchakka buriladi? Chiz- masini chizing. 30. AB buyumning MN yassi kozgudagi tasvirini yasang (64-rasm). Òasvirni butun- lay korish uchun kuzatuvchining kozi qayerda joylashishi kerak? 63- rasm. 64- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 72 31. Nur gorizontal yonalishda qaytishi uchun yassi kozguni vertikal tushayotgan nurga nisbatan qanday joylashtirish kerak? 32. Yassi kozguning fokus masofasi qanday? 33. Egrilik markazi C nuqtada bolgan botiq sferik kozguga nur tushadi (65- rasm). Nurning keyingi yolini chizing. 34. Botiq sferik kozguda buyumning ozidan ikki marta katta tasvirini hosil qilish uchun uni kozgudan qanday masofada joylashtirish kerak? Kozguning fokus masofasi 20 sm ga teng. 35. Botiq sferik kozguning fokus masofasi 30 sm ga teng. Uning egrilik radiusi va optik kuchi qanday boladi? 36. 66- rasmda 1 nurning yoli korsatilgan. Qavariq sferik kozgudan qaytishdan avval 2 nurning yoli qanday bolgan? 37. Qavariq kozgudan 1 m masofada turgan shulalanuvchi nuqtaning tasviri optik oqning kozgu qutbi bilan fokusi orasidagi qismini teng ikkiga boladi. Kozguning egrilik radiusini toping. 38. Qavariq sferik kozguning egrilik radiusi 60 sm. Kozgudan 10 sm uzoqlikda balandligi 2 sm bolgan buyum qoyilgan. Òasvirning vaziyati va balandligini toping. Chizmasi berilsin. 39. Botiq sferik kozguning fokus masofasi 1 m ga teng. Yoruglikning nuqtaviy manbayi bilan uning tasviri bir-birining ustiga tushishi uchun manbani kozgudan qanday masofada joylashtirish kerak? 24- §. Yoruglikning sinishi Yoruglik nuri bir shaffof muhitdan ikkinchi shaffof muhitga otish chegarasida ozining yonalishini ozgartiradi. Bu hodisa yoruglikning sinishi deb ataladi. Yoruglikning sinishiga sabab turli muhitlarda yoruglik tezligining turlicha bolishidir. Ikki muhit chegarasida yoruglikning sinishi quyidagi qonunlarga boysunadi: 1. Òushuvchi AC va ikki muhit chegarasida nurning 65- rasm. 66- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 73 tushish nuqtasiga otkazilgan CN normal qaysi tekislikda yotsa, singan nur CD ham shu tekislikda yotadi (67- rasm). 2. Òushish burchagi bilan sinish burchagi har qanday ozgarganda ham tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati shu ikkala muhit uchun ozgarmas kattalik bolib, ikkinchi muhitning birinchi muhitga nisbatan nisbiy sindirish korsatkichi deyiladi: 21 sin , sin n α = β (49) bunda: α tushish burchagi; β sinish burchagi; n 21 ikkinchi muhitning birinchi muhitga nisbatan sindirish korsatkichini bildiradi (bunda indeks «yigirma bir» emas «ikki, bir» deb oqiladi). Biror muhitning vakuumga nisbatan sindirish korsatkichi shu muhitning absolyut sindirish korsatkichi deyiladi. Odatda vakuumning absolyut sindirish korsatkichi birga teng deb olinadi. Vakuumda joylashgan yassi parallel plastinkaga tushayotgan va undan otayotgan yoruglik nurini koraylik (68- rasm). (Parallel tekisliklar bilan chegaralangan shaffof plastinka optikada yassi-parallel plastinka deb ataladi). 