R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
kattalashadi (71- rasm) va bunda biror α
0 tushish burchagida sinish burchagi 90° ga teng boladi, yani singan nur muhitlarning ajralish chegarasi boylab sirpanadi; α 0 burchakka yoruglik tushishining limit burchagi deyiladi. Òushish burchagi yanada ortganida (masalan, α 3 >α 0 bolganda) nur ikkinchi muhitga otmay, ikkala muhitning ajralish chegarasidan birinchi muhitga tola qaytadi. Bunday hodisaga yoruglikning tola ichki qaytishi deyiladi. Shuning uchun α 0 burchak tola ichki qaytishning chegaraviy yoki limit burchagi deb ham ataladi. Shunday qilib, tola ichki qaytish nurning optik zichligi kattaroq 70- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 77 muhitdan optik zichligi kichikroq muhitga otishida va shu bilan birga, tushish burchagi limit burchagidan katta bolganda sodir boladi. Òushishning limit burchagi yoruglikning sinish qonunidan quyi- dagicha aniqlanadi: α = α = = o 0 2 2 0 21 1 1 sin , bundan sin . sin 90 n n n n n (53) Agar ikkinchi muhit vakuum bolsa (bunda n 2 =1), u holda: α = 0 1 sin , n (54) bunda: n muhitning absolyut sindirish korsatkichi. Yuqorida korib otilgan munosabatlarga asosan, tola ichki qaytishning chegaraviy burchagi malum bolsa, ikki muhitning nisbiy sindirish korsatkichini aniqlash mumkin, yoki agar bir muhitning absolyut sindirish korsatkichi malum bolsa, boshqa muhitning absolyut sindirish korsatkichini aniqlash mumkin. Bundan tashqari tola ichki qaytirish hodisasidan optik asboblarda yoruglikni kop isrof qilmasdan qaytarish uchun foydalaniladi. Hozirgi vaqtda tola ichki qaytish hodisasi texnikada, xususan, tolalar optikasida keng qollanilmoqda. Òolalar optikasining fizik mohiyati quyidagidan iborat. Silindr shaklidagi shisha tolaning sirti sindirish korsatkichi shu tolanikidan kichik bolgan shaffof modda bilan qoplanadi. Bunday tolaning uchiga tushgan yoruglik nuri butun tola boylab uning yon sirtlaridan kop marta tola qaytib otadi va tolaning qanday bukilganligiga qaramay, uning ikkinchi uchidan chiqadi. Bunday tolalarning bir nechtasini yigib hosil qilingan elastik kabel yoruglik nurining istalgancha egrilanishiga imkon beruvchi yoruglik uzatkich (svetovod) bolib xizmat qiladi. Agar kabelning oldiga yoritilgan buyum-obyekt joylashtirilsa, tolalarning har biri 71- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 78 boylab tasvirning biror elementi uzatiladi va kabelning ikkinchi uchida bu obyektning aniq tasviri hosil boladi. Bunda kabel ozi xohlaganicha egilgan, hatto tugun qilib boglangan bolishi ham mumkin. Yoruglik uzatkichlar yumshoq periskop (zond)lar tayyorlash uchun foydalaniladi. Bunday zondlar yordamida koz bilan bevosita kuzatish mumkin bolmagan obyektlarni korish mumkin. Masalan, texnikada avtomobil dvigateli silindrining ichki sirtini, tibbiyotda odamning ichki azolarini korish mumkin. Hozirgi vaqtda uzun yoruglik uzatkichlardan yoruglik nurlari yordamida aloqa, televizion korsatishlarni uzatish yolga qoyilgan. Òabiatda kozning korish nervining uchlariga tasvirlarni uzatadigan tor pardasi yoruglik uzatkich hisoblanadi. Koz gavhari oziga tushayotgan yoruglikni juda kop choziq tayoqchalar va kolbachalar (yoruglik sezuvchi elementlar)dan tashkil topgan tor pardaga yonaltiradi. Bu elementlar moddasining sindirish korsatkichi ular atrofidagi muhitnikidan yuqoriroq boladi va, demak, yoruglik bu elementlarda tola ichki qaytish qonuni boyicha tarqaladi. 