domingo, 10 de maio de 2015
Superfície Refratora Esférica
A formação de
imagem por refração em uma superfície que separa dois
meios, com os índices de refração n1 e
n2, está ilustrada na figura 14.1. Nesta figura, n2
é maior que n1, e então as ondas se propagam mais
lentamente no segundo meio. Neste caso, também, somente os raios
paraxiais convergem para um ponto.
Uma relação que mostra a dependência
entre a distância da imagem, a distância do objeto, o raio
de curvatura e os índices de refração, pode ser deduzida
pela aplicação da lei de Snell à refração
dos raios, com a adoção da aproximação dos
ângulos pequenos. A geometria do problema é apresentada na
figura 14.1. Em nossas aplicações assumiremos que a superfície
de contato entre os meios 1 e 2 é esférica, com raio de curvatura
r.
Fig. 14.1 Formação de imagem por refração
Da figura 14.1 tiramos as seguintes relação angulares,
(14.1)
(14.2)Aplicando a lei de Snell no ponto A temos que;
(14.3)isto implica que os ângulos q 1 ,q 2 , b e g são também pequenos.
sen q 1 »q1 e sen q2 »q2 (14.4)
substituindo a equação 14.4 em 14.3 obtemos
n1 q 1 » n2 q 2
Substituindo a expressão para q 2 na equação 14.2 obtemos
(14.5)
(14.6)
(14.7)
Eliminando o termo AV’ na equação acima obtemos
(14.8)
Esta equação correlaciona as distâncias objeto (o),
imagem (i) e o raio de curvatura da superfície
(r). Ela é denominada por equação
para um diótrico. O diótrico é um sistema composto
por dois meios, com índices de refração distintos,
sendo que a superfície de contato entre os dois meios é curva.
Nesta seção assumiremos que a superfície de contato
é esférica e com raio de curvatura r. Na refração,
as imagens se formam atrás da superfície refratora ou de
contato, no lado que se chama da transmissão (espaço-imagem),
enquanto as imagens virtuais ocorrem no lado da luz incidente (espaço-objeto),
na frente da superfície. As convenções de sinais que
se usam na refração são semelhantes às que
ocorrem na reflexão.
Suponha
um dióptro esférico (convexo) com raio de curvatura igual
a 15,0 cm separando dois meios, com índices de refração
n1 = 1,0 e n2 = 2,0 respectivamente. Determinar a
posição da imagem, supondo o objeto localizado a 30,0 cm
à esquerda do vértice na superfície de contato. Neste caso
Isto é o objeto está localizado a 60 centímetros da superfície de contato.
Interferência
A interferência é um fenómeno típico das ondas. Podemos
observá-la, por exemplo, num tanque de água em que se produzem ondas por
meio de duas pontas que tocam periodicamente e sincronizadas a superfície
da água. Como resultado, forma-se na superfície um padrão característico,
que denominamos figura de interferência. Ao longo de certas linhas
as duas perturbações reforçam-se, ou seja, interferem de modo construtivo.
Ao longo de outras linhas, as duas perturbações anulam-se, ou seja,
interferem de modo destrutivo.
Também podemos obter figuras de interferência com a luz. Para isso, fazemos um feixe de luz passar através de duas fendas vizinhas muito estreitas. Das duas fendas emergem dois feixes difractados, que interferem entre si e são interceptados por uma tela. Se o feixe de luz é de uma só cor, formam-se sobre a tela regiões claras e escuras, alternadas. As regiões claras são aquelas atingidas pelas duplas cristas e duplos vales, ou seja, regiões onde as ondas luminosas interferem construtivamente. As regiões escuras correspondem a regiões atingidas por uma crista e um vale, ou seja, regiões onde as ondas luminosas se interferem destrutivamente. O padrão de faixas de luz projectado na tela é chamado franjas de interferência.
A interferência da luz foi inicialmente demonstrada por Thomas Young, em 1806.
