17. Светлина – същност и класификация. Закони на геометричната оптика. Микроскоп. Световоди и ендоскопи

Явления показващи вълновия характер – отражение, пречупване, интерференция, дифракция, поляризация, дисперсия, разсейване.

Явления показващи корпускулярния характер – топлинно излъчване, луминисценция, фотоелектричен ефект, налягане на светлината.

Хипотеза на Планк – електромагнитното лъчение може да се излъчва само на порции, които наричаме кванти или фотони. Енергията на един фотон е E=h, където  е честотата на електромагнитната вълна, h е фундаментална физична константа наречена на името на Планк.

Електромагнитните лъчения проявяват в по-голяма степен вълнови свойства при ниски енергии, а корпускулярни при високи енергии на фотоните.

Светлината е напречна електромагнитна вълна, съставена от две променливи полета – електрично и магнитно. Интензитетите на електричното и магнитното поле са винаги перпендикулярни помежду си и перпендикулярни на посоката на разпространение, т.е. на вектора на скоростта, тези вектори се изменят във времето и по посоката на разпространение по синусов закон. Например електричният вектор може да бъде записан във вида: E=E₀ cos(ωt-kx)

Фундаментална физична константа е скоростта на светлината във вакуум, означава се с c_o=3.10⁸m/s и е равна на , това е най-голямата възможна скорост в природата, с която може да се разпространява един физичен процес.

Светлината обхваща тясна област в спектъра на електромагнитните вълни, които обхващат  - лъчите , рентгеновия диапазон, ултравиолетовата, видимата и инфрачервената светлина, микровълните и радиовълните. Видимата светлина е разположена между ултравиолетовите и инфрачервените лъчи в спектъра на електромагнитните лачения. Нейните граници се определят от относителната спектрална ефективност на човешкото око,  = 400-760 nm. Най-голяма чувствителност има окото при  = 555 nm.

При преминаване на лъч от една оптична среда в друга на границата част от светлината се отразява обратно в средата, част се пречупва и преминава във втората среда. Ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане (=^``), а пречупеният лъч е под ъгъл  спрямо перпендикуляра към точката на падане.

Закон на Снелиус

Ако лъчът преминава от среда с по-голям показател на пречупване в среда с по-малък съществува пределен ъгъл на падане при който пречупеният лъч се плъзга по повърхността, т.е. =90⁰ , ако ъгълът на падане е по-голям от този  граничен настъпва явлението пълно вътрешно отражение, т.е. съществува само отразен лъч. На тази база работят оптичните световоди (оптични влакна), които са намерили голямо приложение в оптичните комуникации и за изготвяне за медицината на ендоскопи.

Показателят на пречупване зависи от дължината на вълната – дисперсия на светлината, това обяснява разлагането на светлината по цветове (цвят означава светлина с определена дължина), небесна дъга. Нормална дисперсия имаме ако с намаляване на дължината на вълната показателят на пречупване расте.

Отношението на интензитета на отразената светлина към интензитета на падащата се нарича коефициент на отражение на средата, той също зависи от дължината на вълната и определя най-често цвета на тялото.
Микроскоп

Състои се от обектив и окуляр. Негови основни характеристики са увеличение и разделителна способност.

Ход на лъчите в микроскопа, образ – увеличен, недействителен и обърнат.

Оптични лещи, двойноизпъкнали, двойновдлъбнати, фокусно разстояние – f. Оптична сила Ф=1/f , измерва се в диоптри.

Роговица, предна очна камера, ирис, зеница, леща, стъкловидно тяло.