26- §. Yoruglikning yassi-parallel plastinkadan otishi Kopincha yoruglik nuri har xil muhitlarning yondashish chega- ralarini bir marta emas, balki bir necha marta kesib otadi. Masalan, yoruglik biror shaffof moddadan yasalgan yassi-parallel plastinka orqali otganda ana shunday boladi. Nurlarning plastinkadagi yoli 72- rasmda tasvirlangan. Plastinkaga tushayotgan yoruglik shulasining AB nuri ikki marta singandan keyin AB ga parallel bolgan CD yonalishda plastinkadan tashqariga chiqadi. MN va M 1 N 1 tekisliklar ozaro parallel bolganligi uchun 1 ∠β = ∠α boladi. Yoruglikning sinish qonunidan esa 1 ∠β = ∠α ekanligi kelib chiqqan edi. Demak, yoruglik nuri yassi-parallel plastinkadan 72- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 79 otayotganda oz yonalishini ozgartirmaydi, faqat biror x masofaga siljiydi, xolos. 72- rasmdagi CBE uchburchakdan x =CB sin(αβ) va KBC uchburchakdan , cos d CB = β bunda: d plastinkaning qalinligi. Binobarin: sin( ) (sin cos ) cos x d d tg α − β = = α − α ⋅ β β (55) boladi. Bu munosabatdan va shakldan korinadiki, plastinka qancha qalin, sindirish korsatkichi va yoruglik nurining tushish burchagi qancha katta bolsa, nur shuncha kop siljiydi. Agar buyumni tekis parallel shisha orqasiga qoyib qarasak, buyum ozining haqiqiy vaziyatiga nisbatan siljiganday bolib korinadi. 27- §. Yoruglikning uchburchakli prizmadan otishi Kopchilik optik asboblarda shishadan yoki boshqa shaffof moddadan tayyorlangan uchburchakli prizma kop ishlatiladi (73- rasm). Prizmaning kesimi ABC uchburchakdan iborat. Bunda AB va BC tomonlar (yani, ABB 1 A 1 va BB 1 C 1 C sirtlar) prizmaning sindiruvchi yoqlari, BB 1 esa sindiruvchi qirrasi deb ataladi. Prizmaning sindiruvchi yoqlari orasidagi θ burchak (74- rasm) prizmaning sindirish burchagi deyiladi. Òushayotgan nur ikki marta singandan (prizmaning AB va BC yoqlarida) keyin avvalgi yonalishidan malum burchakka ogadi, bu δ burchakka nurning ogish burchagi deyiladi. Òushish burchagi α kichik bolganda, sindirish burchagi θ kichik bolgan prizma (yupqa prizma) uchun bu munosabatni topish oson. DMEND tortburchakdagi 180 , 180 DME DNE ∠ = − δ ∠ = − θ o o ekanligi (tortburchak ichki burchaklarining yigindisi 360° ga tengligi)dan: 74- rasm. 73- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 80 1 (180 ) (180 ) 360 − δ + − θ + α + β = o o o deb yozish mumkin. Bundan: 1 δ = α + β − θ (56) boladi. Uchburchakning tashqi burchagi haqidagi teoremaga asosan ∆DNE dan quyidagi tenglikni yozamiz: 1 . θ = β + α (57) Yoruglikning sinish qonuniga asosan: α = β α = β 1 1 sin sin va sin sin , n n (bu yerda havoning sindirish korsatkichini 1 ga teng deb oldik). α va θ burchaklar kichik bolganda α 1 , β va β 1 burchaklar ham kichik boladi. Shuning uchun oxirgi tengliklarda burchaklarning sinusini burchaklarning ozi bilan almashtirish mumkin: α = β = β 1 1 n va n α (58) (58) formuladan α va β 1 larning ifodalarini (56) formulaga qoyamiz va (57) formulani nazarga olib, quyidagiga ega bolamiz: δ = β + α − θ = β + α − θ = θ − θ = − θ 1 1 n n n( ) n ( 1) . n (59) Shunday qilib, (59) formuladan korinadiki, ogish burchagi δ prizmaning sindirish burchagi θ va sindirish korsatkichi n ga bogliq ekan. Sindirish korsatkichining qiymati yoruglikning rangiga bogliq, yani turli rangli yoruglik uchun turlicha boladi. Shuning uchun prizmaga bir xil burchak ostida tushgan turli rangli nurlar undan otganda turli burchakka ogadi. Agar biror buyumni uchburchakli prizma orqasiga qoyib, unga qaralsa, buyum prizmaning θ sindirish burchagi uchiga tomon siljiganga oxshab korinadi. Buyumning tasviri mavhum boladi. 75- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 81 Optik asboblar (masalan, periskop, binokl) da asosi togri burchakli, teng yonli uchburchak shisha prizmalar ishlatiladi. Ular yordamida yoruglik nurini 90°, 180° burish yoki biror optik asbobda hosil qilingan tasvirni agdarish mumkin. 75- rasmda tola ichki qaytish hodisasi asosida yoruglik nurining prizmada 90° ga burilishi tasvirlangan. Bunday maqsadda ishlatiladigan prizma buruvchi prizma deb ataladi. 76- rasmda pastki nurlar prizma ichida AC yoqdan qaytib, prizmadan chiqishda ustki nurlar bolib, ustki nurlar esa pastki nurlar bolib qolishi korsatilgan. Bunday prizma agdaruvchi prizma deb ataladi. Òakrorlash uchun savollar 1. Moddaning optik zichligini qanday kattalik xarakterlaydi? 2. Yoruglikning sinish qonunlarini tariflang. 3. Nisbiy va absolyut sindirish korsatkichlarining fizik manosi qanday? 4. Nima uchun nur havodan shishaga otganda sinish burchagi tushish burchagidan kichik boladi? 5. Òola ichki qaytish hodisasi deb qanday hodisaga aytiladi? Uni birinchi bolib kim kuzatgan? 6. Òola ichki qaytishning chegaraviy burchagi qanday formuladan aniqlanishi mumkin? Formulani keltirib chiqaring. 7. Nurning yassi parallel shaffof plastinka orqali otish yolini chizib korsating. 8. Yassi-parallel plastinkadan otganda nurning siljish masofasi nimalarga bogliq? 9. Uchburchakli prizmani chizib, sindiruvchi yoqlari, sindiruvchi qirrasi, sindirish burchagini korsating. 10. Nurning teng yonli, togri burchakli uch yoqli prizmadagi yolini chizib korsating. 11. Nurning prizmada ogish burchagi deb qanday burchakka aytiladi va u qanday kattaliklarga bogliq? 12. Prizmalar qanday asboblarda va qanday maqsadlarda ishlatiladi? 76- rasm. 6 Olmasova M.H. www.ziyouz.com kutubxonasi 82 Masala yechish namunalari 1- masala. Sindirish korsatkichi 1,5 ga teng bolgan shisha plastinkaga yoruglik nuri tushadi. Qaytgan va singan nur orasidagi burchak 90°. Yoruglikning plastinkaga tushish burchagini toping. Berilgan: n=1,5; γ=90°. Òopish kerak: n? Yechilishi. 77- rasmdan korinadiki, α+β+γ=180°, binobarin, α+β=90°, bundan: β=90°α boladi. Yoruglikning sinish qonuniga asosan: sin , sin n α = α u holda sinα=n sinβ=n sin(90°α)=n cos α . Demak, α = = α α sin tg . cos n Bu ifodadan α ni topamiz: tgα = 1,5; α = arctg 1,5 = 56°18′. 2- masala. Shishadan yasalgan togri burchakli uch yoqli prizmaning AB yogidagi biror O nuqtaga perpendikulyar holda qizil va binafsha yoruglik nurlari tushmoqda. Nurlar prizmadan chiqqanda qanday burchakda tarqaladi (78- rasm)? Nurlar orasidagi masofa 10 sm bolishi uchun ekranni qayerga ornatish kerak? Prizmaning sindirish burchagi θ=10°. Qizil rangli yoruglik uchun n q =1,64, binafsha rangli yoruglik uchun esa n b =1,69. Berilgan: α 0 =0°; d=10 sm=0,1 m; n q =1,64; n b =1,69, θ=10°. Òopish kerak: γ ? l? Yechilishi. 1- usul. Òushish burchagi α 0 =0 bolgani uchun O nuqtada nurlar sinmaydi. BC yoqqa nurlarning tushish burchagi α=θ=10° (ozaro perpendikulyar tomonlar orasidagi burchakka oxshash). Sindirish 77- rasm. 78- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 83 korsatkichi har xil rangli yoruglik uchun turlicha qiymatga ega bolgani sababli qizil rangli nur prizmadan β q burchak ostida, binafsha rangli nur esa β b burchak ostida chiqadi, binobarin, γ= β b β q boladi. Yoruglikning sinish qonuniga asosan: sin , sin q q n β = α bundan β q ni topamiz: sin β q = n q sin α = sin10° · 1,64 = 0,1736 · 1,64 = 0,2847, β q = 16°32′. sin , sin b b n β = α bundan β b ni topamiz: sin β b = sin α · n b = 0,1736·1,69=0,2934. β b = 17°4′. Nurlar orasidagi burchak γ = 17°4′ 16°32′= 32′. γ burchak juda kichik bolgani uchun ekrangacha bolgan masofa: 0,1m 0,1 11 m. sin sin 32 0,0093 d m l = = = ≈ ′ γ 2- usul. Nurning ogish burchagi δ bilan prizmaning sindirish burchagi θ orasidagi boglanishni ifodalovchi δ=(n1)θ taqribiy formuladan foydalanib, burchak γ ning taxminiy qiymatini aniq- laymiz: ( 1) (1,64 1) 10 6,4 ; ( 1) (1,69 1) 10 6,9 ; 0,5 30 . q q b b q b n n δ = − θ = − ⋅ = δ = − θ = − ⋅ = ′ γ = δ − δ = = o o o o o Demak, ikkala usulda masalaning yechimi bir-biriga mos keladi. 3- masala. Olmos va shishaning absolyut sindirish korsatkichi mos ravishda 2,42 va 1,5 ga teng. Shu moddalardan yasalgan plastinkalardan yoruglikning otish vaqti bir xil bolishi uchun ularning qalinliklarining nisbati qanday bolishi kerak? Berilgan: n 0 =2,42; n sh =1,5; t 0 =t sh =t. Òopish kerak: l sh /l o ? Yechilishi. Olmos va shishaning absolyut sindirish korsatkichlari ularda yoruglikning tarqalish tezliklari bilan quyidagi munosabatda boglangan: 0 0 va , sh sh c c n n = = υ υ www.ziyouz.com kutubxonasi 84 bunda: c yoruglikning vakuumda tarqalish tezligi; υ 0 yoruglikning olmosda tarqalish tezligi; υ sh yoruglikning shishada tarqalish tezligi. Bu munosabatlardan quyidagi ifodani hosil qilamiz: υ = υ 0 0 . sh sh n n Bir jinsli muhitda yoruglik ozgarmas tezlik bilan tarqaladi, shuning uchun: υ = υ = 0 0 va sh sh l l t t deb yozishimiz mumkin, bunda: t yoruglikning moddadan otish vaqti; l 0 olmosning qalinligi; l sh shishaning qalinligi. Keyingi ikki ifodani hadma-had bolib, quyidagini olamiz: 0 0 sh sh l l υ = υ , u holda 0 0 sh sh l n l n = ekanligi kelib chiqadi. Hisoblash: 0 2,42 1,61. 