Os anéis de Newton
Anéis de Newton, também conhecida como "círculo de Newton". Em óptica, anel de Newton é um fenômeno de interferência de filme fino. Um padrão de interferência de luz, alguns anéis concêntricos claros e escuros. Por exemplo, com um grande raio de curvatura da lente convexa e um toque de vidro plano, à luz do dia ou luz branca, você pode ver o ponto de contato é um local escuro, cercado por uma série de anéis de cores claras e escuras, enquanto único irradiação de luz colorida, o desempenho de alguns dos luz monocromática e olheiras. As distâncias entre o círculo, com o aumento da distância a partir do centro de diminuir gradualmente. Eles são reflectidos pela esfera e luz plano interferem uns com os outros e a formação de franjas de interferência. Definição No processamento de elementos ópticos, utilizados para analisar os princípios de anéis plana ou curva a precisão do modelo da superfície de Newton. Em anéis de Newton, no diagrama, B está sob o vidro plano, é uma lente plano-convexa, e o seu ponto de contacto com o vidro plano é O, S pontos em torno do vidro plano e convexo da lente é ensanduichado entreferro. Quando a luz incidente monocromática paralelo sobre a lente perpendicular à superfície plana. No intervalo de ar das superfícies superior e inferior da luz reflectida causado pela formação de luz coerente. Para cima e para baixo no espaço de ar da luz reflectida a partir da superfície (primeira superfície do meio de luz reflectida diluente, um em opticamente denso reflexão superfície do meio). Lente plano-convexa e o espaço entre o plano de distância filme: Esquemática princípio Quando a interferência totalmente construtiva ocorre: onda caminho diferença fórmula de derivação Princípio Um padrão de interferência óptica. Newton em 1675 observou pela primeira vez. Grande raio de curvatura de uma lente plano-convexa colocado sobre uma placa de vidro, a placa de vidro com a lente de iluminação monocromática, pode ser observado que um certo número de anéis concêntricos de luz e escuro. Meio da distribuição anel é escassa, borda densa, centro no ponto de contato O. Newton viram a luz reflectida a partir do centro do anel é escuro, a luz transmitida visto a partir do centro dos anéis de Newton é especificado. Se estiver usando a luz branca é incidente. O anel de cor observada. Anéis de Newton é uma interferência de película fina típico de igual espessura. A lente esférica convexa e a placa de vidro para formar uma variação de espessura uniforme compreendida entre a película fina em forma de cunha circular de ar, quando a luz paralelo dirigido perpendicular ao plano-convexo, o ar em forma de cunha a partir do filme, a reflexão da superfície dos dois feixes são sobrepostos e produzir interferência. O anel com a mesma espessura de filme de ar radial como a superfície superior e inferior da diferença de trajecto óptico reflecte o mesmo, de modo que o padrão de interferência forma de um anel. Isto produz o mesmo, com a mesma espessura da película é chamado franjas de interferência de interferência de igual espessura. Newton em óptica é um achado importante é que os "anéis de Newton". Foi sua pesquisa uma investigação mais aprofundada Hooker bolhas de sabão de filme questiona cor apresentadas. Experiência anel Experimento anel de Newton é o seguinte: para buscar dois vítreo, um telescópio é de 14 pés, com uma lente plano-convexa, e o outro é cerca de 50 pés de grande telescópio com uma lente lenticular. Colocado sobre a lente da lente plano-convexa lenticular, tornando-o lado plano para baixo, quando o corpo vítreo, pressionadas uma contra a outra, elas serão em torno de um ponto de contacto em torno do aparecimento de várias cores, a formação do anel cor. Então, essas cores desapareceram novamente no anel central. Em pressionando o vítreo, os centros de cor finais emergiu em outras cores, se parece com uma primeira ocorrência da periferia para o centro do anel de cor quase uniforme, então prensado vítreo, este anel cor vai sendo progressivamente alargado até Novas cores surgiu em seu centro. Assim, continuam, terceiro, quarto, quinto, e continuamente seguido em outras cores surgiram no centro, e a cor de um pacote para fora do grupo interno anel de cor, a última cor é manchas pretas. Inversamente, se o vítreo acima levantá-la para fora da lente a seguir, a cor será demasiado pequeno diâmetro do anel, a largura periférica é aumentada até atingir a central de cor em sucessão, a largura deles tornam-se muito grande, o rácio antes de mais fácil reconhecer e treinamento a sua cor. Newton medido seis raio do anel (na sua parte mais brilhante da