Оптика пәні

Оптика пәні

Оптика – бұл жарықтың физикалық табиғатын және қасиетін, оның заттармен әсерлесуін зерттейтін физиканың бөлімі.

Жарық тек көзге көрінетін жарық қана емес, ол электромагниттік шкаланың инфрақызылдан ультракүлгінге дейінгі аралықтағы кең спектр облысын қамтиды.

Электромагниттік сәуле шығару спектрінің әр түрлі бөліктері толқын ұзындығы λ және жиілік ʋ шамалары арқылы бір-бірімен ажыратылады.Бұл шамалар жарықтың толқындық қана емес, сонымен қатар кванттық қасиеттерін де білдіреді.

Электромагниттік спектр - электромагниттік толқындарының барлық диапазондарының жиынтығы. Электромагниттік толқындар теледидарда және радиохабарда, телекоммункацияда, сонымен бірге тамақ әзірлеу үшін де қолданылады. Электромагниттік спектрді былайша бөледі: радиотолқындар, инфрақызыл, көрінетін, ультракүлгін, рентгендік  және гамма сәуле шығару. Жиілік пен ұзындықтарына байланысты әр түрлі электромагниттік толқындарды шартты түрде шығарып алу және тіркеу тәсіліне, затпен өзара әсерлесу сипаты бойынша диапазондарға бөледі.

[pic 1]

Оптикалық сектрдің шартты шекарасы инфрақызыл сәуле шығарудан (λ=2000 нм, ʋ =1,5*1013 Гц) қысқа толқынды ультракүлгін шекарасына (λ=10 нм, ʋ =3*1016 Гц) дейін созылып жатады.

УК        10-400 нм

Көрінетін        400-760 нм

ИҚ        760-2000 нм

Оптиканың тәжірибелік маңызы

Оптиканы тұйық пән деп қарастыруға болмайды, яғни ол тек спектрдің оптикалық облысы зерттеп қана қоймайды. Басқс саладан алынған заңдылықтар мен нәтижелер спектрдің оптикалық облысында қолданысқа ие бболуы мүмкін және кері бағыттада жүреді.

Оптиканың тәжірибелік маңызы және оның басқа білім саласындағы әсері өте жоғары. Мысалға, астрономияда – телескоп пен спектроскоп, биологияда- микроскоп, фотография т.с.с Оптикадағы ең м аңызды ғылыми аппараттың элементі бұл-линза. Онсыз микроскоп, телескоп,спектроскоп,фотоаппарат,кино,теледидар болмас еді.

Оптика көптеген іргетас зерттеулерді және физикалық көзқарастарды дамытуда орасан зор рөл атқарады.Айталық, қазіргі кездегі салыстырмалылық теориясы мен кванттар теориясы осы оптикалық зерттеулердің негізінде пайда болды. Лазерлер мен голграфияны ойлап табудың нәтижесінде оптикаға кең жол ашылд және ола ғылым мен техниканың әр саласнда кеңінен қолданылады.

Геометриялық оптиканың төрт негізгі заңы:

1)    Біртекті ортада жарық түзу сызықпен таралады.

2)    Жарықтың сәулелері түйіскенде бір-біріне кедергі келтірмей, тәуелсіз таралады.

3)    Жарық бір ортадан екінші ортаға түскенде орталар шекараларында аз-көпті шағылады. Түскен жарық, шағылған жарық және түсу нүктесіне тұрғызылған түзу бір жазықтықта жатады.

Түсу бұрышы шағылу бұрышына тең болады.

[pic 2]

[pic 3]

4)    Жарық бір мөлдір ортадан екінші мөлдір ортаға өткенде өзінің таралу бағытын өзгертеді, яғни сынады.

[pic 4]

Түсу бұрышының синусының сыну бұрышының синусына қатынасы тұрақты болады.

[pic 5],

мұндағы: [pic 6]- екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткіші, [pic 7] және

[pic 8] сәйкесінше бірінші және екінші орталардың абсолют сыну көрсеткіштері.

[pic 9] -  екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткішінің сол орталардағы жарықтың таралу жылдамдықтарының қатынасы арқылы өрнектелуі.

Жарық туралы ілімнің дамуына тарихи шолу

Ерте заман және орта ғасырлардағы оптика. Көне грек философтары мен математиктері-Пифагор (б.д.д. 582-500 ж.ж.), Эмпедокл (б.д.д. 492-432 ж.ж.), Демокрит (б.д.д. 400-370 ж.ж.), Евклид (б.д.д. 300 ж.ж.), Платон (б.д.д. 427-347 ж.ж.), және басқалары жарық құбылыстары табиғатын көру түйсігі сезімін негізге алып түсіндіруге тырысқан.