1,5 sh l l = ≈ 4- masala. Yoruglik nuri yassi-parallel shisha plastinkaga 30° burchak ostida tushadi (72- rasmga qarang). Shishaning sindirish korsatkichi 1,5. Agar nurlar orasidagi masofa 1,94 sm bolsa, plastinkaning qalinligi qancha? Berilgan: α=30°; n=1,5; x=1,94 sm=1,94 · 10 -2 m. Òopish kerak: d ? Yechilishi. Yoruglik yassi-parallel plastinkadan otganda uning qanchaga siljigani (55) formula bilan ifodalanadi. Shu ifodadan plastinkaning qalinligini topsak: cos sin( ) x d β = α − β ekanligi kelib chiqadi. Endi yoruglikning sinish qonunidan foydalanib, nurning sinish burchagi β ni topamiz: sin sin 30 0,5 sin 0,3333; 19 28 , 1,5 n n α ′ β = = = ≈ β = o o d ni hisoblaymiz: 2 2 1,94 10 m.cos19 28 1,94 10 0,9426 m 0,1m. 0,2005 sin(30 19 28 ) d − − ′ ⋅ ⋅ ⋅ = = ≅ ′ − o o o www.ziyouz.com kutubxonasi 85 Mustaqil yechish uchun masalalar 40. Yoruglik nuri vakuumdan shisha plastinkaga 50° burchak ostida tushadi. Shishaning absolyut nur sindirish korsatkichi 1,6 ga teng. Yoruglikning sinish burchagi va shishada tarqalish tezligini toping. 41. Suv, shisha va olmosning havo bilan, shuningdek, shisha suv chegarasi uchun tola ichki qaytishning chegaraviy burchagini toping. 42. Suvning sindirish korsatkichi 1,33 ga, skiðidarniki esa 1,48 ga teng. Skiðidarning suvga nisbatan sindirish korsatkichini aniqlang. 43. Agar yoruglikning suv yuziga tushish burchagi 35° bolsa, yoruglik idishning gorizontal tubiga qanday burchak ostida tushadi? 44. Spirt uchun tola ichki qaytishning chegaraviy burchagi 47°. Spirtning sindirish korsatkichini toping. 45. Nur yoruglikning suv osti manbayidan suv yuziga 35° burchak ostida tushmoqda. Nur qanday burchak ostida havoga chiqadi? 46. Yassi-parallel shisha plastinkaga nurlar 60° burchak ostida tushadi. Agar nur plastinkadan chiqishda 1 sm ga siljigan bolsa, plastinkaning qalinligi qancha? Shishaning sindirish korsatkichi 1,5 ga teng. 47. Nur shisha prizmaning yon qirrasiga 0° burchak ostida tushmoqda. Prizmaning sindirish burchagi 3°. Nurning prizmadan ogish burchagini toping. 48. Ariq tubida kichik tosh yotibdi. Bola tayoq bilan toshni surmoqchi. Bola toshni moljalga olib tayoqni 40° burchak ostida ushlab turibdi. Agar ariqning chuqurligi 50 sm bolsa, tayoq ariq tubiga toshdan qancha masofada taqaladi? 49. Hovuzning tubiga balandligi 1 m bolgan qoziq qoqildi. Agar Quyosh nuri suv sirtiga 60° burchak ostida tushayotgan bolsa va qoziq batamom suvning ostida bolsa, qoziqning hovuz tubidagi soyasining uzunligini toping. 50. Akvalangist suvda oq yoruglik yordamida 20 m naridagi sherigiga signal beradi. Bu masofada qizil nur binafsha nurdan qancha masofa va vaqtga ozib ketadi? Qizil nur uchun suvning sindirish korsatkichi n q = 1,329, binafsha nur uchun esa n b = 1,344. 51. Qalinligi 1 sm bolgan va orqa sirtiga kumush yuritilgan yassi- parallel plastinkaning oldingi sirtidan 4 sm uzoqlikda turgan buyum tasvirining vaziyatini aniqlang. Plastinkaning sindirish korsatkichi 1,5 ga teng. www.ziyouz.com kutubxonasi 86 28- §. Linzalar. Yupqa linza formulasi Ikkala tomoni sferik sirtlar bilan chegaralangan shaffof jismlar linzalar deb ataladi. Odatda sferik sirtlar yoki bitta sferik sirt va bitta yassi sirt bilan chegaralangan linzalar keng ishlatiladi. 