Определения по Оптике | Объединение учителей Санкт-Петербурга

АБСОЛЮТНО ЧЕРНОЕ ТЕЛО – мысленная модель тела, которое при любой температуре полностью поглощает все падающее на него электромагнитное излучение независимо от спектрального состава. Излучение А.ч.т. определяется только его абсолютной температурой и не зависит от природы вещества.

БЕЛЫЙ СВЕТ — сложноеэлектромагнитное излучение, вызывающее в глазах человека ощущение, нейтральное в цветовом отношении.

ВИДИМОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — оптическое излучение с длинами волн 380 — 770 нм, способное вызывать зрительное ощущение в глазах человека.

ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, индуцированное излучение — испускание электромагнитных волн частицами вещества (атомами, молекулами и др.), находящимися в возбужденном, т.е. неравновесном, состоянии под действием внешнего вынуждающего излучения. В.и. когерентно (См. когерентность) с вынуждающим излучением и при определенных условиях может привести к усилению и генерации электромагнитных волн. См. также квантовый генератор.

ГОЛОГРАММА — зарегистрированная на фотопластинке интерференционная картина, образованная двумя когерентными волнами (см.когерентность): опорной волной и волной, отраженной от объекта, освещенного тем же источником света. При восстановлении Г. мы воспринимаем объемное изображение объекта.

ГОЛОГРАФИЯ — метод получения объемных изображений предметов, основанный  на регистрации и последующем восстановлении фронта волны, отраженной этими предметами. Получение голограммы основано на интерференции света.

ГЮЙГЕНСА ПРИНЦИП — метод, позволяющий определить положение фронта волны в любой момент времени. Согласно г.п. все точки, через которые проходит фронт волны в момент времени t, являются источниками вторичных сферических волн, а искомое положение фронта волны в момент времени t+Dt совпадает с поверхностью, огибающей все вторичные волны. Позволяет объяснить законы отражения и преломления света.

ГЮЙГЕНСА — ФРЕНЕЛЯ — ПРИНЦИП — приближенный метод решения задач о распространении волн. Г.-Ф. п. гласит: в любой точке, находящейся  вне произвольной замкнутой поверхности, охватывающей точечный источник света, световая волна, возбуждаемая этим источником, может быть представлена как результат интерференции вторичных волн, излучаемых всеми точками указанной замкнутой поверхности. Позволяет решать простейшие задачи дифракции света.

ДАВЛЕНИЕ СВЕТА — давление, производимое светом на освещаемую поверхность. Играет большую роль в космических процессах (образование хвостов комет, равновесие крупных звезд и т.д.).

ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ — см.изображение оптическое.

ДИАФРАГМА — устройство для ограничения или изменения светового пучка в оптической системе (напр., зрачок глаза, оправа линзы, Д. объектива фотоаппарата).

ДИСПЕРСИЯ СВЕТА — зависимость абсолютного показателя преломления вещества от частоты света. Различают нормальную Д., при которой с увеличением частоты скорость световой волны убывает, и аномальную Д., при которой скорость волны растет. Вследствие Д.с. узкий пучок белого света, проходя сквозь призму из стекла или другого прозрачного вещества, разлагается в дисперсионный спектр, образуя на экране радужную полоску.

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА – физический прибор, представляющий из себя совокупность большого числа параллельных штрихов одинаковой ширины, нанесенных на прозрачную или отражающую поверхность на одинаковом расстоянии один от другого. В результате дифракции света на Д.р. образуется дифракционный спектр — чередование максимумов и минимумов интенсивности света.

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА — совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями (напр., при прохождении через отверстия, вблизи границ непрозрачных тел и т.д.). В узком смысле под Д. с. понимают огибание светом малых препятствий, т.е. отклонение от законов геометрической оптики. Играет важную роль в работе оптических приборов, ограничивая их разрешающую способность.

ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ – явление изменение частоты колебаний звуковых или электромагнитных волн, воспринимаемой наблюдателем, вследствие взаимного движения наблюдателя и источника волн. При сближении обнаруживается повышение частоты, при удалении — понижение.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЦВЕТА — цвета, которые при смешивании в определенной пропорции дают белый цвет. Напр., оранжевый и синий, зелено-желтый и фиолетовый. См. также спектр оптический, цвет.

ЕСТЕСТВЕННЫЙ СВЕТ — совокупность некогерентных световых волн со всеми возможными плоскостями колебаний и с одинаковой интенсивностью колебаний в каждой из таких плоскостей. Е.с. излучают практически все природные источники света, т.к. они состоят из большого числа различно ориентированных центров излучения (атомов, молекул), испускающих световые волны, фаза и плоскость колебаний которых могут принимать все возможные значения. См. также поляризация света,  когерентность.

ЗЕРКАЛО ОПТИЧЕСКОЕ – тело с полированной или покрытой отражающим слоем (серебро, золото, алюминий и т.д.) поверхностью, на которой происходит отражение, близкое к зеркальному (см. отражение).

ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ – изображение объекта, получаемое в результате действия оптической системы (линз,  зеркал) на световые лучи, испускаемые или отражаемые объектом. Различают  действительное (получается на экране или сетчатке глаза при пересечении лучей, прошедших через оптическую систему) и мнимоеИ.о.(получается на пересечении продолжений лучей).

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА — явление наложения двух или нескольких когерентных световых волн, линейно поляризованных в одной плоскости, при котором в пространстве происходит перераспределение энергии результирующей световой волны в зависимости от соотношения между фазами этих волн. Результат И.с., наблюдаемый на экране или фотопластинке, называется интерференционной картиной. И. белого света приводит к образованию радужной картины (цвета тонких пленок и т.д.). Находит применение в голографии, при просветлении оптики и т.п.

ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение с длинами волн от 0,74 мкм до 1-2 мм. Испускается всеми телами, имеющими температуру выше абсолютного нуля (тепловое излучение).

КВАНТ СВЕТА — то же, что фотон.

КОЛЛИМАТОР — оптическая система, предназначенная для получения пучка параллельных лучей.

КОМПТОНА ЭФФЕКТ – явление рассеяния электромагнитного излучения малых длин волн (рентгеновского и гамма излучения) на свободных электронах, сопровождающееся увеличением длины волны.

ЛАЗЕР, оптический квантовый генератор — квантовый генератор электромагнитного излучения в оптическом диапазоне. Генерирует монохроматическое когерентное электромагнитное излучение, которое обладает узкой направленностью и значительной удельной мощностью. Применяется в оптической локации, для обработки твердых и тугоплавких материалов, в хирургии, спектроскопии и голографии, для нагрева плазмы. Ср. Мазер.

ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ — спектры, состоящие из отдельных узких спектральных линий. Излучаются веществами в атомарном состоянии.

ЛИНЗА оптическая — прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными (чаще сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями. Линзу называют тонкой, если ее толщина мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхностей. Различают собирающие (преобразующие параллельный пучок лучей в сходящийся) и рассеивающие (преобразующие параллельный пучок лучей в расходящийся) линзы. Применяются в оптических, оптико-механических, фотографических приборах.