67-rasm 68-rasm www.ziyouz.com kutubxonasi 74 Yoruglikning sinish qonuniga asosan ikkala sindiruvchi sirtlar uchun quyidagi munosabatlarni yoza olamiz: 1 1 sin sin 1 sin sin n va n α α = = β β , bunda: n muhitning absolyut sindirish korsatkichi. Bu tengliklarni bir-biriga kopaytirib, quyidagini hosil qilamiz: 1 1 sin sin 1. sin sin α α ⋅ = β β Biroq α 1 =β, chunki ular ichki almashinuvchi burchaklardir, shuning uchun sinα 1 =sinβ, u holda 1 sin 1, sin α = β bundan sinα=sinβ 1 yoki α=β 1 . Plastinka asoslari parallel bolganligi uchun ularga tushirilgan perpendikulyarlar ozaro parallel boladi, demak, plastinkalarga tushayotgan va undan chiqayotgan nurlar ham ozaro parallel boladi. Endi nurning vakuumga joylashtirilgan bir-biriga tegib turgan ikki yassi parallel plastinka orqali otishini qarab chiqaylik (69- rasm). Bu holda ikki plastinka orqali otgan nur bir plastinka orqali otgan nur kabi tushuvchi nurga parallel boladi, yani α=β 2 . Uchala sindiruvchi sirtlar uchun (49) formulani yozamiz. Bunda birinchi sirt uchun 1- muhitning vakuumga nisbatan nisbiy sindirish kor- satkichini, yani uning absolyut sindirish korsatkichi n 1 ni olish kerak. Uchinchi sirt uchun esa vakuumning 2- muhitga nisbatan nisbiy sindirish korsatkichini, yani 2 1 n ni olish kerak (bunda n 2 ikkinchi muhitning absolyut sindirish korsatkichidir). Shunday qilib: 69- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 75 α α α = = = β β β 1 2 1 21 1 2 2 sin sin sin 1 ; ; . sin sin sin n n n β=α 1 , β 1 =α 2 va α=β 2 bolishini etiborga olib, bu tengliklarni ozaro kopaytirsak, quyidagi munosabat hosil boladi: ⋅ = 1 21 2 1, n n n bundan: = % 2 21 1 . n n n (50) Demak, ikki muhitning nisbiy sindirish korsatkichi ularning absolyut sindirish korsatkichlari nisbatiga teng ekan. Absolyut sindirish korsatkichi (yoki oddiygina sindirish korsat- kichi) muhitning muhim optik xarakteristikasidir: u yoruglikning vakuumda tarqalish tezligi c muhitda tarqalish tezligi υ dan necha marta katta ekanligini korsatadi: . c n = υ Bu munosabatdan foydalanib, yoruglikning sinish qonunini quyidagicha yozish mumkin: υ υ α = = = = β υ υ 2 2 1 21 1 1 2 / sin . sin / n c n n c (51) Demak, ikki muhit sindirish korsatkichlarining nisbati yorug- likning shu muhitlarda tarqalish tezliklarining nisbatiga teskari proporsional ekan. 25- §. Yoruglikning tola ichki qaytishi 1870- yilda ingliz fizigi J.Òindal yuqori tomondan yoritilgan suvli idish teshigidan chiqayotgan suv oqimida yoruglik nuri togri chiziq boylab ketmasdan, balki oqim ichidan ketganligini kuzatdi. Bu hodisa kuzatilgan Òindal asbobining tuzilishi 70- rasmda tasvirlangan. (1) idishga (2) jomrak va (3) gayka ornatilgan. Idish tubida (4) yassi kozgu joylashtirigan bolib, u yuqoridagi (8) yoruglik manbayidan oziga tushayotgan parallel nurlarni (6) ekran yonalishida qaytaradi. Òajribaning www.ziyouz.com kutubxonasi 76 avvalida (3) gaykani burab kirgiziladi, (2) jomrak ochiladi va idish suvga toldiriladi. Idish atrofida hosil qilingan tutunda (6) ekranga tushayotgan yoruglikning (5) togri chiziqli dastasi aniq korinadi. Songra (2) jomrak yopiladi, (3) gayka burab olinadi, (2) jomrakni ochib, (7) suv oqimi hosil qilinadi. Lekin endi yoruglik dastasi (7) oqimdan chiqmaydi. Bu hodisani yoruglikning tola ichki qaytishi bilan tushuntirish mumkin. Shu tola ichki qaytish hodisasini korib chiqaylik. Sindirish korsatkichi kichik bolgan muhitni optik zichligi kichik- roq, sindirish korsatkichi katta bolganini esa optik zichligi kattaroq muhit deyiladi. (51) formulaga asoslanib quyidagi munosabatni yozamiz: ⋅ α = ⋅ β 1 2 sin sin . n n (52) Agar yoruglik nuri optik zichligi kattaroq muhitdan optik zichligi kichikroq muhitga otsa (n 1 >n 2 bolsa), u holda (52) munosabatdan korinadiki, tushish burchagi α sinish burchagi β dan kichik bolar ekan. Òushish burchagi kattalashgan sari sinish burchagi ham Download 3.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2025
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling