Свет — самое быстрое, что есть во Вселенной. В этом уроке мы обращаемся со светом как с лучами, которые бегут по прямой, отражаются от зеркал и преломляются в линзах. Красиво, просто и очень полезно.
Геометрическая оптика считает свет лучами — прямыми линиями, вдоль которых распространяется энергия. В однородной среде лучи — прямые. Окуни смотрят из воды, лучи перегибаются — повод, почему стрелять по рыбам надо с поправкой.
В зеркале меняются местами лево и право. «Мнимое изображение» — то, что тебе кажется «там», хотя за зеркалом ничего нет. Мираж, отражение ламп в витрине и игра твоего отражения в зеркале ванной устроены именно так.
Лучи переходят из одной среды в другую и ломаются. Отношение синусов углов — константа материала, показатель преломления n.
Лучи от подводной части выходят в воздух и ещё сильнее отклоняются — твоё зрение достраивает их как прямые, и дно кажется выше. Чисто геометрия.
Если свет идёт из плотной среды в менее плотную под большим углом, он упрётся во «внутреннюю стену» и вернётся обратно без выхода наружу. Когда это случается: угол больше критического.
На полном внутреннем отражении работают оптоволокно — свет бежит внутри стеклянной нити зигзагами тысячи километров. Бриллиант блестит именно из-за него: свет захлопывается внутри и возвращается.
Линзы — это преломляющие «склянки»: собирательные (толще к центру) и рассеивающие (тоньше к центру). Оптическая ось, фокус F, фокусное расстояние f. Формула тонкой линзы:
Собирающая линза в руке на солнце сжигает листок — фокус собирает солнечные лучи в точку.
Глаз = линза (хрусталик) + экран (сетчатка). Близорукость — фокус впереди сетчатки, исправляется рассеивающими линзами. Дальнозоркость — фокус за сетчаткой, исправляется собирающими.
Оптическая сила линзы D = 1/f, измеряется в диоптриях. В рецепте на очки «−2 диоптрии» — это рассеивающая линза, «+ 2» — собирающая.