ЛУПА — собирающая линза или система линз с небольшим фокусным расстоянием (10 — 100 мм), дает 2 — 50-кратное увеличение.

ЛУЧ – воображаемая линия, вдоль которой распространяется энергия излучения в приближении геометрической оптики, т. е. если не наблюдаются дифракционные явления.

МАЗЕР — квантовый генератор электромагнитного излучения в сантиметровом диапазоне. Характеризуется высокой монохроматичностью, когерентностью и узкой направленностью излучения. Применяется в радиосвязи, радиоастрономии, радиолокации, а также как генератор колебаний стабильной частоты. Ср. лазер.

МАЙКЕЛЬСОНА ОПЫТ — опыт, поставленный с целью измерить влияние движения Земли на значение скорости света. Отрицательный результат М.о. стал одним из экспериментальных оснований относительности теории.

МИКРОСКОП — оптический прибор для наблюдения малых объектов, невидимых невооруженным глазом. Увеличение микроскопа ограничивается дифракцией света и не превышает 1500. Ср. электронный микроскоп.

МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ — см. изображение оптическое.

МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – мысленная модель электромагнитного излучения одной определенной частоты. Строгого м.и. не существует, т.к. всякое реальное излучение ограничено во времени и охватывает некоторый интервал частот. Источники излучения близкого к м. — квантовые генераторы.

ОПТИКА — раздел физики, изучающий закономерности световых (оптических) явлений, природу света и его взаимодействия с веществом.

ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ — 1) ГЛАВНАЯ — прямая, на которой расположены центры преломляющих или отражающих поверхностей, образующих оптическую систему; 2) ПОБОЧНАЯ — любая прямая, проходящая через оптический центр тонкой линзы.

ОПТИЧЕСКАЯ СИЛА линзы — величина, применяемая для описания преломляющего действие линзы и обратная фокусному расстоянию. D=1/F. Измеряется в диоптриях(дптр).

ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, длины волн которого находятся в интервале от 10нм до 1 мм. К о.и. относятся инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение.

ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА – процесс возвращения световой волны при ее падении на поверхность раздела двух сред, имеющих различные показатели преломления. обратно в первоначальную среду. Благодаря о.с. мы видим тела, не излучающие свет. Различают зеркальное отражение (параллельный пучок лучей сохраняет параллельность после отражения) и диффузное отражение (параллельный пучок преобразуется в расходящийся).

ОТРАЖЕНИЕ ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ – явление, наблюдающееся при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, если угол падения больше предельного угла падения , где n – показатель преломления второй среды относительно первой. При этом свет полностью отражается от границы раздела сред.

ОТРАЖЕНИЯ ВОЛН ЗАКОН — луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу преломления. Закон справедлив для зеркального отражения.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА — уменьшение энергии световой волны при ее распространении в веществе, происходящее вследствие преобразования энергии волны во внутреннюю энергию вещества или энергию вторичного излучения, имеющего иной спектральный состав и иное направление распространения.

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА — 1) АБСОЛЮТНЫЙ — величина равная отношению скорости света в вакууме к  фазовой скорости света в данной среде: . Зависит от химического состава среды, ее состояния (температуры, давления и т.п.) и частоты света (см. дисперсия света).2) ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ — (п.п. второй среды относительно первой) величина равная отношению фазовой скорости в первой среде к фазовой скорости во второй: . О.п.п. равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному п.п. перовой среды .

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА – явление, приводящее к упорядочиванию векторов напряженности электрического поля и магнитной индукции световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Чаще всего возникает при отражении и преломлении света, а также при распространении света в анизотропной среде.

ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА – явление, заключающееся в изменении направления распространения света (электромагнитной волны) при переходе из одной среды в другую, отличающуюся от первой показателем преломления. Для преломления выполняется  закон: луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, причем для данных двух сред отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Причиной преломления является различие фазовых скоростей в разных средах.

ПРИЗМА ОПТИЧЕСКАЯ — тело из прозрачного вещества, ограниченное двумя непараллельными плоскостями, на которых происходит преломление света. Применяется в оптических и спектральных приборах.

РАЗНОСТЬ ХОДА – физическая величина, равная разности оптических длин путей двух световых лучей.

РАССЕЯНИЕ СВЕТА – явление, заключающееся в отклонении распространяющегося в среде светового пучка во всевозможных направлениях. Обусловлено неоднородностью среды и взаимодействием света с частицами вещества, при котором изменяется направление распространения, частота и плоскость колебаний световой волны.

СВЕТ, световое излучение — видимое излучение, которое может вызвать зрительное ощущение.

СВЕТОВАЯ ВОЛНА — электромагнитная волна в диапазоне длин волн видимого излучения. Частота (набор частот) с.в. определяет цвет, энергия с.в. пропорциональна квадрату ее амплитуды.

СВЕТОВОД — канал для передачи света, имеющий размеры во много раз превышающие длину волны света. Свет в с. распространяется благодаря полному внутреннему отражению.

СКОРОСТЬ СВЕТА в вакууме (c) — одна из основных физических постоянных, равная скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. с=(299 792 458 ±  1,2)м/с. С.с. — предельная скорость распространения любых физических взаимодействий.

СПЕКТР ОПТИЧЕСКИЙ — распределение по частотам (или длинам волн) интенсивности оптического излучения некоторого тела (спектр испускания) или интенсивности поглощения света  при его прохождении через вещество (спектр поглощения). Различают С.о.: линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий; полосатые, состоящие из групп (полос) близких спектральных линий ; сплошные, соответствующие излучению (испусканию) или поглощению света в широком интервале частот.

СПЕКТРАЛЬНЫЕ   ЛИНИИ — узкие участки в спектрах оптических, соответствующие практически одной частоте (длине волны). Каждая С. л. отвечает определённомуквантовому переходу.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ   АНАЛИЗ — физический метод качественного и количественного анализа химического состава веществ, основанный на изучении их спектров  оптических. Отличается высокой чувствительностью и применяется в химии, астрофизике, металлургии, геологической разведке и т. д. Теоретической основой С. а. является спектроскопия.

СПЕКТРОГРАФ — оптический прибор для получения и одновременной регистрации спектра излучения. Основная часть С. — оптическая призма или дифракционная решётка.

СПЕКТРОСКОП — оптический прибор для визуального наблюдения спектра излучения. Основная часть С.- оптическая призма.

СПЕКТРОСКОПИЯ — раздел физики, изучающий спектры оптические с целью выяснения строения атомов, молекул, а также вещества в его различных агрегатных состояниях.

УВЕЛИЧЕНИЕ оптической системы — отношение размеров изображения, даваемого оптической системой, к истинным размерам предмета.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ  — электромагнитное излучение с длиной волн в вакууме от 10 нм до 400 нм. Вызывают у многих веществ фотоэффект и люминесценцию. Биологически активно.

ФОКАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ — плоскость, перпендикулярная к оптической оси системы  и проходящая через ее главный фокус.

ФОКУС — точка, в которой собирается прошедший через оптическую систему параллельный пучок  световых лучей. Если пучок параллелен главной оптической оси системы, то Ф. лежит на этой оси и  называется главным.

ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ —  расстояние между оптическим центром тонкой линзы и фокусом.

ФОТОН — квант электромагнитного поля, нейтральная элементарная частица с нулевой массой покоя и спином, равным 1. Характеризуется энергией и импульсом, где n — частота электромагнитного излучения, с — скорость света в вакууме, l — длина волны, h — Планка постоянная. Переносчик электромагнитного взаимодействия.

ФОТОЭЛЕМЕНТ — фотоэлектрический прибор, в котором при облучении поверхности металлического или полупроводникового электрода (фотокатода) возникает фотоэффект.

ФОТОЭФФЕКТ, фотоэлектрический эффект – явление испускания электронов веществом под действием электромагнитного излучения (внешний ф. ). Наблюдается в газах, жидкостях и твердых телах. Открыт Г.Герцем и исследован А.Г.Столетовым. Основные закономерности ф. объяснены на основе квантовых представлений А.Эйнштейном.

ЦВЕТ — зрительное ощущение, вызываемое светом в соответствии с его спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого излучения.

это раздел физики, изучающий поведение и свойства света. Оптические приборы

Одним из древних и объемных разделов физики является оптика. Ее достижения применяются во многих науках и сферах деятельности: электротехнике, промышленности, медицине и других. Из статьи можно узнать, что изучает эта наука, историю развития представлений о ней, важнейшие достижения, и какие существуют оптические системы и приборы.

Что изучает оптика

Название этой дисциплины имеет греческое происхождение и переводится, как «наука о зрительных восприятиях». Оптика — раздел физики, изучающий природу света, его свойства, законы, связанные с его распространением. Эта наука исследует природу видимого света, инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Поскольку именно благодаря свету люди способны видеть окружающий мир, этот раздел физики также является дисциплиной, связанной со зрительным восприятием излучения. И неудивительно: глаз — это сложная оптическая система.

История становления науки

Оптика зародилась еще в античные времена, когда люди пытались понять природу света и выяснить, каким образом удается видеть предметы окружающего мира.

Древние философы считали видимый свет или лучами, выходящими из глаз человека, или потоком мельчайших частиц, разлетающихся от объектов и попадающих в глаз.

В дальнейшем природу света изучали многие видные ученые. Исаак Ньютон сформулировал теорию о корпускулах — крошечных частичках света. Другой ученый, Гюйгенс, выдвинул волновую теорию.

Природу света продолжали исследовать физики 20 века: Максвелл, Планк, Эйнштейн.

В настоящее время гипотезы Ньютона и Гюйгенса объединены в понятии корпускулярно-волнового дуализма, согласно которому, свет имеет свойства и частицы, и волны.

Разделы

Предмет исследований оптики — это не только свет и его природа, но также приборы для этих исследований, законы и свойства этого явления и многое другое. Поэтому в науке выделяются несколько разделов, посвященных отдельным сторонам исследований.

Это:

• геометрическая оптика;
• волновая;
• квантовая.

Ниже будет подробно рассмотрен каждый раздел.

Геометрическая оптика

В данном разделе существуют следующие законы оптики:

Закон о прямолинейности распространения света, проходящего через однородную среду. Световой луч рассматривается, как прямая линия, вдоль которой проходят световые частицы.

Закон отражения:

Падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения γ равен углу падения α.

Закон преломления:

Падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред.

Средством изучения свойств света в геометрической оптике являются линзы.

Линза — это прозрачное тело, которое способно пропускать и видоизменять световые лучи. Они делятся на выпуклые и вогнутые, а также на собирающие и рассеивающие. Линза является основной составляющей всех оптических приборов. Когда толщина ее мала по сравнению с радиусами поверхностей, она называется тонкой. В оптике формула тонкой линзы выглядит так:

1/d + 1/f = D, где

d — расстояние от предмета до линзы; f — расстояние до изображения от линзы; D — оптическая сила линзы (измеряется в диоптриях).

Волновая оптика и ее понятия

Поскольку известно, что свет имеет все свойства электромагнитной волны, отдельный раздел физики изучает проявления этих свойств. Он называется волновая оптика.

Основные понятия данного раздела оптики — это дисперсия, интерференция, дифракция и поляризация.

Явление дисперсии было обнаружено Ньютоном, благодаря его опытам с призмами. Это открытие является важным шагом к пониманию природы света. Он обнаружил, что преломление световых лучей зависит от их цвета. Это явление было названо дисперсией или рассеянием света. Сейчас уже известно, что цвет зависит от длины волны. Кроме того, именно Ньютон предложил понятие спектра для обозначения радужной полоски, получаемой при дисперсии посредством призм.

Подтверждением волновой природы света является интерференция его волн, открытая Юнгом. Так называют наложение друг на друга двух или нескольких волн. В результате можно видеть явление усиления и ослабления колебаний света в различных точках пространства. Красивыми и знакомыми каждому проявлениями интерференции являются мыльные пузыри и радужная разноцветная пленка разлитого бензина.

Любому волновому процессу свойственно явление дифракции. Этот термин переводится с латинского, как «разломанный». Дифракция в оптике — это огибание волнами света краев препятствий. Например, если на пути светового пучка расположить шарик, то на экране за ним появятся чередующиеся кольца — светлые и темные. Это называется дифракционная картина. Исследованием явления занимались Юнг и Френель.

Последнее ключевое понятие волновой оптики — это поляризация. Свет называют поляризованным, если направление колебаний его волны является упорядоченным. Поскольку свет является продольной, а не поперечной волной, то и колебания происходят исключительно в поперечном направлении.

Квантовая оптика

Свет — это не только волна, но и поток частиц. На основе этой его составляющей возникла такая отрасль науки, как квантовая оптика. Ее появление связывают с именем Макса Планка.

Квантом называют любую порцию чего-либо. А в данном случае говорят о квантах излучения, то есть порциях света, выбрасываемых при нем. Для обозначения частиц используют слово фотоны (от греческого φωτός — «свет»). Это понятие было предложено Альбертом Эйнштейном. В данном разделе оптики формула Эйнштейна E=mc² также применяется для изучения свойств света.

Главная задача этого раздела — изучение и характеристика взаимодействия света с веществом и исследования его распространения в нетипичных условиях.

Свойства света как потока частиц проявляются в таких условиях:

• тепловое излучение;
• фотоэффект;
• фотохимические процессы;
• вынужденное излучение и др.

В квантовой оптике существует понятие неклассического света. Дело в том, что квантовые характеристики светового излучения невозможно описать в рамках классической оптики. Неклассический свет, например, двухфотонный, сжатый, применяется в разных сферах: для калибровки фотоприемников, при точных измерениях и др. Еще одно применение — квантовая криптография — секретный способ передачи информации с помощью двоичных кодов, где вертикально направленному фотону присвоен 0, а горизонтально направленному — 1.

Значение оптики и оптических приборов

В каких сферах технологии оптики нашли главное применение?

Во-первых, без этой науки не было бы оптических приборов, известных каждому человеку: телескоп, микроскоп, фотоаппарат, проектор и другие. С помощью специально подобранных линз люди получили возможно исследовать микромир, вселенную, небесные объекты, а также запечатлевать и транслировать информацию в виде изображений.

