3: Геометрична оптика

Last updated
Save as PDF

Page ID: 74111

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Як було показано раніше, коли плоска хвиля наближається на діафрагму, розміри якої набагато більші за довжину хвилі, дифракційні ефекти мінімальні, а сегмент плоської хвилі проходить через діафрагму, по суті, незмінним. Цей плоский сегмент хвилі можна розглядати як хвильовий пакет, званий пучком або променем, що складається з суперпозиції хвильових векторів, дуже близьких за напрямком і величиною до центрального хвильового вектора хвильового пакета. У більшості випадків промінь просто рухається в напрямку, визначеному центральним хвильовим вектором, тобто нормальним до орієнтації хвильових фронтів. Однак це невірно, коли середовище, через яке поширюється світло, оптично анізотропна, тобто світло, що рухається в різних напрямках, рухається з різною фазовою швидкістю. Прикладом такого середовища є кристал кальциту. У анізотропному випадку орієнтацію променя можна визначити, як тільки відоме співвідношення дисперсії для хвиль, про які йдеться, за допомогою методів, розроблених у попередньому розділі.

Якщо світло рухається через якийсь апарат, в якому всі отвори набагато більше за розмірністю, ніж довжина хвилі світла, то ми можемо використовувати вищевказане правило для проходження променів світла через апарат. Це називається наближенням геометричної оптики.

Мініатюра: Промені, відображені опуклим сферичним дзеркалом: падаючі промені світла, паралельні оптичній осі, відбиваються від опуклого сферичного дзеркала і, здається, походять від чітко визначеної фокусної точки на фокусній відстані f на протилежній стороні дзеркала. Фокусна точка віртуальна, оскільки через неї не проходять реальні промені. (CC BY 4.0; OpenStax)