medição), constatou que tal fenômeno anel Newton regulação Lei: valor ao quadrado do raio luminoso é um anel representado pela progressão aritmética impar, isto é, 1,3,5,7,9,11, enquanto escuro valor ao quadrado do raio do anel é determinado pela progressão aritmética mesmo que constituem dois , 4,6,8,10,12. Exemplo convexo próximo ao contato com a seção transversal do vidro, o eixo horizontal representa a raiz quadrada da distância até o alvo por um inteiro: √ 1 = 1 √ 2 = 1,41, √ 3 = 1,73, √ 4 = 2 √ 5 = 2,24 e assim por diante. Nestes distância, Newton observou luz alternada máximos e mínimos. Visto a partir da figura, a distância vertical entre os dois de vidro baseia-se na progressão aritmética simples, 1,2,3,4,5,6 ...... aumentada. Assim, o raio conhecido da lente convexa, o anel escuro e é fácil de calcular o ar dentro da espessura do anel luminoso, situação Newton é que a medição de corrente: com a luz que incide perpendicularmente para obter o primeiro anel escuro da parte mais escura da espessura da camada de ar de 1/189000 polegadas, multiplicada pela metade da espessura da progressão dessa 1,3,5,7,9,11, pode dar toda a porção mais brilhante do anel luminoso da espessura da camada de ar é de 1 / 178000,3 / 178000,5 / 178000,7 / 178 000 ...... sua média aritmética 2/178 000, 4/178 000, 6/178 000 ...... e assim é a parte mais escura do anel escuro da espessura da camada de ar. Anéis de dispositivo de interferência de Newton gera anel escuro raio √ (kRλ), onde k = 0,1,2 ...... Newton também água, em vez de ar, assim observada raio anel cor irá diminuir. Ele observou apenas franjas brancas interferência da luz, mas também observada entre o Ming prestados monocromáticos franjas de interferência brancos. Dispositivo anel Newton usado para testar a precisão da superfície do elemento óptico. Se a mudança de pressão entre a lente e o vidro, a espessura da película de ar pode ocorrer durante o movimento pequenas alterações franjas. Este princípio pode ser utilizada para determinar com precisão as pequenas alterações na pressão ou comprimento. É lógico, mas Newton anel natureza ondulatória da luz é uma das melhores provas de que os anéis de Newton não são do aparelho experimental verdadeiro Ocasião, mas a partir de sua teoria corpuscular defendida por partida para explicar a formação de anéis de Newton. Ele acredita que apenas um monte de movimento de alta velocidade através do fluxo de partículas adega, por isso, a fim de explicar o surgimento dos anéis de Newton, ele propôs uma "explosão de fácil reflexão, uma explosão de fácil transmissão" da teoria da complexidade. De acordo com esta teoria, ele pensou: "cada superfície de refração de raios a qualquer momento através de introduzir um breve estado, esse estado pode entrar para a luz em um determinado momento e do processo de recuperação, e cada vez que eles tendem a se recuperar na superfície de refracção da luz facilmente através da seguinte entre os dois recuperação, então o próximo susceptível de ser uma superfície de refracção a reflexão. "Ele também devolvido e na próxima vez decorrido retorno como a distância entre o" intermitência o intervalo ". Na verdade, Newton disse aqui ", estourou intervalo" é a flutuação na palavra "comprimento de onda". Por que isso acontece? Newton foi vagamente disse:. "Como este é o papel ou a inclinação, é o círculo de luz movimento ou vibração, ou os meios de comunicação ou qualquer movimento circular ou vibração, não estou aqui para explorar a" Aparelho anéis de Newton Instrumento anel de Newton é medido o raio de curvatura R da lente L plano-convexa e a placa de vidro P empilhado sobre o metal que constitui a moldura F, como se mostra no lado direito. Borda do quadro de um período de três parafusos H, L e P para ajustar o contato entre a alterar a forma ea posição das franjas de interferência. Ajuste a H, os parafusos não podem ser aparafusado demasiado apertado para evitar o excesso de pressão causada pelo contacto com lentes de vidro de ruptura, os danos. Imagem da direita mostra o mapa físico de anéis de Newton. Argumentação Embora a descoberta de Newton anéis de Newton e fez uma determinação quantitativa precisa, pode-se dizer que chegaram à beira da teoria ondulatória da luz, mas por causa de muita favor de sua teoria corpuscular, ainda não pode explicar adequadamente o fenômeno. Na verdade, esta experiência pode ser invertida teoria de onda da luz é uma forte evidência. Até o início do século 19, o cientista inglês Thomas Young foi a teoria das ondas de luz explicar satisfatoriamente experiência anéis de Newton.
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