Кроме того, благодаря оптике был сделан ряд важнейших открытий в области природы света, его свойств, открыты явления интерференции, поляризации и другие.

Наконец, широкое применение оптика получила в медицине, например, в изучении рентгеновского излучения, на основании которого был создан аппарат, спасший немало жизней. Благодаря этой науке также был изобретен лазер, широко применяющийся при хирургических вмешательствах.

Оптика и зрение

Глаз — это оптическая система. Благодаря свойствам света и возможностям органов зрения, можно видеть окружающий мир. К сожалению, мало кто может похвастаться идеальным зрением. С помощью этой дисциплины, стало возможно вернуть возможность людям лучше видеть с помощью очков и контактных линз. Поэтому медицинские учреждения, занимающиеся подбором средств коррекции зрения, также получили соответсвующее название — оптика.

Можно подвести итог. Итак, оптика — это наука о свойствах света, затрагивающая многие сферы жизни и имеющая широкое применение в науке и в быту.

Оптика: теоретические основы

Введение

Оптика – это раздел физики, в котором изучается природа световой волны. Среди множества задач, решением которых занимается современная наука, есть как хорошо известные, так и редко упоминаемые темы: от привычных законов преломления и отражения света до анализа взаимодействия между несколькими отражающими покрытиями.

Любые современные исследования должны подкрепляться теоретическими основами, которые, в свою очередь построены на других теориях. Так, «фундамент» любой разработки в области оптики на сегодняшний день составляют следующие явления и понятия: электромагнитный спектр, интерференция, отражение, преломление, дисперсия и дифракция.

Спектр электромагнитной волны

Свет – это электромагнитное излучение, которое описывается главным образом длиной волны, традиционно обозначаемой λ.

Электромагнитный спектр (рис. 1) содержит все частотные диапазоны и подразделяется на области, границы которых, надо сказать, достаточно условны. Излучение, характеризующееся как «оптическое» лежит в диапазоне 1 – 1000 нм, к нему относится:

• Ультрафиолетовое (УФ) излучение 1 – 400 нм: излучение, при котором на коже человека возникают солнечные ожоги
• Видимый свет 400 – 750 нм: излучение, распознаваемое человеческим глазом, в этом диапазоне лежат все цвета радуги от красного до фиолетового, красному соответствуют более длинные волны (700 – 750 нм), фиолетовому – более короткие (400 – 450 нм)
• Замыкает оптическую часть электромагнитного спектра инфракрасный (ИК) диапазон, которому соответствуют длины волн 750 – 1000 нм, ИК диапазон также подразделяется на следующие области: ближнюю 0.75 – 3 мкм, среднюю 3 – 30 мкм, дальнюю 30 – 1000 мкм

 

Рисунок 1. Электромагнитный спектр

Интерференция

Исаак Ньютон был первым ученым, давшим пояснения о природе света, обнаружив дисперсию. Впоследствии Ньютон ставил множество других опытов, объясняя результат с помощью теории, в которой свет представляет собой частицу (корпускулу). Это мнение считалось единственно верным на протяжении века, пока Томас Юнг не высказал новую теорию о волновой природе излучения, противоположную теории Ньютона. Примечательно, что эксперименты, поставленные двумя учеными, имели похожие схемы.

Знаменитый эксперимент с двумя щелями, поставленный Юнгом, продемонстрирован на рис. 2: свет проходит через два близких отверстия в непрозрачном экране, образуя, таким образом, два независимых источника света. В результате Юнг наблюдал интерференционную картину, состоящую из чередующихся темных и белых полос, которая не могла бы образоваться, если бы свет состоял из корпускул. Темные полосы соответствовали зонам, где световые волны от двух щелей гасят друг друга. Светлые полосы возникали там, где световые волны усиливают друг друга. Наблюдаемое явление служило доказательством волновой природы света.

Рисунок 2. Эксперимент Юнга на двух щелях

Противоречие этих теорий позднее получило название «корпускулярно-волнового дуализма», то есть двойственности природы света. В зависимости от условий, свет может демонстрировать как волновые свойства, так и свойства частицы.

Явление интерференции возникает при взаимодействии двух (или более волн) одинаковой частоты, распространяющихся в различных направлениях. Самое поразительное происходит в точке встречи двух волн равной амплитуды, достигших места встречи в противофазе, это явление называется интерференционным гашением волн или деструктивной интерференцией (см. рис. 3, полосы синего цвета).

Рисунок 3. Конструктивная и деструктивная интерференция

Возможна и прямо противоположная ситуация, когда две волны встречаются в точке совпадения фаз и амплитуды колебаний среды складываются. Это явление называется интерференционным усилением волн или конструктивной интерференцией (см. рис. 3, полосы оранжевого цвета). Волны на поверхности воды в таких точках будут самыми высокими, звуки – самыми громкими, свет – самым ярким. Множество промежуточных значений интерференционной амплитуды колебаний, лежащих в пределах от полностью конструктивной до деструктивной интерференции (гашения) образуют упорядоченную интерференционную картину взаимодействия волн.

Теория интерференции – одна из важных и основных теорий оптики. С помощью волновой теории достаточно просто объясняются явления отражения, преломления, дисперсии и дифракции.

Отражение

Отражение – изменение (отклонение на некоторый угол) направления распространения волны при соприкосновении с поверхностью объекта. Закон отражения гласит: угол падения равен углу отражения. На рис. 4 продемонстрировано отражение падающего излучения от поверхности плоского зеркала.

В идеальном приближении зеркало считается абсолютно гладким, а потому параллельность пучка при отражении сохраняется (так называемое «зеркальное отражение»). В реальном случае степень параллельности отраженного пучка зависит от степени шероховатости поверхности. При отражении от неровной поверхности в пучках возникает диффузное отражение.

Зеркала характеризуются коэффициентом отражения, который в основном зависит от вещества отражающего покрытия и качества полировки.

Рисунок 4. Отражение от поверхности плоского зеркала

Преломление

При отражении угол падения равен углу отражения, поскольку волна меняет направление распространения при соприкосновении со средой. Преломление возникает при прохождении излучения через оптическую среду. Угол преломления зависит от длины волны и коэффициента преломления среды.

Коэффициент преломления n – отношение скорости распространения света в среде v к скорости света в вакууме, математическое описание представлено уравнением (1).

         (1)
 

      (2)

где n₁ – показатель преломления среды, из которой выходит излучение, θ

1 – угол падения пучка в этой среде, n₂ – показатель преломления среды, в которую проходит падающий пучок, θ₂ – угол преломления пучка в этой среде.

Коэффициент преломления позволяет оценить, насколько замедлилась скорость распространения излучения при прохождении его из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим n, и наоборот (рис. 5).

Рисунок 5. Преломление света при прохождении излучения с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления

Если угол падения превышает некоторый критический угол θ_c (угол, при котором угол преломления составляет 90 градусов), пучок скользит по поверхности, возникает полное внутреннее отражение (ПВО). Преломленный пучок отсутствует (рис. 6, оранжевая линия демонстрирует пучок, претерпевший ПВО в среде).

Рисунок 6. Полное внутреннее отражение

Математическое описание явления полного внутреннего отражения:

           (3) 

 

ПВО – ничто иное как за искра, которую легко видеть в бриллиантах и драгоценных камнях. Из-за высокого показателя преломления алмазы имеют большой угол ПВО, что приводит к отражению света под разными углами (так называемая «игра света»).

Другим примером ПВО является передача излучения по оптическому кабелю. Свет, падающий на один конец стеклянного или пластикового оптического волокна, будет подвергаться многочисленным отражениям по всей длине волокна до тех пор, пока не выйдет из другого конца (рис. 7). Поскольку при ПВО используется понятие критического угла, волоконная оптика характеризуется углом приема и минимальными радиусами изгиба. На основе этих данных рассчитывается наибольший угол, при котором свет может проникать в волокно и претерпевать ПВО, и минимально допустимые радиусы изгибов.

Рисунок 7.

Полное внутреннее отражение в одномодовом оптоволоконном кабеле

Дисперсия

Дисперсия – это мера изменения показателя преломления материала относительно длины волны. Дисперсия также определяет пространственное расхождение длин волн, это явление лежит в основе хроматических аберраций (рисунок 8). При прохождении излучения через стекло с высокой дисперсией, спектральные линии в результате будут разнесены на больший угол. Один из способов количественного определения дисперсии состоит в выражении ее числом Аббе. Число Аббе V_D является функцией показателя преломления материала от частоты падающего излучения

f.

                  (4) 

 

Хроматическая аберрация, вызванная дисперсией материала, наблюдается во всем известном явлении радуги в небе. Также дисперсия присутствует в линзах, призмах и подобных оптических компонентах. Равносторонняя призма применяется для разложения падающего света на составляющие цвета, но в большинстве приложений дисперсия может отрицательно сказаться на производительности системы.

Рисунок 8. Дисперсия в призме

Дифракция

Интерференционные картины, полученные в эксперименте Томаса Юнга с двумя щелями, также можно описать явлением дифракции. Дифракцию можно наблюдать, когда волны огибают препятствие – узкую щель или острый край. В общем, чем больше разница между длиной волны света и шириной щели или размером препятствия, тем больше дифракция. Яркий пример дифракции – разложение излучения в спектр на дифракционной решетке.

При освещении дифракционной решетки плоской световой волной с длиной волны λ, нормально падающей на решетку, на достаточно большом расстоянии от решетки наблюдается дифракционная картина, которая может наблюдаться и на конечном расстоянии с помощью выпуклой линзы на плоском экране, помещенном в ее фокус. Степень дифракции создает определенные интерференционные картины. Рисунки 9 и 10 иллюстрируют различные виды дифракционной картины, полученные с помощью дифракционной оптики.

Дифракция лежит в основе многих приложений: дифракционные решетки, спектрометры, монохроматоры, лазерные проекционные головки и множество других компонентов.

Рисунок 9. Многополосная дифракционная картина

Рисунок 10. Точечная дифракционная картина

Знание основной терминологии оптической физики упрощает обсуждение более сложных и многопрофильных задач. Понимание и изучение основ – не только ключ к развитию новых лазерных, фотонных и оптических технологий и методов в целом, но и возможность получения ответа на важнейший вопрос о происхождении света.

 

© Edmund Optics Inc.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Edmund Optics на территории РФ

 

 

 

Оптика Определение и значение | Dictionary.com

• Верхние определения
• Quiz
• Связанный контент
• Примеры
• British
• Medical
• Scientific
• Cultural

Это показывает уровень уровня уровня на основе сложности слова.

[ op-tiks ]

/ ˈɒp tɪks /

Сохранить это слово!

См. синонимы слова «оптика» на Thesaurus.com

Показывает уровень обучения в зависимости от сложности слова.

---

сущ.

(используется с глаголом в единственном числе) раздел физической науки, изучающий свойства и явления как видимого, так и невидимого света и зрения.

(используется с глаголом во мн. плохая оптика найма нового персонала во время бюджетного кризиса.

ВИКТОРИНА

Сыграем ли мы «ДОЛЖЕН» ПРОТИВ. «ДОЛЖЕН» ВЫЗОВ?

Следует ли вам пройти этот тест на «должен» или «должен»? Это должно оказаться быстрым вызовом!

Вопрос 1 из 6

Какая форма обычно используется с другими глаголами для выражения намерения?

Происхождение оптики

Впервые записано в 1570–1580 гг.; от средневековой латыни optica, от греческого Optika «теория законов света», использование существительного в среднем множественном числе прилагательного optikós; см. оптика, -ics

Слова рядом оптика

зрительно-цилиарный, оптикокинетический нистагм, зрительно-зрачковой, зрительный сосочек, оптическая радиация, оптика, зрительный бугор, зрительный тракт, зрительный пузырь, оптимально, оптимально

Dictionary.com Unabridged На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc., 2022

Слова, относящиеся к оптике

восприятие, зрение, взгляд, зрение, взгляд, глаза, способность, восприятие

Как использовать оптику в предложении

• Команда использовала оптические методы, чтобы согнуть трубу в круглую форму, создав вихревое кольцо.

  Ученые создали «дымовые кольца» света|Эмили Коновер|10 июня 2022|Новости науки

• Вехи в области оптики и технологии обработки изображений позволили астрономам наблюдать большую часть истории Вселенной.

  Телескоп Джеймса Уэбба скоро будет охотиться за «первым светом»|Paola Rosa-Aquino|20 декабря 2021|Popular-Science

• фильтры длины волны.

  Лучшие солнцезащитные очки зимы 2022|jversteegh|26 октября 2021|Внешний Интернет

• Это может быть больше проблема с оптикой, восстановление доверия у американского народа, и в моем штате мы действительно верим, что это было потрясающе мошенничество.

  Джейк Таппер Гриллс Законодатель штата Техас по законопроекту штата о строгих ограничениях избирателей|Джастин Барагона|30 мая 2021|The Daily Beast .

  Magic Leap пытался создать альтернативную реальность. Его основатель уже был в одном|Верн Копытофф|26 сентября 2020|Fortune

• Раздраженные члены Конгресса говорят, что разрешение на миссию по обучению и оснащению касается только оптики.

  США даже не начали обучать повстанческую армию для борьбы с ИГИЛ|Тим Мак|25 ноября 2014|DAILY BEAST

• Но, проводя собственную кампанию, нанося удары другим за их отсутствие участия, Перри, очевидно, понимает оптику кризиса .

  Рик Перри избежал лихорадки Эбола, как чумы|Оливия Нуцци|16 октября 2014 г. |DAILY BEAST

• Это вызвало продолжительное обсуждение оптики и театра среди участников дискуссии.

  Тодд приносит эспаньолку и дичь на MTP Дебют|Ллойд Гроув|7 сентября 2014|DAILY BEAST

• С точки зрения оптики, давайте не будем забывать, что Соединенные Штаты столкнулись с новым и чрезвычайно опасным врагом в лице ИГИЛ.

  Да, Обама был прав, играя в гольф после Фоули|Дэниел Г. Хилл|30 августа 2014 г.|DAILY BEAST

• И, несмотря на экстренную оптику пограничного детского кризиса, наши политики округа Колумбия скорее демагогируют проблему, чем решают ее.

  Border Kids Crisis—Impotent Congress|Джон Авлон|10 июля 2014|DAILY BEAST

• Ученые говорят нам, что с точки зрения оптики человеческий глаз — неуклюжий инструмент, плохо приспособленный для своей работы.

  Неразгаданная загадка социальной справедливости|Стивен Ликок

• Оптика не публиковалась до 1704 года, но была написана много лет назад.

  Заметки и вопросы, номер 196, 30 июля 1853|Разное

• Мои два больших пальца одновременно коснулись его оптики и остановили меня так резко, что я чуть не упал.

  Приключения Луи де Ружмона|Луи де Ружмон

• «Пелег, ты просто загляденье для усталой оптики», — сказал Том, сжимая руку мужчины, отчего тот вздрогнул.

  Мальчики-бродяги на ферме | Артур М. Уинфилд (он же Эдвард Стратемейер)

• Профессор астрономии должен был преподавать астрономию, оптику, навигацию и космографию.

  Art in England|Dutton Cook

Определение оптики из Британского словаря

оптика

/ (ˈɒptɪks) /

---

существительное, связанное с порождением науки, связанное с видением

, распространение и поведение электромагнитного света

Collins English Dictionary — Complete & Unabridged 2012 Digital Edition © William Collins Sons & Co. Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins Publishers 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Медицинские определения для оптики

оптика

[ ŏp′tĭks ]

---

Наука, изучающая свойства света, его преломление и поглощение, а также преломляющие среды глаза.

Медицинский словарь Стедмана The American Heritage® Copyright © 2002, 2001, 1995, компания Houghton Mifflin. Опубликовано компанией Houghton Mifflin.

Научные определения для оптики

оптика

[ ŏp′tĭks ]

---

Научное изучение света и зрения. Изучение оптики привело к развитию более общих теорий электромагнитного излучения и теорий цвета.

Научный словарь American Heritage® Авторские права © 2011. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Культурные определения для оптики

оптика

---

Раздел физики, изучающий свет. (См. электромагнитные волны, лазер, линза, отражение и преломление.)

Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторское право © 2005 г., издательство Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Оптический словарь | Оптика для детей

Срок

А

Определение термина

Приставка, означающая не, без или к, к.

Этимология термина

от L., сокращение от ab «вдали от» (ср. avert), или его родственное слово, греч. a-, сокращение от apo «от, от», оба родственны санскр. апа «вдали от», гот. аф, О.Э. из.

Изображение термина, если оно существует

Срок

призма Аббе

Определение термина

Крышная призма особой формы, которую можно использовать для инвертирования изображения. Благодаря перпендикулярным торцам его можно вставить между объективом и окуляром телескопа. Если крышу заменить плоской поверхностью, она становится реверсивной, или К, призмой.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Аберрация

Определение термина

Отклонение от нормального, правильного или естественного. Изображение, на котором не все лучи света сходятся в фокусе системы линз из-за дефектов системы линз. Формируемое изображение отклоняется от правил параксиального изображения.

Этимология термина

1594, «блуждающий, блуждающий», от L. aberrationem, от aberrare «заблудиться», от ab- «прочь» + errare «блуждать». Значение «отклонение от нормального типа» впервые засвидетельствовано в 1846 г.

Изображение термина, если оно существует

Срок

Поглощение

Определение термина

Потеря света при прохождении через материал, как правило, из-за его преобразования в другие формы энергии (обычно в тепло).

Чтобы узнать больше о абсорбции, нажмите здесь, чтобы перейти к брошюре «Биомедицинская оптика».

Этимология термина

1490, от M.Fr. поглотитель (о. фр. assorbir), от L. Absorbere «заглатывать», от ab- «из» + sorbere «всасывать». Абсорбент (сущ.) впервые зафиксирован в 1718 г. Абсорбент на рис. впервые записано в значении «очень интересно» 1876

Изображение термина, если оно существует

Срок

Ахроматический

Определение термина

Бесцветный; цвет, который воспринимается как не имеющий оттенка, например, нейтральный серый. Ахроматические линзы пропускают свет, не разделяя свет на составляющие его цвета.

Этимология термина

Из греч. ахроматос: а-, «без» + хрома, хромат-, «цвет».

Изображение термина, если оно существует

Срок

Ахроматическая призма

Определение термина

Комбинация двух призм, одна из стекла с высокой дисперсией, другая из стекла с низкой дисперсией, которая обеспечивает угловое отклонение светового луча без внесения какой-либо хроматической дисперсии.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Акустооптика

Определение термина

Изучение взаимодействия звука и света.

Чтобы узнать больше об акустооптике, щелкните ссылку на брошюру «Акустика», в которой обсуждаются звуковые волны и музыка.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Афокальный

Определение термина

Оптическая система, в которой объект и изображение указывают на бесконечность. Система без фокусного расстояния.

Этимология термина

От л. а- «без» и л. фокус «очаг, камин.»

Изображение термина, если оно существует

Срок

Юстировочный телескоп

Определение термина

Оптический инструмент, состоящий из объектива, фокусирующей линзы, оптического микрометра, сетки и окуляра. Телескоп для наведения проецирует точную линию визирования, по которой можно точно совместить несколько целей на разных расстояниях.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

призма Амичи

Определение термина

Дизайн Г.Б. Амичи; также известный как крышная призма. Он состоит из ребра крыши, образуемого на длинной отражающей поверхности прямоугольной призмы. Используется в качестве монтажной системы в коленчатых и панорамных телескопах. Он поднимает изображение и изгибает линию взгляда через 9угол 0°.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Аморфный

Определение термина

Неупорядоченное стекловидное твердое состояние вещества, отличающееся от высокоупорядоченного кристаллического твердого состояния. Не имеющие четко определенной формы или формы.

Этимология термина

«бесформенный», 1731, от греч. amorphos «бесформенный, бесформенный, деформированный», от a- «без формы» + morphe «форма».

Изображение термина, если оно существует

Срок

усиление

Определение термина

Увеличение сигнала, передаваемого из одной точки в другую. Прирост.

Этимология термина

1432, «увеличивать или расширять», от M.Fr. усилитель, от L. amplificare «увеличивать», от amplificus «великолепный», от amplus «большой» + корень facere «делать, делать». Значение «увеличение объема или количества» восходит к 1580 г.

Изображение термина, если оно существует

Срок

Амплитуда

Определение термина

Максимальное отклонение от равновесия для колебательной системы.

Этимология термина

1549, от L. amplitudinem (nom. amplitudo, gen. amplitudinis) «широкая протяженность, ширина», от amplus.

Изображение термина, если оно существует

Срок

Угол падения

Определение термина

Угол между лучом света, падающим на поверхность, и нормалью к этой поверхности в точке падения. См. изображение.

 (а) угол падения; (б) угол отражения; (c) угол преломления

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Угол отражения

Определение термина

Угол между отраженным лучом и нормалью к поверхности в точке, от которой он отразился. Этот угол лежит в одной плоскости с углом падения и равен ему.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Угол преломления

Определение термина

Угол между преломленным лучом и нормалью к поверхности в точке преломления.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Ангстрем

Определение термина

Единица расстояния, соответствующая 10 ^-10 м или 0,1 миллиардной части метра. (Рассмотрите возможность разрезания метровой палочки на миллиард равных частей, а затем возьмите одну из этих частей и разрежьте ее на 10 равных частей. Каждая из этих последних 10 частей будет равна 1 ангстрему.) Один ангстрем (Å) равен 0,1 нм, так что 200 нм соответствует 2000 Å.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Аномалоскоп

Определение термина

Оптический прибор, использующий желтый свет различной интенсивности в сочетании с красным и синим светом фиксированной интенсивности для проверки на дальтонизм.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Антисолнечная точка

Определение термина

Точка, расположенная прямо напротив солнца на поверхности сферы. Если солнце находится над горизонтом, антисолнечная точка находится под горизонтом. Если солнце садится на западе, антисолнечная точка находится на востоке горизонта. Если солнце находится ниже горизонта, антисолнечная точка находится над горизонтом на другой стороне неба.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Диафрагма

Определение термина

Отверстие или отверстие, через которое может проходить излучение или материя.

Этимология термина

1649, от L. apertura, от apertus, pp. от aperire «открывать», от оснований ПИЕ *ap(o)-«прочь» + *wer- «закрывать, прикрывать».

Изображение термина, если оно существует

Срок

Диафрагма стоп

Определение термина

Физическое ограничение, ограничивающее диаметр света, проходящего через линзу. Пример показан ниже с помощью «а».

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Апланатический

Определение термина

Без сферической аберрации.

Этимология термина

от греч. а- «без» и греч. planthai «бродить».

Изображение термина, если оно существует

Срок

Аподизация

Определение термина

Термин, используемый для изменения формы сигнала или математической функции. В оптике это обычно относится к изменению входа оптической системы, например, к использованию фильтра, который можно изменять, чтобы пропускать различный свет.

Этимология термина

от греч. а- «без» и греч. под- «ноги». Астигматизм

Изображение термина, если оно существует

Срок

асферический

Определение термина

Несферический; имеющие одну или несколько поверхностей, которые не являются сферическими.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Астигматизм

Определение термина

Аберрация объектива, в результате которой вертикальная и горизонтальная плоскости изображения расплываются, образуя линии вместо точек.

Этимология термина

введен (в форме астигматизма) 1849 г. английским ученым Уильямом Уэвеллом (1794-1866), от греч. а- «без» + стигматы род. клейма «след, пятно, прокол».

Изображение термина, если оно существует

Срок

Атомный номер

Определение термина

Количество протонов в атомном ядре. Для нейтрального атома это также соответствует числу электронов, вращающихся вокруг ядра. Атомный номер используется для обозначения места атома в Периодической таблице элементов и Таблице нуклидов. У углерода атомный номер 6: 6 протонов и 6 электронов.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Ослабить

Определение термина

Для уменьшения, например, для уменьшения интенсивности сигнала.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Затухание

Определение термина

Уменьшение или потеря, например уменьшение интенсивности сигнала.

Этимология термина

1530, от L. attenuatus, стр. от attenuare «делать тонким», от ad- «к» + tenuare «делать тонким», от tenuis «тонким».

Изображение термина, если оно существует

Срок

Автоколлиматор

Определение термина

Единый прибор, сочетающий в себе функции зрительной трубы и коллиматора для обнаружения малых угловых смещений зеркала с помощью собственного коллимированного света. Он состоит из линзы с подсвечиваемой сеткой. Сетка обычно имеет несколько параллельных линий, пересекающих известные углы на линзе. Электронный автоколлиматор обеспечивает постоянное выходное напряжение, знак и амплитуда которого связаны с угловым смещением зеркала.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Автостигматический микроскоп

Определение термина

Используется для измерения расстояния прямой видимости до отражающей поверхности. Обычно используется для измерения кривизны линз.

Этимология термина

Изображение термина, если оно существует

Срок

Ось

Определение термина

Базовая линия, используемая для описания расстояний и углов. В оптике используемая общая ось называется главной осью, которая представляет собой прямую линию, проходящую через оптический центр (центры) кривизны системы линз или зеркал.

Этимология термина

1549, «воображаемая прямая линия, вокруг которой вращается тело (например, Земля)», от L. axis «ось, стержень, ось земли или неба», от ПИЕ *aks- «ось» (ср. др.-э. eax «ось», греч. аксон, санскр. аксах, лит. aszis).

Изображение термина, если оно существует

Что такое волоконная оптика? Определение из SearchNetworking

По

• Дженнифер Инглиш, Старший редактор сайта

Что такое оптоволокно?

Волоконная оптика или оптическое волокно относится к технологии, которая передает информацию в виде световых импульсов по стеклянному или пластиковому волокну.

Волоконно-оптический кабель может содержать различное количество этих стеклянных волокон — от нескольких до нескольких сотен. Другой слой стекла, называемый оболочкой , окружает сердцевину из стекловолокна. Слой буферной трубы защищает оболочку, а слой оболочки действует как последний защитный слой для отдельной жилы.

Волоконно-оптические кабели

широко используются из-за их преимуществ перед медными кабелями. Некоторые из этих преимуществ включают более высокую пропускную способность и скорость передачи.

Волоконная оптика используется для дальней и высокопроизводительной передачи данных. Он также широко используется в телекоммуникационных услугах, таких как Интернет, телевидение и телефоны. Например, Verizon и Google используют оптоволокно в своих сервисах Verizon FIOS и Google Fiber соответственно, предоставляя пользователям гигабитную скорость интернета.

Как работает оптоволокно

Волоконная оптика передает данные в виде световых частиц или фотонов, которые пульсируют по оптоволоконному кабелю. Сердцевина из стекловолокна и оболочка имеют разные показатели преломления, которые преломляют падающий свет под определенным углом.

Когда световые сигналы передаются по оптоволоконному кабелю, они отражаются от сердцевины и оболочки серией зигзагообразных отражений в результате процесса, называемого полным внутренним отражением . Световые сигналы не распространяются со скоростью света из-за более плотных слоев стекла, а движутся примерно на 30 % медленнее скорости света.

Чтобы возобновлять или усиливать сигнал на протяжении всего пути, для передачи по оптоволокну иногда требуются повторители через отдаленные интервалы. Эти повторители восстанавливают оптический сигнал, преобразовывая его в электрический сигнал, обрабатывая этот электрический сигнал и ретранслируя оптический сигнал.

Волоконно-оптические кабели

теперь могут поддерживать сигналы со скоростью до 10 Гбит/с. Как правило, чем больше пропускная способность оптоволоконного кабеля, тем дороже он становится.

Пристальный взгляд на оптоволоконный кабель.

Типы волоконно-оптических кабелей

Многомодовое волокно и одномодовое волокно являются двумя основными типами оптоволоконного кабеля.

Одномодовое волокно

Одномодовое волокно

 используется для больших расстояний из-за меньшего диаметра сердцевины стекловолокна. Этот меньший диаметр снижает вероятность затухания, то есть снижения уровня сигнала. Меньшее отверстие изолирует свет в один луч, предлагая более прямой маршрут и позволяя сигналу проходить большее расстояние.

Одномодовое волокно

также имеет значительно большую пропускную способность, чем многомодовое волокно. Источником света, используемым для одномодового волокна, обычно является лазер. Одномодовое волокно обычно дороже, так как требует точных расчетов для получения лазерного излучения в меньшем отверстии.

Многомодовое волокно

Многомодовое волокно

 используется для более коротких расстояний, потому что большее отверстие сердцевины позволяет световым сигналам отражаться и отражаться больше по пути. Больший диаметр позволяет отправлять несколько световых импульсов по кабелю одновременно, что приводит к передаче большего количества данных. Однако это также означает, что существует большая вероятность потери, снижения или помех сигнала. В многомодовой волоконной оптике для создания светового импульса обычно используется светодиод.

Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM) используется для увеличения пропускной способности существующих оптоволоконных сетей.

Волоконная оптика и медные кабели Медные кабели

годами были традиционным выбором для телекоммуникаций, сетей и кабельных соединений. Однако со временем волоконная оптика стала обычной альтернативой. Большинство междугородных линий телефонных компаний в настоящее время состоят из оптоволоконных кабелей.

Оптическое волокно переносит больше информации, чем обычный медный провод, благодаря более высокой пропускной способности и более высокой скорости. Поскольку стекло не проводит электричество, оптоволокно не подвержено электромагнитным помехам, а потери сигнала сведены к минимуму.

Преимущества и недостатки оптоволокна

Волоконно-оптические кабели используются в основном из-за их преимуществ перед медными кабелями. Преимущества включают в себя следующее:

• Они поддерживают более высокую пропускную способность.
• Свет может путешествовать дальше, не нуждаясь в таком сильном усилении сигнала.
• Они менее восприимчивы к помехам, таким как электромагнитные помехи.
• Их можно погружать в воду.
• Волоконно-оптические кабели прочнее, тоньше и легче, чем медные кабели.
• Их не нужно обслуживать или заменять так часто.

Однако важно отметить, что оптоволокно имеет недостатки, о которых следует знать пользователям. К этим недостаткам относятся следующие:

• Медный провод часто дешевле оптоволокна.
• Стекловолокно требует большей защиты внутри внешнего кабеля, чем медь.
• Установка новых кабелей трудоемка.
• Волоконно-оптические кабели часто более хрупкие. Например, волокна могут быть разорваны или сигнал может быть потерян, если кабель изогнут или искривлен в радиусе нескольких сантиметров.

Волоконная оптика использует

Компьютерные сети и радиовещание

Компьютерные сети являются распространенным вариантом использования оптоволокна из-за способности оптоволокна передавать данные и обеспечивать высокую пропускную способность. Точно так же оптоволокно часто используется в радиовещании и электронике для обеспечения лучшего соединения и производительности.

Интернет и кабельное телевидение

Интернет и кабельное телевидение — два наиболее распространенных варианта использования оптоволокна. Волоконная оптика может быть установлена ​​для поддержки дальних соединений между компьютерными сетями в разных местах.

Подводная среда

Волоконная оптика

используется в более опасных средах, например, в подводных кабелях, поскольку их можно погружать в воду и не нужно часто заменять.

Военно-космический

Военная и космическая промышленность также использует оптическое волокно в качестве средства связи и передачи сигналов, в дополнение к его способности обеспечивать измерение температуры. Волоконно-оптические кабели могут быть выгодны из-за их меньшего веса и меньших размеров.

Медицинский

Волоконная оптика часто используется в различных медицинских инструментах для обеспечения точного освещения. Это также все больше позволяет использовать биомедицинские датчики, которые помогают в минимально инвазивных медицинских процедурах. Поскольку оптическое волокно не подвержено электромагнитным помехам, оно идеально подходит для различных тестов, таких как МРТ. Другие медицинские применения волоконной оптики включают рентгеновскую визуализацию, эндоскопию, светотерапию и хирургическую микроскопию.

Последнее обновление: октябрь 2021 г.

Продолжить чтение О волоконной оптике (оптическое волокно)

• Исследование типов оптоволоконных кабелей и их влияние на центр обработки данных

• Книга по телекоммуникациям освещает спектр, оптоволоконные кабели

• Проверьте свои знания о волоконно-оптических кабелях

• История оптоволокна

Копайте глубже в сетевой инфраструктуре

• Какие существуют типы сетевых кабелей?

  Автор: Крис Парсенидис

• приемопередатчик

  Автор: Кэти Террелл Ханна

• длина волны

  Автор: Линда Розенкранс

• BT развивает исследования полых волокон, проводя первое в мире испытание квантово-защищенной связи

  Автор: Джо О’Халлоран

ПоискUnifiedCommunications

• Настольное оборудование для видеоконференций теперь создано для гибридной работы Видеооборудование

  для настольных ПК предлагает организациям преимущества гибридной работы, включая высококачественное видео для домашних работников и упрощение ИТ. ..

• Передовые методы асинхронной работы требуют надежных политик

  Гибридная работа становится нормой, но она создает трудности для совместной работы распределенных команд над выполнением проектов. Новое поколение …

• Как использовать корпоративное социальное программное обеспечение для гибридной работы Программное обеспечение

  для корпоративных социальных сетей может помочь организациям создавать сообщества для поддержки участия сотрудников в гибридном рабочем месте. Но…

ПоискMobileComputing

• Вопросы и ответы Jamf: как упрощенная регистрация BYOD помогает ИТ-специалистам и пользователям

  Руководители Jamf на JNUC 2022 делятся своим видением будущего с упрощенной регистрацией BYOD и ролью iPhone в …

• Jamf приобретет ZecOps для повышения безопасности iOS

  Jamf заплатит нераскрытую сумму за ZecOps, который регистрирует активность на устройствах iOS для выявления потенциальных атак. Компании ожидают …

• Apple преследует растущий премиальный рынок с iPhone 14

  Apple переключила свое внимание на смартфоны премиум-класса в последней линейке iPhone 14 с такими функциями, как режим блокировки, который IT-специалист …

SearchDataCenter

• Как использовать отчеты файлового сервера в FSRM

  Отчеты файлового сервера в диспетчере ресурсов файлового сервера могут помочь администраторам выявлять проблемы, а затем устранять неполадки серверов Windows…

• Intel расширяет Developer Cloud, обновляет GPU, CPU

  Администраторы, которые управляют многими пользователями, могут сделать еще один шаг к оптимизации назначения лицензий, воспользовавшись преимуществами нового…

• Платформа ServiceNow Now «Токио» обеспечивает искусственный интеллект и автоматизацию

  ServiceNow удвоила свое стремление упростить проекты цифровой трансформации, выпустив новую версию своей.