79- va 80- rasmlarda har xil linzalarning kondalang kesimlari korsatilgan. 79- rasmda tasvirlangan linzalar qavariq linzalar deb ataladi: a ikki tomonlama qavariq; b yassi qavariq; d botiq qavariq linzalar; e rasmda bunday linzalarning belgisi korsatilgan. 80- rasmda botiq linzalar tasvirlangan: a ikki tomonlama botiq; b yassi botiq; d qavariq botiq linzalar; ularning chizmalardagi belgisi e rasmda korsatilgan. Sferik sirtlarning C 1 va C 2 markazlari orqali otgan MM 1 togri chiziq linzaning bosh optik oqi deyiladi (81- rasm). Biz faqat O 1 O 2 qalinliklari linzani hosil qilgan sferik sirtlarning R 1 va R 2 egrilik radiuslariga nisbatan nazarga olmasa boladigan darajada kichik bolgan yupqa linzalarni korib chiqamiz. Linza juda yupqa bolganligi uchun ikkita S 1 va S 2 sfera segment uchlari, yani linza sirtlarining O 1 va O 2 uchlari O nuqtada birlashgandek tuyuladi. Bu O nuqta linzaning optik markazi deb ataladi. 80- rasm. 79- rasm. 81- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 87 Linzaning optik markazi orqali burchak ostida otuvchi har qanday togri chiziqlar linzaning qoshimcha optik oqlari deyiladi. Linzani koplab prizmalarning yigindisi deb tasavvur qilish mumkin (82- rasm). Bunda nurlarni qavariq linza optik oqqa tomon, botiq linza esa optik oqdan ogdirishi oz-ozidan korinib turibdi. Qavariq linzalar oziga tushayotgan parallel nurlar dastasini yigib beradi. Shuning uchun bunday linzalar yiguvchi linzalar deb ataladi. Botiq linzalar esa oziga tushayotgan yoruglikni har tomonga tarqatib yuboradi. Shuning uchun ularni tarqatuvchi yoki sochuvchi linzalar deb ataladi. Havoda joylashgan va shishadan yasalgan ikki tomonlama qavariq linzadan yoruglik nurining otishini koraylik. Linza- ning bosh optik oqining ustida nur chiqaruvchi biror A nuqta, masalan, yoruglikning nuqtaviy manbayi joylashgan bolsin (83- rasm). Undan bosh optik oqqa nisbatan kichik α burchak ostida chiquvchi (paraksial) nurlardan foydalanamiz. Shulardan biri AK nurni olaylik. Bu nur havodan linzaning S 1 sirtida yotgan K nuqtaga tushadi, havo-shisha chegarasida sinib linzaga otadi, song S 2 sirtning N nuqtasiga tushadi va shisha-havo chegarasida 83- rasm. 82- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 88 sinib yana havoga chiqadi, songra esa tarqalishda davom etib, bosh optik oq bilan uning ustida yotgan A 1 nuqtada kesishadi. Shu A 1 nuqta A nuqta (manba)ning tasviri boladi. Endi yupqa linza formulasini keltirib chiqaraylik. Bu maqsadda linza sirtlarida olingan K va N nuqtalarga (yani, AK nurning linzaga tushishi va undan chiqish joylarida) DB va BE urinma tekisliklar otkazamiz va bu nuqtalarga linzaning R 1 va R 2 egrilik radiuslarini otkazamiz. Bunda AKNA 1 nurni, sindirish burchagi θ bolgan yupqa prizmada singan nur deb qarash mumkin. α, ϕ, γ 1 , γ 2 burchaklarning kichikligi va linza yupqa bolgani sababli quyidagi taxminiy tengliklarni yozish mumkin: = = ≈ = ≈ = ≈ = ≈ = ≈ = ∆ α ≈ α = ≈ ∆ 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